EP3880944A1 - Verfahren zur sperrung einer regeneration eines abgaspartikelsensors - Google Patents

Verfahren zur sperrung einer regeneration eines abgaspartikelsensors

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EP3880944A1
EP3880944A1 EP19782507.8A EP19782507A EP3880944A1 EP 3880944 A1 EP3880944 A1 EP 3880944A1 EP 19782507 A EP19782507 A EP 19782507A EP 3880944 A1 EP3880944 A1 EP 3880944A1
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regeneration
success
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particle sensor
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EP19782507.8A
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Markus Eitel
Gerd Hartmann
Steve Kautzschmann
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a method for blocking regeneration of an exhaust gas particle sensor of a motor vehicle. Furthermore, the present invention relates to a computer program that executes every step of the method and a machine-readable storage medium that does the
  • resistive particle sensors can be used, which are used to detect the
  • Particle ejection use an electrical resistance change caused by particle deposition of an electrode system with two or more interdigitated electrodes. Interlocking electrodes of this type are also referred to as an interdigital electrode system. Under the influence of an electrical measuring voltage, connect to the
  • Sensor surface a decreasing electrical resistance or an increasing electrical current with constant applied voltage between the electrodes is measurable. If a current threshold value is exceeded, a defective diesel particle filter (DPF) is detected in the exhaust system of the motor vehicle.
  • DPF diesel particle filter
  • the aim of the regeneration is to completely burn off the attached particles from the sensor. However, this does not always succeed. In driving conditions of the
  • a probability of success of the regeneration is calculated. If the probability of success falls below the threshold, regeneration is blocked. In this way, the start and thus the implementation of potentially unsuccessful sensor regenerations can be avoided. By avoiding these regenerations, the lifetime of the sensor can be extended while the total number of regenerations remains the same. Avoiding sensor regenerations that were not successfully carried out also increases the
  • an average value of an exhaust gas velocity at the installation location of the exhaust gas particle sensor is calculated over a predetermined period of time. This mean value is then taken into account when calculating the probability of success. This procedure is based on the knowledge that a high exhaust gas velocity cools the surface of the exhaust gas particle sensor and can therefore lead to unsuccessful regeneration.
  • Exhaust gas particle sensor is calculated over a predetermined period. This mean value is also taken into account when calculating the probability of success. This procedure is based on the knowledge that a low temperature of the exhaust gas flowing via the exhaust gas particle sensor leads to particularly strong cooling and thus to a high risk of unsuccessful regeneration of the exhaust gas particle sensor.
  • the exhaust gas conditions are predicted in an alternative embodiment. It is preferred there that traffic information about a current and a future route of the motor vehicle is checked to determine whether it is advantageous or disadvantageous for successful regeneration
  • the result of this check is taken into account when calculating the probability of success.
  • the current and future route can be determined in particular using GPS data and data from a navigation device of the motor vehicle.
  • the Traffic conditions can be found, for example, on the Internet or a cloud.
  • Traffic conditions affect the speed at which the motor vehicle can travel, which has an influence on the speed and temperature of its exhaust gas.
  • city traffic In particular, city traffic,
  • the computer program is set up to carry out every step of the method, in particular if it runs on the computing device or an electronic control device. It enables different embodiments of the method to be implemented on an electronic control unit without having to make structural changes to it.
  • the electronic control unit will block the regeneration of the exhaust gas particle sensor based on the method.
  • 1 shows an exploded view of an exhaust gas particle sensor according to the prior art.
  • 2 shows in a diagram the time profile of a measuring current during operation of an exhaust gas particle sensor according to a method of the prior art.
  • FIG. 3 shows a flowchart of a method according to a
  • FIG. 1 A conventional exhaust gas particle sensor 10, as described in DE 10 2007 021 913 A1, is shown in FIG. 1. It has a sensor element 11 with two interdigital electrodes 12 which intermesh linearly like a comb. Furthermore, it comprises a separate heating device 13 based on a platinum meander and a temperature measuring device 14. Finally, there are several
  • Insulation layers 15 and carrier elements 16 are provided.
  • the operation of the exhaust gas particle sensor 10 begins with the regeneration 21 shown in FIG. 2.
  • the exhaust gas particle sensor 10 is heated so much by means of the heating device 13 that soot particles deposited on the interdigital electrodes 12 are burned off. Then comes one
  • Thermalization phase 22 in which a thermal equilibrium is established between the exhaust gas particle sensor 10 and an exhaust gas of a motor vehicle guided over its interdigital electrodes 12. This is followed by a measurement phase 23 in which a constant electrical voltage is applied to the
  • Interdigital electrodes 12 is applied. First flows between the
  • Interdigital electrodes 12 no current I. However, when soot particles accumulate on the interdigital electrodes 12, they are short-circuited and the current I increases. If he reaches one within a specified period of time
  • Regeneration 21 of the exhaust gas particle sensor 10 in order to burn off the soot particles deposited thereon.
  • a wait 32 for general release conditions for the regeneration of the exhaust gas particle sensor 10. This is shown in FIG. 3.
  • the exhaust gas particle sensor 10 is heated in a protective heating mode by means of the heating device 13 above the dew point of water. This can be determined by means of the temperature measuring device 14.
  • a check 33 is carried out to determine whether these general release conditions have been met.
  • the method according to the first exemplary embodiment of the invention provides a further check 34 in which it is checked whether the chance of success W of the regeneration is sufficient, that is to say it lies above a threshold value. If this condition is not met, the regeneration is blocked until the chance of success W of the regeneration exceeds the threshold value.
  • a calculation 41 of an average exhaust gas velocity at the installation location of the exhaust gas particle sensor 10 takes place over a predetermined period of time. The exhaust gas velocity can be present
  • Motor vehicle are determined or modeled.
  • an average value of an exhaust gas temperature at the installation location of the exhaust gas particle sensor 10 is also calculated 42.
  • measurement results of a temperature sensor installed in the exhaust line or a model can be used. From the two
  • a further check 34 is also carried out to determine whether the
  • a current and a future route of the motor vehicle are determined using GPS data and data from the navigation device of the motor vehicle, traffic information loaded from a cloud via this route and then checked whether advantageous or disadvantageous for successful regeneration

