EP0654121A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des beladungszustands von partikelfiltern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des beladungszustands von partikelfiltern

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Publication number
EP0654121A1
EP0654121A1 EP94906764A EP94906764A EP0654121A1 EP 0654121 A1 EP0654121 A1 EP 0654121A1 EP 94906764 A EP94906764 A EP 94906764A EP 94906764 A EP94906764 A EP 94906764A EP 0654121 A1 EP0654121 A1 EP 0654121A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
differential pressure
characteristic value
pressure measuring
measuring device
particle filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP94906764A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Pfister
Walter Blaschke
Erwin Burner
Heinrich Wacker
Peter Steiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by J Eberspaecher GmbH and Co KG filed Critical J Eberspaecher GmbH and Co KG
Publication of EP0654121A1 publication Critical patent/EP0654121A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the loading state of a particle filter provided in the exhaust system of a diesel engine, and to a device for carrying out the method.
  • This is preferably a diesel engine which is used in a motor vehicle.
  • the particle filters increasingly used for exhaust gas cleaning in diesel engines which, in addition to filtering out other harmful gas components of the engine exhaust gas, in particular for filtering out soot particles carried in the exhaust gas, must be subjected to frequent cleaning (regeneration) in order to maintain their functionality.
  • the thermal regeneration of particle filters has proven to be effective in the high temperature-controlled through the introduction of hot gases (about 700 ° C to '900 ° C) will ignite the "in the particulate filter soot particles contained and incinerated.
  • a heating gas flow generated by an engine-independent heating device is mixed with the engine gas in the particle filter which is permanently in the exhaust gas flow for the time of regeneration and is fed together with this into the particle filter Tet in order to achieve the above-mentioned gas temperature required for regeneration.
  • the manufacturers of particle filters specify specific, fixed operating intervals in which a thermal rain is to be carried out.
  • the regeneration intervals are selected so that even under extreme operating conditions of the engine, for example frequent short-distance operation with extreme soot formation in the engine exhaust gases, sufficient security is provided in the intervals so that the regeneration in any case can take place in good time before the described harmful effects occur.
  • the regeneration of a particle filter inevitably takes place in a low-soot engine operation at a point in time when it would not be necessary at all.
  • the regeneration intervals have been adapted to the particular operating conditions of a particle filter by taking into account the predominantly prevailing operating conditions, that is to say, for example, short-haul or long-haul operations, but this refined screening of the regeneration intervals has also proven to be too coarse in practice .
  • the invention is based on the object of proposing a method and a device which or which enables a simple determination of the actually given loading state of a particle filter, taking into account the given engine operating conditions.
  • an actual characteristic value is defined which is compared with a given limit characteristic value in order to initiate a regeneration process if the difference between the actual characteristic value and the limit characteristic value is sufficiently small, for example if the values match .
  • the limit characteristic value can be specified, for example, as a limit characteristic curve determined in test bench tests, taking into account various loading conditions and volume flows.
  • the level of the limit values depends on the level of the permitted torque drop due to the exhaust gas back pressure caused by the particle filter and the throttle point in the exhaust system.
  • an already existing, that is to say design-related, cross-sectional constriction in the exhaust system can preferably be used; in this case, the method according to the invention can be carried out without the installation of an additional throttle point in the exhaust gas duct of the exhaust gas system. All that is required on the exhaust gas system itself is the installation of the sensors that are required for recording the differential pressures.
  • the differential pressure in the exhaust system is measured in the region of a cross-sectional constriction, which results when the relatively large flow cross section of the particle filter is passed to the downstream part of the exhaust system, for example a pipe section .
  • a display device is preferably activated which, for example when the method according to the invention is used in a motor vehicle, notifies the motor vehicle driver of the critical loading state of the particle filter. This can then regenerate the particle filter according to one of the above Start the described regeneration process.
  • a further possibility is to couple the display device to a start device for automatically triggering one of the described regeneration methods, or to trigger the start device immediately if a critical difference value is determined, without first displaying the value .
  • a display device it proves to be particularly advantageous to display the actual characteristic value determined by the method according to the invention on the basis of an initial characteristic value having a defined difference from the limit characteristic value, continuously or at predetermined time intervals in order to progress to make the loading state visible from the outside, so that the necessity of carrying out a particle filter regeneration can be recognized in advance.
  • the device according to the invention for determining the loading state of a particle filter used in the exhaust system of a diesel engine, in particular used in a motor vehicle, has the features of claim 5.
