DE102021202020A1 - Method and computing unit for monitoring a particle filter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren (200) zum Betreiben eines Partikelfilters (130) stromab einer Brennkraftmaschine (110), umfassend ein Ermitteln (220) einer erwarteten Partikelanzahlkonzentration stromab des Partikelfilters (130), ein Ermitteln (210) einer tatsächlichen Partikelanzahlkonzentration stromab des Partikelfilters (130), ein Vergleichen (230) der tatsächlichen und der erwarteten Partikelanzahlkonzentrationen, und ein Durchführen einer Maßnahme (240) in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs.Ferner werden eine Recheneinheit (140) und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines solchen Verfahrens (200) vorgeschlagen.The invention relates to a method (200) for operating a particle filter (130) downstream of an internal combustion engine (110), comprising determining (220) an expected particle number concentration downstream of the particle filter (130), determining (210) an actual particle number concentration downstream of the particle filter ( 130), comparing (230) the actual and expected particle number concentrations, and carrying out a measure (240) depending on the result of the comparison. A computing unit (140) and a computer program product for carrying out such a method (200) are also proposed .
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Partikelfilters stromab einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for monitoring a particle filter downstream of an internal combustion engine, as well as a computing unit and a computer program for carrying it out.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
In vielen Regionen weltweit wurden bereits Grenzwerte für die Partikelemission von Fahrzeugen mit Benzin- und Dieselmotoren erlassen. Die zugrundeliegenden Betriebsbedingen wurden sukzessive von eng definierten Bedingungen am Prüfstand auf weitaus umfassendere Tests auf der Straße (Real Driving Emissions RDE) erweitert. Diese beinhalten insbesondere auch Kaltstarts sowie dynamische Zustände mit hoher Last.Limit values for particle emissions from vehicles with petrol and diesel engines have already been enacted in many regions around the world. The underlying operating conditions were successively expanded from narrowly defined conditions on the test bench to far more comprehensive tests on the road (Real Driving Emissions RDE). In particular, these also include cold starts and dynamic states with high loads.
Primäre Aufgabe der Partikelfilter ist es, die Abgase möglichst vollständig von festen Partikeln zu befreien. Diese Funktion wird mit dem Filterwirkungsgrad η beschrieben, der insbesondere stark von der Partikelgröße und dem Beladungszustand des Filters abhängt. Der Filterwirkungsgrad ist i.d.R. umso höher, je mehr Beladung im Filter vorliegt, denn das Abgas muss im Filter durch den bereits vorhandenen Filterkuchen hindurchströmen. Der Filterkuchen wirkt dabei selbst als Filter für das Abgas und erhöht die Wirksamkeit des Filters erheblich.The primary task of the particle filter is to remove solid particles from the exhaust gases as completely as possible. This function is described with the filter efficiency η, which is particularly dependent on the particle size and the loading condition of the filter. The filter efficiency is usually the higher, the more load there is in the filter, because the exhaust gas has to flow through the already existing filter cake in the filter. The filter cake itself acts as a filter for the exhaust gas and significantly increases the effectiveness of the filter.
In vielen Fällen kann ein Funktionsdefekt des Partikelfilters nicht oder nur verhältnismäßig spät erkannt werden, beispielsweise bei turnusmäßigen externen Kontrollen, jedoch nicht während einer Normalbetriebsphase.In many cases, a functional defect in the particle filter cannot be detected or only detected relatively late, for example during regular external checks, but not during a normal operating phase.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Überwachen eines Partikelfilters stromab einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for monitoring a particle filter downstream of an internal combustion engine as well as a computing unit and a computer program for its implementation with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous configurations are the subject of the dependent claims and the following description.
Die Erfindung bedient sich eines Vergleichs zwischen einer erwarteten, insbesondere modellierten Partikelanzahlkonzentration (PN) mit einer tatsächlichen Partikelanzahlkonzentration stromab des Partikelfilters zur Diagnose der Funktionstüchtigkeit des Partikelfilters im Rahmen einer On-Board-Diagnose. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Fehlfunktionen frühzeitig erkannt und Partikelemissionen effektiv minimiert werden.The invention uses a comparison between an expected, in particular modeled, particle number concentration (PN) and an actual particle number concentration downstream of the particle filter to diagnose the functionality of the particle filter as part of an on-board diagnosis. This can ensure that malfunctions are detected early and particle emissions are effectively minimized.
