DE102020211731B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines beschichteten Ottopartikelfilters eines Abgastrakts einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines beschichteten Ottopartikelfilters eines Abgastrakts einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Diagnose eines Ottopartikelfilters (140) eines Abgastrakts (100) einer Brennkraftmaschine, wobei der Abgastrakt (100) einen beschichteten Ottopartikelfilter (140), einen ersten NOx- / NH3-Sensor (130), der in Abgasströmungsrichtung stromauf des Ottopartikelfilters (140) angeordnet ist, und einen zweiten NOx- / NH3-Sensor (150) aufweist, der in Abgasströmungsrichtung stromab des Ottopartikelfilters (140) angeordnet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:- Betreiben der Brennkraftmaschine, wobei Abgas durch den Abgastrakt (100) strömt;- Erfassen eines ersten Messsignals (342) mit dem ersten NOx- / NH3-Sensor (130), das charakteristisch für eine NH3-Konzentration im Abgas stromauf des Ottopartikelfilters (140) ist;- Erfassen eines zweiten Messsignals (352) mit dem zweiten NOx- / NH3-Sensor (150), das charakteristisch für eine NH3-Konzentration im Abgas stromab des Ottopartikelfilters (140) ist;- Auswerten des ersten Messsignals (342) und des zweiten Messsignals (352) zur Diagnose des beschichteten Ottopartikelfilters (140), wobei der beschichtete Ottopartikelfilter (140) Sauerstoff speichern kann, der für eine Konvertierung von NH3 herangezogen wird, wobei das Verfahren nur durchgeführt wird, wenn eine vorbestimmte Menge von Sauerstoff in dem beschichteten Ottopartikelfilter (140) vorhanden ist.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose eines beschichteten Ottopartikelfilters eines Abgastrakts einer Brennkraftmaschine, wobei der Abgastrakt eines beschichteten Ottopartikelfilter, einen ersten NOx- / NH3-Sensor, der in Abgasströmungsrichtung stromauf des beschichteten Ottopartikelfilters angeordnet ist, und einen zweiten NOx- / NH3-Sensor aufweist, der in Abgasströmungsrichtung stromab des beschichteten Ottopartikelfilters angeordnet ist.
  • Ein Abgastrakt einer Brennkraftmaschine ist dazu ausgebildet, Abgas von den Verbrennungsräumen das Abgas nachzubehandeln und an die Umwelt zu leiten. Bei der Abgasnachbehandlung werden beispielsweise Schadstoffe aus dem Abgas herausgefiltert bzw. reduziert. Aufgrund zunehmend strengerer Regulierungen unterschiedlicher Behörden weisen zunehmend mehr Ottomotoren Partikelfilter auf, sodass Partikel aus dem Abgas in dem Partikelfilter gebunden werden, wodurch die Partikel nicht in die Umgebung eingebracht werden. Der Ottopartikelfilter filtert einen großen Teil der bei der Verbrennung erzeugten Partikel aus dem Abgas heraus. Zusätzlich kann ein Abgastrakt einen Abgaskatalysator aufweisen, der Schadstoffe wie Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide in unschädliche Abgasbestandteile wie Wasser und Kohlendioxid reduziert.
  • Die Funktionsfähigkeit des Ottopartikelfilters wird herkömmlich mittels einer Auswertung eines Differenzdrucksignals über den Ottopartikelfilter realisiert. Diese herkömmliche Methode zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des Ottopartikelfilters ist jedoch nicht genau und kann potentielle Beschädigungen oder Fehler in dem Ottopartikelfilter nicht zuverlässig erkennen. Aufgrund einer unzuverlässigen Diagnose des Ottopartikelfilters auf Beschädigungen haben Behörden weltweit noch keinen strengen Partikelanzahlschwellenwert definiert, da es bisher noch keine robuste Lösung für die Erkennung eines beschädigten Ottopartikelfilters gibt.
  • DE 10 2018 215 627 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasnachbehandlungsanlage einer Brennkraftmaschine, und eine entsprechende Abgasnachbehandlungsanlage. Das Verfahren betrifft die Überprüfung eines SCR-Partikelfilter der Abgasnachbehandlungsanlage auf Funktionsfähigkeit in Bezug auf dessen Filterwirkung und NO/NH3-Konvertierung indem eine definierte NO- und/oder NH3-Konzentrationsänderung stromaufwärts des SCR-Partikelfilters herbeigeführt und in einem unmittelbar auf die genannte Konzentrationsänderung folgenden festgelegten Zeitfenster die NO- und/oder NH3-Konzentrationsänderung nach dem SCR-Partikelfilter gemessen und darauf basierend ein Konzentrations-Vergleichswert bereitgestellt wird. Anhand eines Vergleichs des Konzentrations-Vergleichswerts mit vorgegebenen Grenzwerten wird dann der SCR-Partikelfilter als schadhaft diagnostiziert, wenn der Konzentrations-Vergleichswert zumindest einen vorgegebenen Grenzwert überschritten hat.
  • Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der eine zuverlässige Diagnose eines Ottopartikelfilters eines Abgastrakts einer Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein Verfahren zur Diagnose eines beschichteten Ottopartikelfilters eines Abgastrakts einer Brennkraftmaschine einen beschichteten Ottopartikelfilter, einen ersten NOx- / NH3-Sensor, der in Abgasströmungsrichtung stromauf des beschichteten Ottopartikelfilters angeordnet ist und einen zweiten NOx- / NH3-Sensor auf, der in Abgasströmungsrichtung stromab des beschichteten Ottopartikelfilters angeordnet ist. Der NOx- / NH3-Sensor kann einen NOx-Sensor oder einen NH3-Sensor (Ammoniaksensor) umfassen. Abgas aus der Brennkraftmaschine, welches durch den Abgastrakt strömt, strömt demgemäß zunächst an dem ersten NOx- / NH3-Sensor vorbei, dann in den beschichteten Ottopartikelfilter, und anschließend an dem zweiten NOx- / NH3-Sensor vorbei. Der beschichtete Ottopartikelfilter ist dazu eingerichtet Partikel aus dem Abgas zu filtern. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird in einem ersten Verfahrensschritt die Brennkraftmaschine betrieben, wodurch das Abgas durch den Abgastrakt strömt, da ein Luftkraftstoffgemisch in den Brennräumen der Brennkraftmaschine verbrannt wird, wodurch das Abgas erzeugt wird, welches durch den Abgastrakt an die Umgebung abgegeben wird. In diesem Abgas können Partikel vorhanden sein, welche durch den beschichteten Ottopartikelfilter herausgefiltert werden sollen.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird in einem zweiten Schritt ein erstes Messsignal mit dem ersten NOx- / NH3-Sensor erfasst, das charakteristisch für eine NH3-Konzentration im Abgas stromauf des Ottopartikelfilters ist. Demgemäß kann an dem ersten Messsignal die NH3-Konzentration im Abgas stromauf des beschichteten Ottopartikelfilters erfasst werden. Ein NOx-Sensor hat eine NH3 Querempfindlichkeit ein Messsignal erfassen, woraus die NH3-Konzentration ermittelt werden kann. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird in einem weiteren Schritt ein zweites Messsignal mit dem zweiten NOx- / NH3-Sensor erfasst, das charakteristisch für eine NH3-Konzentration im Abgas stromab des Ottopartikelfilters ist. Demgemäß kann mittels des zweiten Messsignals die NH3-Konzentration in dem Abgas stromab des beschichteten Ottopartikelfilters ermittelt werden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird in einem weiteren Schritt das erste Messsignal und das zweite Messsignal zur Diagnose des beschichteten Ottopartikelfilters ausgewertet. Der beschichtete Ottopartikelfilter konvertiert gemäß der vorliegenden Offenbarung parallel zur Filterung von Partikel gasförmige Schadstoffe aus dem Abgas, insbesondere Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide. Um die Konvertierung auch bei leichtem Sauerstoffüberfluss- oder Mangel durchzuführen, hat die Beschichtung des Ottopartikelfilters gemäß einer Ausführungsform typischerweise eine Sauerstoffspeichereigenschaft.