  • a first differential pressure measuring device is provided in the area of the particle filter and a second differential pressure measuring device is provided in the area of a cross-sectional constriction present in the exhaust gas system. Furthermore, a computing device is provided which is used to form an actual characteristic value, starting from the two measured values measured by the pressure measuring devices, and for comparison of the actual characteristic value is determined with a predetermined limit characteristic value.
  • the second pressure measuring device is preferably arranged in the region of a throttle point which is already present in the exhaust system, which leads to the device according to the invention being implemented with a minimum of expenditure on equipment.
  • the determined actual characteristic value and / or its difference to the relevant limit characteristic value can be displayed by means of a display device, so that suitable measures for regeneration of the particle filter can be taken in good time.
  • a starting device which can be actuated as a function of the difference between the actual characteristic value and the limiting characteristic value and which, for example, starts a burner device for thermal regeneration of the particle filter.
  • the first differential pressure measuring device is arranged in the area of the particle filter and the second differential pressure measuring device in the transition area from the particle filter to a region of the exhaust system that is narrowed in cross-section and follows the particle filter, since the required pressure measuring devices are thus all in one relatively small area of the exhaust system can be summarized.
  • the differential pressure measuring devices each having two measuring sensors, in such a way that the second measuring sensor of the first pressure measuring device tig can be used as the first measuring device of the second pressure measuring device, so that the measurement of two differential pressures is carried out with only three sensors.
  • Fig. 1 a between components of a system installed Abgas ⁇ particulate filter having a first and a second measuring section for determining the differential pressure ⁇ ⁇ Pfilter unci there differential pressure at a subsequent throttling point
  • Fig. 3 is a flowchart showing the determination of the load state in a particle filter.
  • FIG. 1 shows a particle filter 10 which is installed in an exhaust system 11 of a motor vehicle (not shown in more detail) which is operated with a diesel engine.
  • the particle filter 10 is connected via flange connections 12, 13 on its input side to a prechamber 14 and on its output side to a reducer 15.
  • the prechamber 14 On the flow side, ie in the direction of the drive motor (not shown in more detail), the prechamber 14 is connected to an exhaust pipe 17 via a flange connection 16.
  • the reducing piece 15 is on the flow side, towards the end of the exhaust gas pipe leading to the outside.
  • a combustion chamber 19 is provided for the regeneration of the particle filter 10 and is used to heat a gas stream introduced into it through a feed 20.
  • the gas stream introduced into the pre-chamber 14 through the feed 20 is mixed with the exhaust gas stream flowing into the pre-chamber 14 through the exhaust pipe 17 to achieve the exhaust gas temperature necessary for the regeneration.
  • two differential pressure measuring devices 21, 22 are provided in the area of the particle filter 10 and the reducer 15, which, in the case of the differential pressure measuring device 21, for determining the pressure drop across the particulate filter 10, so Pfilter ⁇ 's ° as in the case of the differential pressure measuring means 22 for determining the pressure drop across the throttling point representing a reducer 15 so PDrossel' are used.
  • the differential pressure measuring device 21 has two sensors 23, 24, which are arranged immediately before or immediately after the particle filter 10.
  • the differential pressure measuring device 22 also has two sensors, namely the sensor 24 common to the differential pressure measuring device 21 in the gas inlet area of the reducer 15, and the sensor 25 in the gas outlet area of the reducer 15.
  • the pressure drop across the particle filter is 10 AP filters' over the pressure drop. case over the reducer 15 ⁇ PDrossel 'applied.
  • the upper function line represents a limit characteristic, for example ascertained in test bench tests, for a particle filter with the highest permissible loading state, the lower characteristic line stands for a particle filter in an unloaded, ie clean, state.
  • ⁇ P filter and ⁇ P throttle is the quotient of the pressure differences, that is to say the slope of the function line is given by a constant value.
  • the limit characteristic value GK for the critical loading state of the particle filter, from which regeneration must take place, is defined by the limit characteristic.
  • the actual characteristic value IK derived from the current in the operation of the particulate filter 10 renzdruckmeß sensoryen means of the differential 21, 22 determined Diffe ⁇ Renz pressure values / ⁇ Pfilter and pD ⁇ horses or their quotient formation.
  • FIG. 3 shows a possible procedure for determining the current loading state of a particle filter using a flow chart as an example.
  • the sensors 23, 24, 25 of the differential pressure measuring devices 21, 22 arranged as shown in FIG. 1 supply the differential pressure values as input variables for a computing device 26
  • quotient formation is carried out in the computing device 26 and the actual characteristic value IK determined in this way is subtracted from the limit characteristic value GK in order to calculate an actual differential value DI.