Mit herkömmlichen Sensoren, die eine Partikelmassenkonzentration (PM) erfassen können, ist eine solch Überwachung hinsichtlich der Partikelanzahlkonzentration nicht darstellbar.With conventional sensors that can detect a particle mass concentration (PM), such a monitoring with regard to the particle number concentration is not possible.
Im Einzelnen umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters stromab einer Brennkraftmaschine ein Ermitteln einer erwarteten Partikelanzahlkonzentration stromab des Partikelfilters, ein Ermitteln einer tatsächlichen Partikelanzahlkonzentration stromab des Partikelfilters, ein Vergleichen der tatsächlichen und der erwarteten Partikelanzahlkonzentrationen, und ein Durchführen einer Maßnahme in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs. So kann ermittelt werden, ob der Partikelfilter spezifikationsgerecht arbeitet.In detail, a method according to the invention for operating a particle filter downstream of an internal combustion engine includes determining an expected particle number concentration downstream of the particle filter, determining an actual particle number concentration downstream of the particle filter, comparing the actual and the expected particle number concentrations, and carrying out a measure depending on the result of comparison. In this way it can be determined whether the particle filter is working according to specification.
Das Ermitteln der erwarteten Partikelanzahlkonzentration umfasst vorteilhafterweise eine Modellierung auf Basis von Eingangsgrößen, umfassend eines oder mehrere aus der Gruppe aus einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, einer Kenngröße der Brennkraftmaschine, einer Kenngröße des Partikelfilters und einem Umgebungsparameter. Dadurch können diese besonders relevanten Einflussgrößen bei der Beurteilung der Funktionstüchtigkeit des Partikelfilters berücksichtigt werden. Eine solche Modellierung berücksichtigt dabei insbesondere den Einfluss der Motorlast, der Drehzahl, der Anzahl an Einspritzungen und weiterer Einspritzparameter auf die Partikelentstehung im Brennraum. Es besteht dabei die Möglichkeit, aus diesen Größen direkt eine Partikelanzahlkonzentration stromab des Filters zu modellieren oder eine zusätzliche Modellfunktion für den Partikelfilter zu verwenden. Ein solches Modell kann zumindest empirisch, beispielsweise auf einem Prüfstand, hergeleitet werden.Determining the expected particle number concentration advantageously includes modeling based on input variables, including one or more from the group consisting of an operating parameter of the internal combustion engine, a parameter of the internal combustion engine, a parameter of the particle filter and an environmental parameter. As a result, these particularly relevant influencing variables can be taken into account when assessing the functionality of the particle filter. Such modeling takes into account in particular the influence of the engine load, the speed, the number of injections and other injection parameters on the particle formation in the combustion chamber. It is possible to use these variables to model a particle number concentration downstream of the filter or to use an additional model function for the particle filter. Such a model can be derived at least empirically, for example on a test stand.
Das Ermitteln der erwarteten Partikelanzahlkonzentration beruht in bevorzugter Ausgestaltung auf einer gerade nicht mehr akzeptablen (best performing unacceptable, BPU) Filtrationsleistung und die Maßnahme wird in solchen Ausgestaltungen dann durchgeführt, wenn die tatsächliche Partikelanzahlkonzentration die erwartete Partikelanzahlkonzentration erreicht oder überschreitet, d.h. der Filter höchstens eine gerade nicht mehr akzeptable (BPU) Filtrationsleistung hat.In a preferred embodiment, the determination of the expected particle number concentration is based on a filtration performance that is just no longer acceptable (best performing unacceptable, BPU) and the measure is then carried out in such configurations when the actual particle number concentration reaches or exceeds the expected particle number concentration, i.e. the filter has at most one straight has unacceptable (BPU) filtration performance.