  • Ist in dem ersten Messsignal des ersten NOx- / NH3-Sensors beispielsweise ein Anstieg der NH3-Konzentration im Abgas stromauf des beschichteten Ottopartikelfilters ersichtlich, strömt demgemäß mehr NH3 in den beschichteten Ottopartikelfilter ein. Die Konvertierungsfähigkeit des beschichteten Ottopartikelfilters erlaubt, dass das NH3, welches in den Ottopartikelfilter einströmt konvertiert und dadurch reduziert wird. Demgemäß ändert sich über den beschichteten Ottopartikelfilter die NH3-Konzentration, sofern der Ottopartikelfilter nicht beschädigt ist. Mittels des zweiten Messsignals kann demgemäß der Unterschied in der NH3-Konzentration aufgrund der Konvertierungseigenschaft des beschichteten Ottopartikelfilters erfasst werden. Dadurch, dass gemäß vorliegender Offenbarung das erste Messsignal und das zweite Messsignal zur Diagnose des beschichteten Ottopartikelfilters herangezogen werden kann, können Rückschlüsse darauf gezogen werden, ob eine Konvertierung des NH3 in dem Ottopartikelfilter erfolgte oder nicht. Sofern der Ottopartikelfilter beschädigt ist, strömt ein Teil des NH3 ungehindert durch den hindurch, was in dem zweiten Messsignal ersichtlich ist. Demgemäß kann gemäß der vorliegenden Offenbarung auf eine sehr einfache und genaue Art und Weise eine Diagnose des Ottopartikelfilters vorgenommen werden. Dadurch können Beschädigungen wie beispielsweise Risse durch hohe thermische Beanspruchung in dem beschichteten Ottopartikelfilter erkannt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird zur Auswertung das erste Messsignal mit dem zweiten Messsignal verglichen, und erkannt, dass der beschichtete Ottopartikelfilter beschädigt ist, wenn ein Anstieg der NH3-Konzentration nahezu zeitgleich in dem ersten Messsignal und in dem zweiten Messsignal erkannt wird. Ist der beschichtete Ottopartikelfilter beschädigt, dann kann das NH3 nahezu ungehindert durch den beschichteten Ottopartikelfilter hindurchströmen, wodurch der erfasste Anstieg in der NH3-Konzentration in dem Messsignal des ersten NOx- / NH3-Sensors nahezu zeitgleich in dem zweiten Messsignal des zweiten NOx- / NH3-Sensors folgt. Demgemäß kann auf diese Weise vorteilhaft einfach aber auch genau eine Diagnose des Ottopartikelfilters hinsichtlich Beschädigung des Ottopartikelfilters erkannt werden. Das Vergleichen des ersten Messsignals mit dem zweiten Messsignals kann gemäß einer Ausführungsform die Berechnung einer Effizienz, einer Differenz oder eine Filterung umfassen.
  • Erfindungsgemäß kann der beschichtete Ottopartikelfilter Sauerstoff speichern, der für eine Konvertierung von NH3 herangezogen wird, wobei das Verfahren nur durchgeführt wird, wenn eine vorbestimmte Menge von Sauerstoff in dem beschichteten Ottopartikelfilter vorhanden ist. Mittels des Sauerstoffs in dem beschichteten Ottopartikelfilter kann NH3 konvertiert werden. Sofern kein Sauerstoff in dem beschichteten Ottopartikelfilter zur Konvertierung vorhanden ist, wird demgemäß auch kein bzw. wenig NH3 konvertiert, sodass das NH3 durch den beschichteten Ottopartikelfilter unkonvertiert / ungehindert hindurchströmt. Würde demgemäß das Verfahren durchgeführt werden, wenn kein Sauerstoff in dem Ottopartikelfilter vorhanden ist, würde dadurch, dass das NH3 ungehindert bzw. unkonvertiert durch den Ottopartikelfilter hindurchströmt eine Beschädigung des Ottopartikelfilters durch das Verfahren diagnostiziert werden. Dies soll vermieden werden. Demgemäß soll das Verfahren nur dann durchgeführt werden, wenn eine vorbestimmte Menge von Sauerstoff (beispielsweise 50% der maximal möglichen Sauerstoffkonzentration) in dem beschichteten Ottopartikelfilter vorhanden ist, denn nur dann wird wie bereits erläutert NH3 in den beschichteten Ottopartikelfilter konvertiert. Dadurch, dass NH3 in dem beschichteten Ottopartikelfilter mittels des Sauerstoffs konvertiert wird, unterscheidet sich das Messsignal des ersten NOx- / NH3-Sensors von dem Messsignal des zweiten NOx-/ NH3-Sensors. Diese Unterscheidung kann dahingehend interpretiert werden, dass der Ottopartikelfilter unbeschädigt ist. Sofern trotz ausreichend vorhandenem Sauerstoff ein Anstieg in dem Messsignal des NOx- / NH3-Sensors unmittelbar auch in dem zweiten Messsignal des zweiten NOx- / NH3-Sensors folgt, kann demgemäß auf eine Beschädigung oder Effizienzreduktion des Ottopartikelfilters rückgeschlossen werden. Gemäß dieser Ausführungsform kann die Genauigkeit des Verfahrens zusätzlich