  • the actual difference value DI is then subjected to a comparison with a target difference value DS, which, shown in FIG. 2 by the cross-hatched area, represents a freely selectable tolerance offset from the limit characteristic.
  • a start signal is given to a start device for the regeneration burner (not shown here).
  • the actual difference DI is displayed on a display device, not shown here, so that a permanent display of the loading condition or whose change is possible over time.
  • the display device as a warning device and to activate the display device without forming a difference only if the actual characteristic value IK is equal to the limit characteristic value GK.

Landscapes

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Beladungszustands eines im Abgassystem (11) eines Dieselmotors vorgesehenen Partikelfilters (10), wobei: mittels einer ersten Differenzdruckmeßeinrichtung (21) der Druckabfall Δ pFilter über den Partikelfilter (10) gemessen wird; mittels einer zweiten Differenzdruckmeßeinrichtung (22) der Druckabfall Δ pDrossel über eine Querschnittsverengung (15) im Abgassystem (11) gemessen wird; zur Bildung eines Ist-Kennwertes (IK) der in der ersten Differenzdruckmeßeinrichtung (21) gemessene Druckwert zum in der zweiten Differenzdruckmeßeinrichtung (22) gemessenen Druckwert in Relation gesetzt wird; und ein Vergleich des Ist-Kennwertes (IK) mit einem Grenzkennwert (GK) durchgeführt wird, um bei hinreichend geringer Differenz einen Regenerierungsvorgang einzuleiten.

Description

VERFÄHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERMITTLUNG DES BELADÜNGSZUSTANDS VON PARTIKELFILTERN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Beladungszustands eines im Abgassystem eines Dieselmotors vorgesehenen Partikelfilters, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dabei handelt es sich vorzugsweise um einen Diesel¬ motor, der in einem Kraftfahrzeug eingesetzt ist.
Die zur Abgasreinigung bei Dieselmotoren zunehmend eingesetzten Partikelfilter, die neben dem Heraus¬ filtern anderer schädlicher Gasbestandteile des Motorabgases insbesondere zum Herausfiltern von im Abgas mitgeführten Rußpartikeln dienen, müssen, um ihre Funktionsfähigkeit zu erhalten, einer häufigen Reinigung (Regeneration) unterzogen werden. Hierbei hat sich insbesondere die thermische Regeneration von Partikelfiltern als effektiv erwiesen, bei der durch Einführung hochtemperierter Heizgase (etwa 700°C bis'900°C) die" im Partikelfilter enthaltenen Rußpartikel entzündet und verbrannt werden.
Zur Durchführung der thermischen Regeneration von Partikelfiltern sind im wesentlichen drei Verfah¬ ren, nämlich die Standregeneration, die Wechsel¬ regeneration und die Vollstromregeneration, bekannt. Bei der Standregeneration erfolgt das Ausbrennen des Partikelfilters bei Stillstand des Kraftfahrzeugmotors mittels einer hierzu vorgese¬ henen, motorunabhängigen Heizeinrichtung. Die Wechselregeneration ermöglicht eine thermische Regenerierung des Partikelfilters während des Kraftfahrzeugbetriebs. Hierzu sind zwei Partikel¬ filter parallelgeschaltet, wobei wechselweise ein Partikelfilter vom Motorabgas durchströmt wird, und der andere vom Abgassystem entkoppelte Partikel¬ filter für die Zeit der thermischen Regenerierung von einem, durch eine motorunabhängige Heizeinrich¬ tung temperierten Heizgas durchströmt wird. Bei der Vollstromregeneration, bei der die Regenerierung ebenso während des Kraftfahrz ugbetriebes erfolgt, wird in den permanent im Abgasstrom befindlichen Partikelfilter für die Zeit der Regenerierung ein durch eine motorunabhängige Heizeinrichtung erzeug¬ ter Heizgasstrom mit dem Motorgas vermischt und zusammen mit diesem in den Partikelfilter eingelei¬ tet, um die genannte, für die Regenerierung erfor¬ derliche Gastemperatur zu erreichen.