Das Ermitteln der tatsächlichen Partikelanzahlkonzentration erfolgt bevorzugt auf Basis eines Sensorsignals von einem Sensor stromab des Partikelfilters. Dies stellt eine besonders zuverlässige Basis für die Beurteilung der Filtrationseffizienz dar. Dazu kommen prinzipiell alle bekannten Vorrichtungen zur Erfassung von Partikeln in einem Fluidstrom in Betracht. Beispielsweise können solche Partikelsensoren auf der Basis von Streulicht, Lichtextinktion oder Laserbeugung arbeiten. Auch Sensoren, die auf laser- bzw. lichtinduzierter Inkandeszenz (engl. Light Induced Incandescence; LII), Kondensationspartikelzählung (engl. Condensation Particle Counter; CPC) oder auch Hochvoltverfahren (Escaping current, elektrostatisches Verfahren) basieren, können dazu verwendet werdenThe actual particle number concentration is preferably determined on the basis of a sensor signal from a sensor downstream of the particle filter. This represents a particularly reliable basis for assessing the filtration efficiency. In principle, all known devices for detecting particles in a fluid flow can be considered for this purpose. For example, such particle sensors can work on the basis of scattered light, light extinction or laser diffraction. Also sensors that are on Laser- or light-induced incandescence (Light Induced Incandescence; LII), condensation particle counting (Engl. Condensation Particle Counter; CPC) or high-voltage methods (escaping current, electrostatic method) can be used for this purpose
Für die Filtrationswirkung sind mehrere physikalische Mechanismen relevant, wie z.B. die Sedimentation. Die Wirksamkeit dieser Mechanismen hängt wiederum von der Partikelgröße ab. Insgesamt ist deshalb der Filterwirkungsgrad stark von der Partikelgröße und somit insgesamt von der Partikelgrößenverteilung abhängig. In der Regel werden sehr kleine Partikel aufgrund ihrer hohen Mobilität gut im Filter abgeschieden. Ähnliches gilt für vergleichsweise große Partikel, die infolge ihrer Trägheit bei Änderungen der Strömungsrichtung lokal im Filter ebenfalls gut abgeschieden werden. Dagegen ist die Filtrationseffizienz im mittleren Größenbereich schlechter, weil beide genannten Mechanismen in diesem Größenbereich weniger wirksam für die Abscheidung der Partikel sind. Vorteilhafterweise umfasst daher das Ermitteln der erwarteten und tatsächlichen Partikelanzahlkonzentrationen ein Ermitteln der Partikelanzahlkonzentration innerhalb zumindest eines vorbestimmten Partikelgrößenbereichs, wobei der zumindest eine Partikelgrößenbereich für die erwarteten und tatsächlichen Partikelanzahlkonzentrationen jeweils identisch ist. In den Partikelgrößenbereichen von 10 nm bis 70 nm ist eine signifikante Änderung der Partikelanzahl bei einer Schädigung des Filters zu erwarten. In Partikelgrößenbereichen, die oberhalb von 150 nm liegen, wird erwartet, dass eine leichte Schädigung des Filters nicht mehr robust von einem fehlerfreien Filter zu unterscheiden sein wird. Daher ist es vorteilhaft, wenn der erfasste Partikelanzahlwert des Sensors auch möglichst kleine Partikel, insbesondere mit einer Partikelgröße kleiner 70, 60, 50, 40, 30 oder 20 nm, erkennen kann, um die Robustheit der Diagnose zu erhöhen.Several physical mechanisms are relevant to the filtration effect, such as sedimentation. The effectiveness of these mechanisms, in turn, depends on the particle size. Overall, the filter efficiency is therefore strongly dependent on the particle size and thus overall on the particle size distribution. As a rule, very small particles are separated well in the filter due to their high mobility. The same applies to comparatively large particles, which are also separated well locally in the filter due to their inertia when the direction of flow changes. On the other hand, the filtration efficiency is worse in the middle size range, because both mechanisms mentioned are less effective for separating the particles in this size range. Determining the expected and actual particle number concentrations therefore advantageously includes determining the particle number concentration within at least one predetermined particle size range, the at least one particle size range for the expected and actual particle number concentrations being identical in each case. In the particle size range from 10 nm to 70 nm, a significant change in the number of particles is to be expected if the filter is damaged. In particle size ranges above 150 nm, it is expected that slight damage to the filter will no longer be robustly distinguishable from a fault-free filter. It is therefore advantageous if the particle number value recorded by the sensor can also detect particles that are as small as possible, in particular with a particle size of less than 70, 60, 50, 40, 30 or 20 nm, in order to increase the robustness of the diagnosis.