vorteilhaft erhöht werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Abgastrakt der Brennkraftmaschine einen Abgaskatalysator auf, der stromauf des ersten NOx- / NH3-Sensors angeordnet ist, sodass das Abgas zunächst durch den Abgaskatalysator strömt, wobei das Betreiben der Brennkraftmaschine unterstöchiometrisch erfolgt, sodass der Abgaskatalysator NH3 produziert und das Erfassen und das Auswerten des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals zur Diagnose des Ottopartikelfilters erst eingeleitet wird, wenn NH3 aus dem Abgaskatalysator ausströmt. Der Abgaskatalysator ist dazu ausgebildet Schadstoffe aus dem Abgas zu reduzierten und zu binden. Bei dem unterstöchiometrischen Betrieb der Brennkraftmaschine bleiben in den Abgasen Reste des Kraftstoffes (Kohlenwasserstoffe HC) zurück, die aufgrund mangelnden Sauerstoffs nicht verbrannt werden konnten. Diese Reste gelangen in den Abgaskatalysator und werden dort mit den Schadstoffen konvertiert. Während der Konvertierung dieser Schadstoffe und den Kohlenwasserstoffen in dem Abgaskatalysator wird NH3 produziert, das wiederum innerhalb des Abgaskatalysators mit Sauerstoff, der in dem Abgaskatalysator eingelagert ist, zu Stickstoff und Wasser reagieren kann. Sofern der eingelagerte Sauerstoff aufgebracht ist und weiter NH3 aufgrund der Konvertierung von Schadstoffen in dem Abgaskatalysator produziert wird, strömt NH3 aus dem Abgaskatalysator aus. Das ausströmende NH3 aus dem Abgaskatalysator kann mittels des ersten NOx- / NH3-Sensors erfasst werden wodurch gemäß dieser Ausführungsform das Erfassen und das Auswerten des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals zur Diagnose des Ottopartikelfilters eingeleitet wird. Gemäß dieser Ausführungsform wird gezielt NH3 in dem Abgaskatalysator aufgrund des stöchiometrischen Betriebs der Brennkraftmaschine produziert, wodurch gezielt das Verfahren zur Diagnose des beschichteten Ottopartikelfilters durchgeführt werden kann. Demgemäß kann das Verfahren bei vordefinierten Betriebspunkten der Brennkraftmaschine durchgeführt werden, wodurch die Diagnose des beschichteten Ottopartikelfilters zusätzlich vorteilhaft genau durchgeführt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird das Ausströmen von NH3 aus dem Abgaskatalysator mit dem ersten NOx- / NH3-Sensor überwacht und das Erfassen und das Auswerten des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals zur Diagnose des beschichteten Ottopartikelfilters wird erst eingeleitet, wenn in dem ersten Messsignal des ersten NOx- / NH3-Sensors ein Anstieg der NH3-Konzentration erfasst wird. Gemäß dieser Ausführungsform kann auf zuverlässige Art und Weise ein NH3 Schlupf bzw. ein NH3 Durchbruch durch den Abgaskatalysator erfasst werden, der das Erfassen und Auswerten der Messsignale auslösen kann. Gemäß dieser Ausführungsform kann das Verfahren sehr gezielt durchgeführt werden, wenn der notwendige Anstieg der NH3-Konzentration in dem Abgas stromab des Abgaskatalysators vorliegt.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Abgastrakt der Brennkraftmaschine einen Lambdasensor auf, der stromauf des Abgaskatalysators angeordnet ist, und dazu ausgebildet ist, die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas zu erfassen, wodurch das unterstöchiometrische Betreiben der Brennkraftmaschine detektiert/überwacht werden kann, wodurch das Erfassen und das Auswerten des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals zur Diagnose des beschichteten Ottopartikelfilters vorbereitet werden kann. Anhand eines Signals des Lambdasensors stromauf des Abgaskatalysators kann demgemäß erfasst werden, ob die Brennkraftmaschine stöchiometrisch, unterstöchiometrisch oder überstöchiometrisch betrieben wird. Sofern anhand des Signals des Lambdasensors erkannt wird, dass die Brennkraftmaschine für einen vorbestimmten Zeitraum unterstöchiometrisch betrieben wird, kann darauf rückgeschlossen werden, dass NH3 in dem Abgaskatalysator produziert wird, welches sofern der Sauerstoff in dem Abgaskatalysator verbraucht ist, aus dem Abgaskatalysator austritt und in den beschichteten Ottopartikelfilter eintritt. Gemäß dieser Ausführungsform kann daher das Verfahren zur Diagnose des beschichteten Ottopartikelfilters vorbereitet werden, wenn das Signal des Lambdasensors dies erlaubt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der erste NOx- / NH3-Sensor und/oder der zweite NOx- / NH3-Sensor ein NOx-Sensor.