Unabhängig von der Wahl des durchgeführten Regene- rierungsverfahrens ist es natürlich nur dann erfor¬ derlich, eine thermische Regeneration durchzufüh¬ ren, wenn ein bestimmter Beladungszustand des Par¬ tikelfilters erreicht ist, bei dem entweder die Wirksamkeit des Filters nicht mehr gegeben ist, oder der durch den zugesetzten Filter entstehende Abgasgegendruck sich nachteilig auf die Motor¬ leistung auswirkt, oder der Filter durch weitere Beladung bei der nächsten Regeneration aufgrund der bei der Rußverbrennung frei werdenden Wärme thermisch zerstört werden würde.
Da bislang praktikable Möglichkeiten, den Bela¬ dungszustand eines Partikelfilters während des Betriebs kontinuierlich zu überwachen, nicht bekannt sind, werden von den Herstellern von Parti¬ kelfiltern bestimmte, feststehende Betriebsinter¬ valle vorgegeben, in denen eine thermische Regene- rierung durchzuführen ist. In Ermangelung der Kenntnis des tatsächlichen Beladungszustands werden die Regenerierungsintervalle so gewählt, daß auch unter extremen Betriebsbedingungen des Motors, etwa häufiger Kurzstreckenbetrieb mit extremer Rußaus¬ bildung in den Motorabgasen, eine genügende Sicher¬ heit in den Intervallen vorgesehen ist, damit die Regenerierung in jedem Fall rechtzeitig vor dem Auftreten der beschriebenen schädlichen Auswir- kungen erfolgen kann. Somit erfolgt zwangsläufig die Regenerierung eines Partikelfilters bei einem rußarmen Motorbetrieb zu einem Zeitpunkt, wo sie noch gar nicht notwendig wäre.
Zwar ist man dazu übergegangen, die Regenerierungs¬ intervalle durch Berücksichtigung der überwiegend vorherrschenden Betriebsbedingungen, also etwa Kurzstrecken- oder Langstreckenbetrieb, den beson¬ deren Einsatzbedingungen eines Partikelfilters anzupassen, jedoch erweist sich auch diese verfei¬ nerte Rasterung der Regenerierungsintervalle in der Praxis als zu grob.
Der allgemein bekannte Zusammenhang zwischen dem Druckabfall in einem Strömungsmedium bei Durchströ¬ mung eines Filters und dem Zusetzungsgrad oder der Beladung des Filters, der so ohne weiteres nur für stationär durchströmte Filter gilt, kann man wegen des überwiegend instationären Betriebs eines Ver- brennungsmotors nicht zur Ermittlung des Beladungs¬ zustands eines Partikelfilters heranziehen. Viel¬ mehr ist hierbei der etwa sich in Abhängigkeit von der Motordrehzahl ändernde Volumenstrom durch das Filter zu berücksichtigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver¬ fahren sowie eine Vorrichtung vorzuschlagen, das bzw. die eine einfache Ermittlung des tatsächlich gegebenen Beladungszustands eines Partikelfilters unter Berücksichtigung der gegebenen Motorbetriebs¬ verhältnisse ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren macht man sich zum einen den bekannten, vorstehend geschilderten Zusammenhang zwischen dem Beladungszustand des Filters und einem Druckabfall in einem durch dieses hindurchströmenden Medium zunutze. Darüber hinaus wird an einer geeigneten, mit einer Querschnitts- Verengung versehenen Stelle des Abgassystems ein weiterer Druckabfall im Strömungsmedium gemessen, um aufgrund des bekannten strömungstechnischen Zusammenhangs zwischen dem Druckabfall an einer Drosselstelle und dem durch die Drosselstelle hin- durchströmenden Volumenstrom eine den aktuellen Betriebzustand des Motors wiedergebenden Strömungs¬ parameter zu erhalten. Damit ist zum einen ein den Beladungszustand des Partikelfilters wiedergebender Differenzdruckwert und ein den im Abgassystem gegebenen Volumenstrom wiedergebender Differenz- druckwert gegeben, der sich in Abhängigkeit von den instationären Betriebszuständen des Motors ändert.
Erfindungsgemäß wird unter Berücksichtigung der beiden Differenzdruckwerte ein Ist-Kennwert defi¬ niert, der mit einem gegebenen Grenzkennwert ver¬ glichen wird, um bei hinreichend geringer Differenz zwischen dem Ist-Kennwert und dem Grenzkennwert, etwa bei Übereinstimmung der Werte, einen Regene- rierungsvorgang einzuleiten. Dabei kann der Grenzkennwert etwa als in Prüf- standsversuchen unter Berücksichtigung verschiede¬ ner Beladungszustände und Volumenströme ermittelte Grenzkennlinienverlauf vorgegeben werden. Die Höhe der Grenzwerte ist dabei abhängig von der Höhe des zugelassenen Drehmomentenabfalls infolge des durch den Partikelfilter und die Drosselstelle im Abgas¬ system verursachten Abgasgegendrucks.