Das Vergleichen wird vorteilhafterweise über einen vorgebbaren Vergleichszeitraum durchgeführt, um kurzfristige Signalschwankungen zu kompensieren und falsche Diagnoseergebnisse zu vermeiden. Insbesondere können dabei tatsächliche Partikelanzahlkonzentrationen, die beispielsweise aus direkt nacheinander durchgeführten Messungen ermittelt wurden, zu einem Mittelwert (gleitender Mittelwert und/oder Tiefpassfilterung) verrechnet werden, bevor der Vergleich mit der erwarteten Partikelanzahlkonzentration erfolgt. Auch eine Durchführung der Maßnahme nur nach mehrmaligem entsprechendem Vergleichsergebnis innerhalb des Vergleichszeitraums ist denkbar und gegebenenfalls vorteilhaft.The comparison is advantageously carried out over a predefinable comparison period in order to compensate for short-term signal fluctuations and to avoid incorrect diagnosis results. In particular, actual particle number concentrations, which were determined, for example, from measurements carried out directly one after the other, can be calculated to form a mean value (sliding mean value and/or low-pass filtering) before the comparison with the expected particle number concentration takes place. Carrying out the measure only after several corresponding comparison results within the comparison period is also conceivable and may be advantageous.
Die Maßnahme umfasst insbesondere eines oder mehrere aus der Gruppe aus einem Ausgeben eines Signals (z.B. sog. OBD-Fehler), Abspeichern eines Fehlereintrags und Austauschen des Partikelfilters. Dadurch kann eine dauerhafte erhöhte Emission von zu hohen Partikelkonzentrationen vermieden werden und der Partikelfilter wieder in einen Sollzustand versetzt werden.In particular, the measure includes one or more from the group of outputting a signal (e.g. so-called OBD error), saving an error entry and replacing the particle filter. As a result, a permanent increased emission of excessively high particle concentrations can be avoided and the particle filter can be restored to a desired state.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, e.g. a control unit of a motor vehicle, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for carrying out all method steps is advantageous because this causes particularly low costs, especially if an executing control unit is also used for other tasks and is therefore available anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using an exemplary embodiment and is described below with reference to the drawing.
Figurenlistecharacter list
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1 zeigt eine Anordnung mit Brennkraftmaschine und Partikelfilter, wie sie im Rahmen der Erfindung verwendet werden kann.1 shows an arrangement with internal combustion engine and particle filter, as can be used within the scope of the invention. -
2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines stark vereinfachten Flussdiagramms.2 shows an embodiment of a method according to the invention in the form of a greatly simplified flowchart.