  • Anhand des Signals des NOx-Sensors kann auf die Konzentration von NH3 rückgeschlossen werden, sodass mittels eventuell bereits verbauter NOx-Sensoren die NH3-Konzentration stromauf und/oder stromab des beschichteten Ottopartikelfilters erfasst bzw. ermittelt werden kann. NOx-Sensoren stromauf bzw. stromab des beschichteten Ottopartikelfilters können bereits in herkömmlichen Abgastrakten, insbesondere bei Diesel verbaut sein, sodass gemäß dieser Ausführungsform das Verfahren bei bereits vorhandenem Abgastrakt ohne zusätzliche weitere Bauteile durchgeführt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der erste NOx- / NH3-Sensor und/oder der zweite NOx-/ NH3-Sensor ein NH3-Sensor. Ein NH3-Sensor ist lediglich dazu eingerichtet, die NH3-Konzentration an seiner Position, vorliegend also stromauf bzw. stromab des beschichteten Ottopartikelfilters zu erfassen. Der NH3-Sensor liefert demgemäß unmittelbar direkt und vorteilhaft auf genaue Art und Weise die Konzentration des NH3/Ammoniaks an dessen angeordnete Position, vorliegend stromauf bzw. stromab des beschichteten Partikelfilters.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine Vorrichtung zur Diagnose eines beschichteten Ottopartikelfilters eines Abgastrakts einer Brennkraftmaschine, wobei der Abgastrakt einen beschichteten Ottopartikelfilter, einen ersten NOx- / NH3-Sensor, der in Strömungsrichtung stromab des Ottopartikelfilters angeordnet ist und einen zweiten NOx- / NH3-Sensor aufweist, der in Strömungsrichtung stromab des beschichteten Ottopartikelfilters angeordnet ist, eine Steuereinheit auf, die zur Steuerung eines der oben beschriebenen Verfahren ausgebildet ist. Die Vorrichtung kann beispielsweise eine Steuereinheit, zur Steuerung / Regelung der Brennkraftmaschine sein. Es ist auch denkbar, dass die Vorrichtung ein Teil der Steuereinheit ist oder als zusätzliche Steuereinheit verbaut ist, beispielsweise in einem Fahrzeug mit der Brennkraftmaschine.
  • Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Abgastrakts einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform,
    • 2 ein erstes Diagramm mit mehreren Teildiagrammen gemäß einer Ausführungsform.
  • 1 zeigt einen Abgastrakt 100 einer Brennkraftmaschine, wobei der Abgastrakt 100 einen Lambdasensor 110, einen Abgaskatalysator 120, einen ersten NOx- / NH3-Sensor 130, einen beschichteten Ottopartikelfilter 140 und einen zweiten NOx-/ NH3-Sensor 150 aufweist. Der Abgaskatalysator 120 ist in Strömungsrichtung des Abgases stromab des Lambdasensors 110 angeordnet. Der erste NOx- / NH3-Sensor 130 ist in Abgasströmungsrichtung stromab des Abgaskatalysators 120 angeordnet. Der beschichtete Ottopartikelfilter 140 ist in Abgasströmungsrichtung stromab des ersten NOx- / NH3-Sensors 130 angeordnet. Der zweite NOx- / NH3-Sensor 150 ist in Abgasströmungsrichtung stromab des Ottopartikelfilters 140 angeordnet. Der Lambdasensor 110 ist dazu ausgebildet, den Sauerstoffgehalt des Abgases stromauf des Abgaskatalysators 120 zu erfassen. Der Abgaskatalysator 120 ist dazu ausgebildet Schadstoffe, insbesondere Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide aus dem Abgas zu konvertieren und zu reduzieren. Der erste NOx- / NH3-Sensor 130 ist dazu ausgebildet ein Messsignal zu erfassen, das charakteristisch für die NH3-Konzentration stromab des Abgaskatalysators 120 und stromauf des beschichteten Ottopartikelfilters 140 ist. Der beschichtete Ottopartikelfilter 140 ist dazu eingerichtet Partikel aus dem Abgas zu filtern und zusätzlich mittels der Beschichtung Schadstoffe, insbesondere Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide aus dem Abgas zu konvertieren und zu reduzieren. Der zweite NOx- / NH3-Sensor 150 ist dazu ausgebildet ein Messsignal zu erfassen, das charakteristisch für die NH3-Konzentration des Abgases stromab des beschichteten Ottopartikelfilters 140 ist. In der 1 ist zusätzlich eine Steuereinheit 200 dargestellt, die dazu ausgebildet ist, die Messsignale des Lambdasensors 110, des ersten NOx- / NH3-Sensors 130, des zweiten NOx- / NH3-Sensors 150 und ggf. weiterer Sensoren zu verarbeiten. Die Steuereinheit 200 ist zusätzlich dazu ausgebildet, dass das Verfahren oder die Diagnose des beschichteten Ottopartikelfilters 140 durchzuführen und ggf. einen Fehlereintrag in einem Fehlerspeicher vorzunehmen und zusätzlich ggf. einem Nutzer der Brennkraftmaschine einen Fehler bezüglich des beschädigten Ottopartikelfilters 140 auszugeben.