Als Drosselstelle für die Messung des zweiten Differenzdruckwertes kann vorzugsweise eine ohnehin vorhandene, also konstruktionsmäßig bedingte Quer¬ schnittsverengung im Abgassystem verwendet werden; in diesem Fall läßt sich das erfindungsgemäße Ver- fahren ohne die Installation einer zusätzlichen Drosselstelle in der Abgasführung des Abgassystems durchführen. Am Abgassystem selbst ist lediglich die Installation von für die Erfassung der Diffe¬ renzdrücke erforderlichen Meßwertgebern notwendig.
Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungs¬ gemäßen Verfahrens erfolgt die Messung des Diffe¬ renzdrucks im Abgassystem im Bereich einer Quer¬ schnittsverengung, die sich beim Übergang vom ver- gleichsweise großen Strömungsguerschnitt des Parti¬ kelfilters zum nachfolgenden Teil des Abgassystems, etwa einem Rohrstück, ergibt.
Vorzugsweise wird bei Feststellung des Vorliegens einer hinreichend geringen Differenz zwischen einem Ist-Kennwert und einem entsprechenden Grenzkennwert eine Anzeigeeinrichtung aktiviert, die, etwa bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Kraftfahrzeug, den Kraftfahrzeugführer vom kritischen Beladungszustand des Partikelfilters in Kenntnis setzt. Dieser kann dann eine Regeneration des Partikelfilters gemäß einem der vorstehend geschilderten Regenerationsverfahren in Gang setzen.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Anzei- geeinrichtung mit einer Starteinrichtung zur auto¬ matischen Auslösung eines der geschilderten Regene¬ rationsverfahren zu koppeln, oder etwa auch bei Feststellung eines kritischen Differenzwertes un¬ mittelbar die Starteinrichtung auszulösen, ohne vorher den Wert zur Anzeige zu bringen.
Wenn eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen wird, erweist es sich als besonders vorteilhaft, den durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelten Ist-Kennwert, ausgehend von einem eine festgelegte Differenz zum Grenzkennwert aufweisenden Anfangs¬ kennwert, kontinuierlich oder in vorgegebenen zeitlichen Abständen zur Anzeige zu bringen, um das Fortschreiten des Beladungszustands von außen her sichtbar zu machen, so daß die Notwendigkeit der Durchführung einer Partikelfilterregeneration im voraus erkennbar ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung des Beladungszustands eines im Abgassystem eines, ins¬ besondere in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Dieselmotors verwendeten Partikelfilters weist die Merkmale des Anspruchs 5 auf.
Hierbei ist im Bereich des Partikelfilters eine erste Differenzdruckmeßeinrichtung und im Bereich einer im Abgassystem vorhandenen Querschnittsveren- gung eine zweite Differenzdruckmeßeinrichtung vor¬ gesehen. Desweiteren ist eine Recheneinrichtung vorgesehen, die zur Bildung eines Ist-Kennwertes, ausgehend von den beiden durch die Druckmeßeinrich¬ tungen gemessenen Meßwerten, sowie zum Vergleich des Ist-Kennwertes mit einem vorgegebenen Grenz¬ kennwert, bestimmt ist.
Vorzugsweise ist die zweite Druckmeßeinrichtung im Bereich einer ohnehin im Abgassystem vorhandenen Drosselstelle angeordnet, was zu einer Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Minimum an apparativem Aufwand führt.
Mittels einer Anzeigeeinrichtung kann der ermittel¬ te Ist-Kennwert und/oder dessen Differenz zum betreffenden Grenzkennwert zur Anzeige gebracht werden, so daß rechtzeitig geeignete Maßnahmen zur Regeneration des Partikelfilters ergriffen werden können.