Ausführungsform(en) der Erfindungembodiment(s) of the invention
In
Die Anordnung 100, die insbesondere Teil eines Kraftfahrzeugs sein kann, umfasst zumindest eine Brennkraftmaschine 110 und einen Partikelfilter 130, der stromab der Brennkraftmaschine 110 angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine kann als Ottomotor, Dieselmotor, Drehkolbenmaschine oder auch als Magermotor mit Fremdzündung ausgeführt sein. Auch Brennkraftmaschinen zum Betrieb mit regenerativen und/oder fossilen gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffen können als die Brennkraftmaschine 110 verwendet werden.The
In der gezeigten Ausgestaltung der Anordnung 100 ist zwischen der Brennkraftmaschine 110 und dem Partikelfilter 130 ein Abgaskatalysator 120, beispielsweise ein Dreiwegekatalysator vorgesehen. In alternativen Ausgestaltungen kann der Katalysator 120 auch andernorts stromab der Brennkraftmaschine 110 angeordnet sein, beispielsweise stromab des Partikelfilters 130. Auch eine integrierte Bauweise von Partikelfilter 130 und Katalysator 120, beispielsweise in Form eines sogenannten Vierwegekatalysators, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.In the embodiment of the
Stromab des Partikelfilters 130 ist ein Partikelzahlsensor 145 vorgesehen, der im Betrieb eine tatsächlich ausgestoßene Partikelanzahlkonzentration stromab des Partikelfilters 130 erfasst und ein entsprechendes Signal an eine Recheneinheit 140, beispielsweise ein Steuergerät der Brennkraftmaschine, sendet.A
Der Partikelfilter 130 ist dazu eingerichtet, partikuläre Bestandteile des Abgases zumindest teilweise zurückzuhalten, so dass das den Partikelfilter 130 verlassende Abgas im Vergleich zu dem in den Partikelfilter 130 eintretenden Abgas an den partikulären Bestandteilen abgereichert ist. Der Partikelfilter 130 umfasst dazu beispielsweise ein geeignetes Filtermaterial, beispielsweise ein poröses Material keramischer oder metallischer Art. Solche Filtermaterialen halten die partikulären Bestandteile des Abgases dadurch zurück, dass die Partikel mechanisch mit dem Filtermaterial wechselwirken, insbesondere kollidieren. Im Anschluss an eine derartige mechanische Wechselwirkung und/oder alternativ dazu können Adhäsionskräfte auftreten (z.B. elektrostatische oder chemische Bindungen, insbesondere van-der-Waals-Kräfte), die verhindern, dass einmal im Filter abgelagerte Partikel weiter durch das Filtermaterial hindurch transportiert werden.The
In einigen Ausgestaltungen des Partikelfilters 130 können auch Elektroden zum Zurückhalten der partikulären Abgasbestandteile vorgesehen sein. In solchen Filtersystemen werden im Abgas vorhandene Partikel durch elektrostatische und/oder elektrodynamische Wechselwirkungen in Richtung der Elektroden gedrängt und dort abgeschieden. In solchen Elektrofiltern kann durch Veränderung des an die Elektroden angelegten Potentials die Partikelgrößenverteilung der abgeschiedenen Partikel beeinflusst werden.In some configurations of the
Als Partikelsensor 145 kommen prinzipiell alle bekannten Vorrichtungen zur Erfassung von Partikeln in einem Fluidstrom in Betracht. Beispielsweise arbeiten solche Partikelsensoren auf der Basis von Streulicht, Lichtextinktion oder Laserbeugung. Auch Sensoren, die auf laser- bzw. lichtinduzierter Inkandeszenz (engl. Light Induced Incandescence; LII), Kondensationspartikelzählung (engl. Condensation Particle Counter; CPC) oder auch Hochvoltverfahren (Escaping current, elektrostatisches Verfahren) basieren, können dazu verwendet werden. Hochvoltverfahren können PN jedoch nicht direkt messen. Das Messsignal kann in solchen Fällen über ein Rohemissionsmodell in die Partikelanzahl PN umgerechnet werden.In principle, all known devices for detecting particles in a fluid flow can be considered as the
Das Steuergerät 140 kann ferner datenleitend mit der Brennkraftmaschine 110 und/oder dem Partikelfilter 130 und/oder dem Katalysator 120 verbunden sein und von den jeweiligen Komponenten Signale empfangen, die Informationen über Betriebszustand bzw. -parameter, Kenngrößen und/oder Sensormesswerte usw. der jeweiligen Komponente enthalten.