  • 2 zeigt ein Diagramm 300 mit mehreren Teildiagrammen 310 bis 350, die jeweils unterschiedliche Größen über die Zeit darstellen. Das erste Teildiagramm 310 zeigt einen Lambdawert 312 des Lambdasensors 110 über die Zeit. Das zweite Teildiagramm 320 zeigt den Sauerstoffgehalt bzw. die Sauerstoffmasse 322 in dem Abgaskatalysator 120 über die Zeit. Das dritte Teildiagramm 330 zeigt den Sauerstoffgehalt bzw. die Sauerstoffmasse 332 in dem Ottopartikelfilter 140 über die Zeit. Das vierte Teildiagramm 340 zeigt ein erstes Messsignal 342 und demgemäß die NH3-Konzentration stromauf des Ottopartikelfilters 140 über die Zeit. Das fünfte Teildiagramm 350 zeigt ein zweites Messsignal 352 und demgemäß die NH3-Konzentration stromab des Ottopartikelfilters 140 über die Zeit.
  • In dem ersten Teildiagramm 310 ist ersichtlich, dass zunächst die Brennkraftmaschine überstöchiometrisch, anschließend unterstöchiometrisch, anschließend wieder überstöchiometrisch und anschließend stöchiometrisch betrieben wird, dies ist anhand des Lambdawerts 312 ersichtlich. Der stöchiometrische Betrieb ist in dem ersten Teildiagramm 310 mit der strichpunktierten Linie 314 eingezeichnet. Ein stöchiometrischer Betrieb ist bei Lambda = 1 gewährleistet, also wenn genauso viele Teile Kraftstoff und Sauerstoff, wie für die vollständige Verbrennung des Gemischs benötigt, vorhanden sind.
  • In dem zweiten Teildiagramm 320 ist ersichtlich, dass trotz überstöchiometrischen Betriebs der Sauerstoffgehalt bzw. die Sauerstoffmasse 322 in dem Abgaskatalysator 120 nicht weiter ansteigt, also die maximale Sauerstoffbeladung in dem Abgaskatalysator 120 bereits erreicht ist. Sobald die Brennkraftmaschine unterstöchiometrisch betrieben wird, sinkt die Sauerstoffmasse 322 in dem Abgaskatalysator 120 aufgrund der Reduktion von NH3 in Stickstoff und Wasser und dadurch, dass kein zusätzlicher Sauerstoff in den Abgaskatalysator 120 mittels des Abgases eingebracht wird. In dem zweiten Teildiagramm 320 ist anschließend ersichtlich, dass sobald kein weiterer Sauerstoff in dem Abgaskatalysator 120 vorhanden ist, der Sauerstoffgehalt bzw. die Sauerstoffmasse 322 das Minimum erreicht hat. Sobald die Brennkraftmaschine wieder überstöchiometrisch betrieben wird, also zusätzlich Sauerstoff in dem Abgas vorhanden ist und demgemäß dem Abgaskatalysator 120 zugeführt wird, steigt der Sauerstoffgehalt bzw. die Sauerstoffmasse 322 in dem Abgaskatalysator 120 wieder an, da Sauerstoff wieder neu eingelagert wird. Sobald die Brennkraftmaschine stöchiometrisch wieder betrieben wird, bleibt der Sauerstoffgehalt bzw. die Sauerstoffmasse 322 konstant. Es wird also kein neuer Sauerstoff mehr eingelagert, da keiner zur Verfügung in dem Abgas ist, es wird aber auch kein Sauerstoff zur Reduktion von NH3 benötigt, da kein NH3 reduziert werden muss.