Alternativ ist es auch möglich, zusätzlich zur Anzeigeeinrichtung oder anstatt dieser eine in Abhängigkeit von der Differenz des Ist-Kennwertes zum Grenzkennwert betätigbare Starteinrichtung vorzusehen, die etwa eine Brennereinrichtung zur thermischen Regeneration des Partikelfilters in Gang setzt.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die erste Differenzdruckmeßeinrichtung im Bereich des Partikelfilters und die zweite Differenzdruckme߬ einrichtung im Übergangsbereich vom Partikelfilter zu einem dem Partikelfilter nachfolgenden guer- schnittsverengten Bereich des Abgassystems angeord¬ net ist, da so die erforderlichen Druckmeßeinrich¬ tungen in einem relativ kleinen Bereich des Abgas¬ systems zusammengefaßt werden können. Dabei bietet sich insbesondere die vorteilhafte Möglichkeit, die jeweils zwei Meßfühler aufweisenden Differenzdruck¬ meßeinrichtungen so zu installieren, daß der zweite Meßfühler der ersten Druckmeßeinrichtung gleichzei- tig als erster Meßfl 1er der zweiten Druckmeßein¬ richtung verwendet werden kann, so daß die Messung von zwei Differenzdrücken mit lediglich drei Me߬ fühlern erfolgt.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeigne¬ te Vorrichtung beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen zwischen Komponenten eines Abgas¬ systems installierten Partikelfilter mit einer ersten und einer zweiten Meßstrecke zur Bestimmung des Differenzdruckes ^PFilter unci ^es Differenzdruckes an einer nachfolgenden Drosselstelle
•ΔPDrossel;
Fig. 2 ein Diagramm mit Darstellung eines bei- spielhaften Grenzkennlinienverlaufs;
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Darstellung der Beladungszustandsermittlung bei einem Partikelfilter.
Fig. 1 zeigt einen Partikelfilter 10, der in einem Abgassystem 11 eines nicht näher dargestellten, mit einem Dieselmotor betriebenen Kraftfahrzeugs in¬ stalliert ist. Der Partikelfilter 10 ist über Flanschverbindungen 12, 13 auf seiner Eingangsseite mit einer Vorkammer 14 und auf seiner Ausgangsseite mit einem Reduzierstück 15 verbunden. Strömungsauf- seitig, also in Richtung auf den nicht näher darge¬ stellten Antriebsmotor hin, ist die Vorkammer 14 über eine Flanschverbindung 16 mit einem Abgasrohr 17 verbunden. Das Reduzierstück 15 ist strömungsab¬ seitig, zum ins Freie führenden Ende des Abgas- Systems 11 hin, über eine Flanschverbindung 18 mit einem Abgasrohr 19 verbunden.
Für die Regeneration des Partikelfilters 10 ist eine Brennkammer 19 vorgesehen, die zur Aufheizung eines in diese durch eine Zuführung 20 eingeleite¬ ten Gasstromes dient. Im Falle der Regeneration wird der durch die Zuführung 20 in die Vorkammer 14 eingeleitete Gasstrom zur Erzielung der für die Regeneration notwendigen Abgastemperatur mit dem durch das Abgasrohr 17 in die Vorkammer 14 einströ¬ menden Abgasstrom vermischt.
Um am eingebauten Partikelfilter 10 feststellen zu können, wann der Beladungszustand des Partikelfil¬ ters eine Regeneration erforderlich macht, sind im Bereich des Partikelfilters 10 sowie des Reduzier¬ stücks 15 zwei Differenzdruckmeßeinrichtungen 21, 22 vorgesehen, die, im Fall der Differenzdruckme߬ einrichtung 21, zur Bestimmung des Druckabfalls über dem Partikelfilter 10, also ^PFilter' s°wie im Fall der Differenzdruckmeßeinrichtung 22, zur Bestimmung des Druckabfalls über dem eine Drossel- stelle darstellenden Reduzierstück 15, also PDrossel' dienen. Die Differenzdruckmeßeinrichtung 21 weist zwei Meßfühler 23, 24 auf, die unmittelbar vor bzw. unmittelbar nach dem Partikel¬ filter 10 angeordnet sind. Die Differenzdruck eß- einrichtung 22 weist ebenfalls zwei Meßfühler auf, nämlich den mit der Differenzdruckmeßeinrichtung 21 gemeinsamen Meßfühler 24 im Gaseintrittsbe*-eich des Reduzierstücks 15, und den Meßfühler 25 im Gasaus¬ trittsbereich des Reduzierstücks 15.
Im Diagramm gemäß Fig. 2 ist der Druckabfall über dem Partikelfilter 10 APFilter' über dem Druckab- fall über dem Reduzierstück 15 ΔPDrossel' aufge¬ tragen. Wie aus der Darstellung in Fig. 2 zu ersehen ist, besteht zwischen den Differenzdrücken ein linear Zusammenhang. Die obere Funktionsgerade stellt eine, etwa in PrüfStandsversuchen ermittelte Grenzkennlinie für einen Partikelfilter mit höchst¬ zulässigem Beladungszustand dar, die untere Kenn¬ linie steht für einen Partikelfilter in unbelade- nem, also sauberem Zustand.