In
Wird im Folgenden auf Verfahrensschritte verwiesen, beziehen sich diese insbesondere auf
In einem ersten Schritt 210 des Verfahrens 200 wird eine erwartete Partikelanzahlkonzentration PN ermittelt. Dazu kann auf Basis von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine 110, beispielsweise Drehzahl, Last, Temperatur, Luft-Kraftstoff-Verhältnis etc. mittels eines Rohemissionsmodells eine Rohemission der Brennkraftmaschine berechnet werden und unter Verwendung von Kenndaten des Partikelfilters 130 eine Filtrationseffizienz und damit eine erwartete verbleibende Partikelanzahlkonzentration stromab des Partikelfilters modelliert werden. In diese Modellierung können auch weitere Einflussgrößen einbezogen werden. Besonders relevante Parameter sind hierbei sämtliche die Ausgangsgrößen beeinflussenden System- und Betriebsparameter, wie z.B. Abgasmassenstrom, Abgastemperatur, Kraftstoff(qualität), Umgebung (bspw. Druck, Temperatur, Zusammensetzung der Atmosphäre), Fahrerverhalten, Fahrprofil, Systemeigenschaften inkl. Streuung des individuellen Fahrzeugs, Alterung und Defekte.In a
In einem zweiten Schritt 220 wird eine tatsächliche Partikelanzahlkonzentration PN stromab des Partikelfilters 130 ermittelt. Dazu kann insbesondere ein dafür vorgesehener Sensor 145 verwendet werden, dessen Signal entsprechend ausgewertet wird. Vorzugsweise erfolgt die Messung gemäß den gültigen PMP-Standards (Particle Measurement Programme) der UN/ECE oder gemäß vergleichbaren Normen bzw. daran angelehnt. Diese können, sofern nötig, jeweils für eine Messung im Abgasstrang des Fahrzeugs sinngemäß adaptiert werden.In a
Üblicherweise beziehen sich Emissionsgrenzwerte auf die Fahrstrecke, woraus sich im Falle eines Grenzwerts für die Partikelanzahlkonzentration die Dimension einer inversen Länge bzw. eine Einheit von 1/km ergibt. Derartige auf die zurückgelegte Strecke bezogene Konzentrationen stellen also einen Mittelwert der momentanen Emissionen in einem Fahrzyklus dar.Emission limit values usually relate to the distance driven, which results in the dimension of an inverse length or a unit of 1/km in the case of a limit value for the particle number concentration. Such concentrations related to the distance traveled represent an average of the current emissions in a driving cycle.
Innerhalb eines beliebigen Fahrzyklus streuen die Momentanwerte der Emission zwischen „unendlich“ (stehendes Fahrzeug) und „0“ (rollendes Fahrzeug mit stehendem Motor). Selbst wenn nur die Motoremissionen (beispielsweise bezogen auf das Abgasvolumen) ohne Berücksichtigung der schwankenden Fahrgeschwindigkeit betrachtet werden, liegt eine sehr große Streuung der Partikelemission über mehrere Größenordnungen vor.Within any given driving cycle, the instantaneous emission values scatter between “infinity” (vehicle stationary) and “0” (vehicle rolling with engine stopped). Even if only the engine emissions (e.g. in relation to the exhaust gas volume) are considered without taking into account the fluctuating driving speed, there is a very large scattering of the particle emissions over several orders of magnitude.
Es ist deshalb sinnvoll und vorteilhaft, die aktuelle Partikelemission geeignet zu filtern bzw. zu glätten, um eine Aussage für einen Fahrzyklus ermitteln zu können. Vorzugsweise werden zu diesem Zweck gesetzliche Vorgaben verwendet, die für die erwartete Einführung von OBM erforderlich sind. Mindestanforderungen für einen Fahrzyklus könnten beispielsweise eine Mindestfahrstrecke von einigen km definieren, die eine sinnvolle Bezugsgröße für die Ermittlung einer Gesamtemission darstellt.It is therefore sensible and advantageous to suitably filter or smooth the current particle emission in order to be able to determine a statement for a driving cycle. Legal requirements are preferably used for this purpose, which are necessary for the expected introduction of OBM. Minimum requirements for a driving cycle could, for example, define a minimum driving distance of a few km, which represents a sensible reference value for determining total emissions.