  • In dem dritten Teildiagramm 330 ist der Sauerstoffgehalt bzw. die Sauerstoffmasse 332 in dem beschichteten Ottopartikelfilter 140 (GPF gasoline particulate filter) über die Zeit dargestellt. Dabei ist ersichtlich, dass der Sauerstoffgehalt die Sauerstoffmasse 332 auf hohem Niveau zunächst konstant bleibt, bis er ab dem Zeitpunkt, ab dem in dem Abgaskatalysator kein Sauerstoff mehr vorhanden ist, ebenso abnimmt. Dies passiert dadurch, dass NH3 von dem Abgaskatalysator 120 in das Abgas abgegeben wird und dadurch in den beschichteten Ottopartikelfilter 140 gelangt. Dieses NH3 wird in dem beschichteten Ottopartikelfilter solange reduziert, solange Sauerstoff in dem beschichteten Ottopartikelfilter 140 vorhanden ist. Ab dem Zeitpunkt, ab dem kein Sauerstoff mehr in dem Ottopartikelfilter 140 ist, erfolgt auch keine Reduktion von NH3 mehr und der Sauerstoffgehalt bzw. die Sauerstoffmasse 332 hat sein Minimum in dem Ottopartikelfilter 140 erreicht.
  • Das vierte Teildiagramm 340 zeigt das erste Messsignal 342, demgemäß die NH3-Konzentration stromab des Abgaskatalysators 120 und stromauf des beschichteten Ottopartikelfilters 140. Aus dem vierten Teildiagramm 340 ist ersichtlich, dass die NH3-Konzentration stromab des Abgaskatalysators 120 bis zu dem Zeitpunkt, ab dem kein Sauerstoff mehr in dem Abgaskatalysator 120 zur Reduktion des NH3 vorhanden ist, 0 beträgt bzw. kein NH3 vorhanden ist. Sobald kein Sauerstoff mehr in dem Abgaskatalysator 120 vorhanden ist, erfolgt demgemäß ein NH3-Durchbruch, wodurch die NH3-Konzentration stromab des Abgaskatalysators 120 ansteigt. Dies ist in dem vierten Teildiagramm 340 aus dem ersten Messsignal 342 ersichtlich. Die Konzentration des NH3 stromab des Abgaskatalysators 120 sinkt erst wieder sobald wieder Sauerstoff dem Abgaskatalysator 120 zugeführt wird, wodurch wieder NH3 reduziert werden kann.
  • Das fünfte Teildiagramm 350 zeigt das zwei zweite Messsignale 352 über die Zeit, die demgemäß die NH3-Konzentration stromab des Ottopartikelfilters 140 bei unterschiedlichen Zuständen des Ottopartikelfilters 140 darstellen. Das in dem fünften Teildiagramm 350 dargestellte zweite Messsignal 352a, zeigt einen beschädigten beschichteten Ottopartikelfilter 140. Das zweite in dem fünften Teildiagramm 350 dargestellte Messsignal 352b zeigt ein Messsignal bei einem unbeschädigten, funktionstüchtigen Ottopartikelfilter 140. Die NH3-Konzentration stromab des Ottopartikelfilters 140 bei beschädigtem Ottopartikelfilter 140 folgt beinahe zeitgleich der NH3-Konzentration stromauf des Ottopartikelfilters 140. Demgemäß ist hier ersichtlich, dass NH3, ohne konvertiert zu werden, durch den Ottopartikelfilter 140 strömt. Demgemäß weist der Ottopartikelfilter 140 beispielsweise Risse auf, sodass das NH3 ungehindert durchströmen kann. Anhand des ersten Messsignals 342 und des zweiten Messsignals 352 kann demgemäß eine Beschädigung des Ottopartikelfilters 140 festgestellt werden. Der unbeschädigte Ottopartikelfilter 140 in dem Sauerstoff vorhanden ist, konvertiert NH3, sodass zunächst kein NH3 aus dem Ottopartikelfilter 140 austritt. Erst sobald kein Sauerstoff in dem Ottopartikelfilter 140 mehr vorhanden ist, strömt NH3 aus dem unbeschädigten Ottopartikelfilter 140 aus, sodass dann auch die NH3-Konzentration stromab des Ottopartikelfilters 140 ansteigt. Dieser Anstieg erfolgt jedoch zeitversetzt. Dieser Zeitversatz ist in dem fünften Teildiagramm 350 mittels des dargestellten zweiten Messsignals 352b dargestellt, das erst ansteigt, sobald kein Sauerstoff mehr in dem Ottopartikelfilter 140 zur Konvertierung von NH3 vorhanden ist (vgl. drittes Teildiagramm 330). Ist ein Anstieg in dem zweiten Messsignal 352b demgemäß zeitversetzt zu einem Anstieg in dem ersten Messsignal 342, kann auf einen funktionstüchtigen beschichteten Ottopartikelfilter 140 rückgeschlossen werden.