Aufgrund des linearen Zusammenhangs zwischen
Δ PFilter und Δ PDrossel iεt der Quotient der Druckdifferenzen, also die Steigung der Funktions¬ geraden durch einen konstanten Wert gegeben. Durch die Grenzkennlinie ist der Grenzkennwert GK für den kritischen Beladungszustand des Partikelfilters, ab dem eine Regeneration erfolgen muß, definiert. Der Ist-Kennwert IK ergibt sich aus den aktuell im Betrieb des Partikelfilters 10 mittels den Diffe- renzdruckmeßeinrichtungen 21, 22 ermittelten Diffe¬ renzdruckwerten /\ PFilter und pDrosseι bzw. deren Quotientenbildung.
Fig. 3 zeigt anhand eines Flußdiagramms beispiel- haft eine mögliche Vorgehensweise bei der Ermitt¬ lung des aktuellen Beladungszustands eines Parti¬ kelfilters.
Die gemäß der Darstellung in Fig. 1 angeordneten Meßfühler 23, 24, 25 der Differenzdruckmeßeinrich¬ tungen 21, 22 liefern als Eingangsgrößen für eine Recheneinrichtung 26 die Differenzdruckwerte
ΔPFilter und PDrossel• Zur Bestimmung des Ist- Kennwertes IK wird in der Recheneinrichtung 26 eine Quotientenbildung durchgeführt und der so ermittel¬ te Ist-Kennwert IK zur Berechnung eines Ist-Diffe¬ renzwertes DI vom Grenzkennwert GK subtrahiert. Der Ist-Differenzwert DI wird anschließend einem Ver¬ gleich mit einem Soll-Differenzwert DS unterzogen, der, in Fig. 2 dargestellt durch den kreuzschraf¬ fierten Bereich, eine frei wählbare Toleranzablage von der Grenzkennlinie darstellt.
Im Fall, daß die Ist-Differenz DI kleiner ist als die tolerierbare Soll-Differenz DS, wird ein Start¬ signal an eine hier nicht näher dargestellte Start- einrichtung für den Regenerationsbrenner gegeben.
Um eine Aussage über den aktuellen Beladungszustand im Verhältnis zum maximal möglichen Beladungszu¬ stand zu erhalten, ist es vorgesehen, die Ist-Dif- ferenz DI auf einer hier nicht dargestellten Anzei¬ geeinrichtung zur Anzeige zu bringen, so daß eine permanente Anzeige des Beladungszustandes bzw. dessen Änderung über die Zeit möglich ist.
Natürlich ist es auch möglich, die Anzeigeeinrich¬ tung als Warneinrichtung anzulegen und ohne Diffe¬ renzenbildung die Anzeigeeinrichtung nur dann zu aktivieren, wenn der Ist-Kennwert IK gleich dem Grenzkennwert GK ist. Das gleiche gilt für die Starteinrichtung, die entgegen der Darstellung in Fig. 3 dann aktiviert werden kann, wenn auch hier gilt, daß der Ist-kennwert IK gleich dem Grenzkenn¬ wert GK ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Ermittlung des Beladungszustands eines im Abgassystem (11) eines Dieselmotors vorgesehenen Partikelfilters (10) , dadurch gekennzeichnet, daß
- mittels einer ersten Differenzdruckme߬ einrichtung (21) der Druckabfall
Δ PFilter über den Partikelfilter (10) gemessen wird;
- mittels einer zweiten Differenzdruckme߬ einrichtung (22) der Druckabfall
Δ PDrossel über eine Querschnittsveren¬ gung (15) im Abgassystem (11) gemessen wird; ein Ist-Kennwert (IK) unter Berücksich¬ tigung des in der ersten Differenzdruck¬ meßeinrichtung (21) gemessenen Druckwerts und des in der zweiten Differenzdruck eß- einrichtung (22) gemessenen Druckwerts gebildet wird; und
- ein Vergleich des Ist-Kennwertes (IK) mit einem Grenzkennwert (GK) durchgeführt wird, um bei hinreichend geringer Diffe- renz einen Regenerierungsvorgang einzu¬ leiten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Differenzdruckmeßeinrichtung (22) im Bereich einer dem Partikelfilter (10) im Abgassystem (11) strömungsseitig nachfol¬ genden Querschnittsverengung (15) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß bei hinreichend geringer Differenz zwischen dem Ist-Kennwert (IK) und dem Grenz- kennwert (GK) eine Anzeigeeinrichtung und/oder eine Starteinrichtung zum In-Gang-Setzen des Regenerierungsvorgangs betätigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung, ausgehend von einem eine festgelegte Differenz (Soll-Diffe¬ renz DS) zum Grenzkennwert (GK) aufweisenden Anfangskennwert, zur Anzeige des Beladungs¬ fortschritts bis zum Erreichen des Grenzwertes (GK) verwendet wird.