In einigen Ausgestaltungen des Verfahrens 200 kann auch vorgesehen sein, die erwartete und/oder tatsächliche Partikelanzahlkonzentration nur in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine zu ermitteln, in denen eine hohe Aussagekraft in Bezug auf die Funktionsfähigkeit des Partikelfilters 130 zu erwarten ist, um die Zuverlässigkeit des Verfahrens 200 insgesamt zu steigern. Dafür können quasi-stationäre Fahrzustände mit geringen Laständerungen oder bestimmt transiente Ereignisse geeignet sein, wenn in diesen Bereichen die Partikelanzahlemissionen gut vorhersagbar und messbar sind. Auch kann bzw. können diese Ermittlungen auf einen oder mehrere besonders relevante Partikelgrö-ßenbereiche beschränkt werden, beispielsweise auf einen Größenbereich der besonders anfällig auf Störungen bzw. Defekte des Partikelfilters 130 reagiert.In some configurations of the
Für die Ermittlung der erwarteten Partikelanzahlkonzentration in Schritt 210 kann vorteilhafterweise von einem sogenannten best-performing unacceptable (BPU) Partikelfilter ausgegangen werden, um zu einer relevanten Aussage bzgl. einer gerade nicht mehr akzeptablen Filterleistung zu gelangen. Ein solches Vorgehen hat zudem den Vorteil, dass das Verfahren 200 damit auch nachträglich an sich verschärfende Grenzwerte angepasst werden kann, indem die entsprechende Modellierungsgrundlage aktualisiert wird.For the determination of the expected particle number concentration in
In einem Vergleichsschritt 230 wird der erwartete Wert mit dem tatsächlich ermittelten Wert für die Partikelanzahlkonzentration stromab des Partikelfilters 130 verglichen. Dazu können, wie erwähnt, insbesondere geeignet gemittelte bzw. gefilterte Signale der erwarteten und/oder tatsächlichen Partikelanzahlkonzentration verwendet werden. Beispielsweise können beide Werte über einen vorbestimmbaren Zeitraum integriert werden und die integrierten Werte miteinander verglichen werden, um eine ausreichend belastbare Statistik zu erreichen.In a
In Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis kann das Verfahren 200 entweder zu dem Schritt 210 zurückkehren, insbesondere, wenn der tatsächliche Wert dem erwarteten entspricht bzw. die tatsächliche Partikelkonzentration stromab des Partikelfilters unterhalb einer gemäß der Modellierung aus Schritt 210 maximal erwarteten Konzentration liegt. Wird hingegen eine tatsächliche Partikelanzahlkonzentration ermittelt, die höher als die erwartete liegt, ist dies ein Hinweis auf einen Defekt des Partikelfilters, so dass das Verfahren mit einem Schritt 240 fortfährt, in dem eine Maßnahme durchgeführt bzw. veranlasst wird. Beispielsweise kann ein Signal ausgegeben werden, um eine Warnleuchte anzusteuern, die auf den Defekt aufmerksam macht. Als die Maßnahme kann auch ein entsprechender Eintrag in einen Fehlerspeicher oder das Austauschen des Partikelfilters 130 vorgenommen werden. Auch eine automatische Terminanfrage bei einem hinterlegten Servicepartner kann ggf. vorteilhaft sein, insbesondere im Falle einer Anwendung des Verfahrens in (teil-)autonomen Fahrzeugen.Depending on the result of the comparison,
Es versteht sich, dass gewisse Schritte untereinander vertauscht oder auch zu einem gemeinsamen Schritt zusammengefasst werden können, ohne die generelle Funktionsweise des Verfahrens 200 zu verändern. Auch sei hier betont, dass eine Schrittweise Durchführung des Verfahrens 200 nicht zwingend notwendig ist, und somit auch eine kontinuierliche Überwachung ohne die beschriebene schrittweise Vorgehensweise erreicht werden kann. Diese wurde lediglich zu Erläuterungszwecken zum leichteren Verständnis der einzelnen Teilaspekte des Verfahrens 200 gewählt.It goes without saying that certain steps can be interchanged with one another or combined into a common step without changing the general functioning of the
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