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Diagnose eines Ottopartikelfilters (140) eines Abgastrakts (100) einer Brennkraftmaschine, wobei der Abgastrakt (100) einen beschichteten Ottopartikelfilter (140), einen ersten NOx- / NH3-Sensor (130), der in Abgasströmungsrichtung stromauf des Ottopartikelfilters (140) angeordnet ist, und einen zweiten NOx- / NH3-Sensor (150) aufweist, der in Abgasströmungsrichtung stromab des Ottopartikelfilters (140) angeordnet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: - Betreiben der Brennkraftmaschine, wobei Abgas durch den Abgastrakt (100) strömt; - Erfassen eines ersten Messsignals (342) mit dem ersten NOx- / NH3-Sensor (130), das charakteristisch für eine NH3-Konzentration im Abgas stromauf des Ottopartikelfilters (140) ist; - Erfassen eines zweiten Messsignals (352) mit dem zweiten NOx- / NH3-Sensor (150), das charakteristisch für eine NH3-Konzentration im Abgas stromab des Ottopartikelfilters (140) ist; - Auswerten des ersten Messsignals (342) und des zweiten Messsignals (352) zur Diagnose des beschichteten Ottopartikelfilters (140), wobei der beschichtete Ottopartikelfilter (140) Sauerstoff speichern kann, der für eine Konvertierung von NH3 herangezogen wird, wobei das Verfahren nur durchgeführt wird, wenn eine vorbestimmte Menge von Sauerstoff in dem beschichteten Ottopartikelfilter (140) vorhanden ist.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei zur Auswertung das erste Messsignal (342) mit dem zweiten Messsignal (352) verglichen wird, und erkannt wird, dass der beschichtete Ottopartikelfilter (140) beschädigt ist, wenn ein Anstieg der NH3-Konzentration nahezu zeitgleich in dem ersten Messsignal (342) und in dem zweiten Messsignal (352) erkannt wird.
  3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abgastrakt (100) der Brennkraftmaschine einen Abgaskatalysator (120) aufweist, der stromauf des ersten NOx- / NH3-Sensors (130) angeordnet ist, sodass das Abgas zunächst durch den Abgaskatalysator (120) strömt, wobei das Betreiben der Brennkraftmaschine unterstöchiometrisch erfolgt, sodass der Abgaskatalysator (120) NH3 produziert und das Erfassen und das Auswerten des ersten Messsignals (342) und des zweiten Messsignals (352) zur Diagnose des Ottopartikelfilters (140) erst eingeleitet wird, wenn NH3 aus dem Abgaskatalysator (120) ausströmt.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Ausströmen von NH3 aus dem Abgaskatalysator (120) mit dem ersten NOx- / NH3-Sensor (130) überwacht wird und das Erfassen und das Auswerten des ersten Messsignals (342) und des zweiten Messsignals (352) zur Diagnose des beschichteten Ottopartikelfilter (140) erst eingeleitet wird, wenn in dem ersten Messsignal (342) des ersten NOx- / NH3-Sensors (130) ein Anstieg der NH3-Konzentration erfasst wird.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Abgastrakt (100) der Brennkraftmaschine einen Lambdasensor (110) aufweist, der stromauf des Abgaskatalysators (120) angeordnet ist, und dazu ausgebildet ist, die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas zu erfassen, wodurch das unterstöchiometrische Betreiben der Brennkraftmaschine detektiert werden kann, wodurch das Erfassen und das Auswerten des ersten Messsignals (342) und des zweiten Messsignals (352) zur Diagnose des beschichteten Ottopartikelfilter (140) vorbereitet werden kann.
  6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste NOx- / NH3-Sensor (130) und / oder der zweite NOx- / NH3-Sensor (150) ein NOx-Sensor ist.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste NOx- / NH3-Sensor (130) und / oder der zweite NOx- / NH3-Sensor (150) ein NH3-Sensor ist.
  8. Vorrichtung zur Diagnose eines Ottopartikelfilters (140) eines Abgastrakts (100) einer Brennkraftmaschine, wobei der Abgastrakt (100) einen beschichteten Ottopartikelfilter (140), einen ersten NOx- / NH3-Sensor (130), der in Abgasströmungsrichtung stromauf des Ottopartikelfilters (140) angeordnet ist, und einen zweiten NOx- / NH3-Sensor (150) aufweist, der in Abgasströmungsrichtung stromab des beschichteten Ottopartikelfilters (140) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung eine Steuereinheit (200) aufweist, die zur Steuerung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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