5. Vorrichtung zur Ermittlung des Beladungszu¬ stands eines im Abgassystem (11) eines Dieselmotors vorgesehenen Partikelfilters (10), gekennzeichnet durch eine im Bereich des Partikelfilters (10) den Druckabfall ppiiter über den Parti¬ kelfilter (10) erfassende erste Diffe¬ renzdruckmeßeinrichtung (21) ; - eine im Bereich einer Querschnittsveren¬ gung (15) des Abgassystems (11) den Druckabfall pDrossel über die Querschnittsverengung (15) erfassende zweite Differenzdruckmeßeinrichtung (22) ; - eine Recheneinrichtung zur Bildung eines
Ist-Kennwertes (IK) aus von der ersten Differenzdruckmeßeinrichtung (21) und der zweiten Differenzdruckmeßeinrichtung (22) ermittelten Druckwerten und zum Vergleich des Ist-Kennwertes (IK) mit einem vorge¬ gebenen Grenzkennwert (GK) ; und - eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des Ist-kennwerteε (IK) und/oder dessen Dif¬ ferenz (DI) zum Grenzkennwert (GK) .
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Anzeigeeinrichtung oder anstatt dieser eine in Abhängigkeit von der Differenz (DI) zwischen dem Ist-Kennwert (IK) und dem Grenzkennwert (GK) betätigbare Starteinrich¬ tung zum In-Gang-Setzen einer Regenerierungs¬ einrichtung, insbesondere einer Brennerein¬ richtung zur thermischen Regeneration, vorge¬ sehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Differenzdruckmeßeinrichtung (21) im Bereich des Partikelfilters (10) und die zweite Differenzdruckmeßeinrichtung (22) im Übergangsbereich vom Partikelfilter (10) zu einem diesem nachfolgenden, gegenüber dem Partikelfilter (10) querschnittsverengten Bereich des Abgassystems (11) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Differrenzdruckmeßeinrichtung (21) und die zweite Differenzdruck eßeinrich- tung (22) jeweils zwei Meßfühler (23,24; 24,25) aufweisen, wobei der zweite Meßfühler (24) der ersten Differenzdruckmeßeinrichtung (21) gleichzeitig den ersten Meßfühler (24) der zweiten Differenzdruckmeßeinrichtung (22) bildet.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10066432B4 (de) * 1999-12-14 2012-12-20 Toyota Jidosha K.K. Vorrichtung zum Erfassen einer Fehlfunktion eines Abgassystems des Motors
DE10059683B4 (de) * 2000-12-01 2007-10-04 Audi Ag Verfahren zur Überwachung eines Partikelfiltersystems im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine
EP1296029B1 (de) * 2001-09-19 2007-01-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
US8096171B2 (en) 2009-11-05 2012-01-17 Daimler Ag Diagnostic method for an internal combustion engine exhaust gas system that includes a particle filter
SE541017C2 (en) 2015-02-17 2019-03-05 Scania Cv Ab A method and a system for determining a flow resistance across a particulate filter
JP6311731B2 (ja) * 2016-01-27 2018-04-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE102021113763A1 (de) * 2021-05-27 2022-12-01 Hug Engineering Ag Verfahren zum Erkennen einer Regenerationsnotwendigkeit für einen Abgaspartikelfilter sowie Abgasanlage

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2538448A1 (fr) * 1982-12-28 1984-06-29 Peugeot Dispositif de commande du processus de regeneration d'un filtre a particules place sur l'echappement d'un moteur a allumage par compression
JPS60187709A (ja) * 1984-03-08 1985-09-25 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気微粒子処理装置
EP0349788B1 (de) * 1988-06-09 1992-12-30 IVECO FIAT S.p.A. Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Regenerierung, wenigstens eines Partikelfilters, welches in einem Dieselmotor installiert ist
JP3132092B2 (ja) * 1990-11-16 2001-02-05 株式会社デンソー ダストフイルタの目詰り検知装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9403711A1 *

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