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sperrung einer Regeneration eines Abgaspartikelsensors eines Kraftfahrzeugs. In diesem wird eine Erfolgswahrscheinlichkeit der Regeneration berechnet (43, 52). Die Regeneration wird gesperrt, wenn die Erfolgswahrscheinlichkeit (W) einen Schwellenwert unterschreitet.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Sperrung einer Regeneration eines Abgaspartikelsensors
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sperrung einer Regeneration eines Abgaspartikelsensors eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das
Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein
elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Der Partikelausstoß von Kraftfahrzeugen während des Fährbetriebs muss laut OBD-Gesetzgebung (On Board Diagnose) überwacht werden. Hierzu können resistive Partikelsensoren verwendet werden, die zur Detektion des
Partikelausstoßes eine durch Partikelanlagerung hervorgerufene elektrische Widerstandsänderung eines Elektrodensystems mit zwei oder mehr kammartig ineinander greifenden Elektroden verwenden. Derart ineinander greifende Elektroden werden auch als interdigitales Elektrodensystem bezeichnet. Unter Einwirkung einer elektrischen Messspannung schließen an die
Interdigitalelektroden angelagerte Rußpartikel, die elektrisch leitfähig sind, die Elektroden kurz, sodass mit steigender Partikelkonzentration auf der
Sensorfläche ein abnehmender elektrischer Widerstand beziehungsweise ein zunehmender elektrischer Strom bei konstanter angelegter Spannung zwischen den Elektroden messbar wird. Nach Überschreiten eines Stromschwellenwertes wird ein defekter Dieselpartikelfilter (DPF) im Abgasstrang des Kraftfahrzeugs erkannt. Resistive Partikelsensoren arbeiten üblicherweise zyklisch und werden nach einer vorgegebenen Messzeit oder bei Überschreitung des
Stromschwellenwertes regeneriert. Dieses Regenerieren erfolgt, indem die Interdigitalelektroden des Partikelsensors so stark erhitzt werden, dass darauf angelagerte Partikel verbrennen. Dieses Messprinzip wird beispielsweise in der DE 10 2007 021 913 Al beschrieben. Nachdem ein Dieselpartikelfilter innerhalb einer vorgegebenen Anzahl an Messzyklen als fehlerhaft erkannt wurde, wird ein Fehlerspeichereintrag vorgenommen und dem Fahrer durch Aufleuchten der Motorkontrolllampe mitgeteilt, dass ein Fehler vorliegt. Diese Möglichkeit wird durch den Gesetzgeber gegeben, um die Motorkontrolllampe erst dann zu aktivieren, wenn in nachfolgenden Messzyklen wiederholt ein Fehler aufgetreten ist.
Ziel der Regeneration ist es, den Sensor vollständig von angelagerten Partikeln freizubrennen. Dies gelingt jedoch nicht immer. In Fahrzuständen des
Kraftfahrzeugs mit einem schnellen Abgasstrom kann dieser die
Interdigitalelektroden so stark kühlen, dass sie sich trotz einer aktiven Beheizung nicht ausreichend erwärmen, um ein Verbrennen daran angelagerter Rußpartikel zu ermöglichen.
Offenbarung der Erfindung
In dem Verfahren zur Sperrung einer Regeneration eines Abgaspartikelsensors eines Kraftfahrzeugs wird eine Erfolgswahrscheinlichkeit der Regeneration berechnet. Wenn die Erfolgswahrscheinlichkeit den Schwellenwert unterschreitet, dann wird die Regeneration gesperrt. Auf diese Weise kann der Start und somit die Durchführung von potenziell nicht erfolgreichen Sensorregenerationen vermieden werden. Durch die Vermeidung dieser Regenerationen kann bei gleichbleibender Gesamtanzahl der Regenerationen über die Lebensdauer des Sensors dessen Lebensdauer verlängert werden. Die Vermeidung von nicht erfolgreich durchgeführten Sensorregenerationen erhöht auch die
Überwachungshäufigkeit des Dieselpartikelfilters. Nach nicht erfolgreichen und abgebrochenen Sensorregenerationen kann die nächste Regeneration nämlich erst wieder nach einer Wartezeit durchgeführt werden. Zu Beginn eines Fahrzyklus eines Kraftfahrzeugs wird dessen Abgaspartikelsensor in einem Schutzheizmodus betrieben, um seine Abkühlung unter den Taupunkt von Wasser zu verhindern, damit kein Wasser an den Sensorelektroden kondensiert. Diese Schutzheizphase kann bei der
Durchführung des Verfahrens insbesondere zur Berechnung der
Erfolgswahrscheinlichkeit verwendet werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es bevorzugt, dass ein Mittelwert einer Abgasgeschwindigkeit am Einbauort des Abgaspartikelsensors über einen vorgegebenen Zeitraum berechnet wird. Dieser Mittelwert wird dann bei der Berechnung der Erfolgswahrscheinlichkeit berücksichtigt. Diesem Vorgehen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine hohe Abgasgeschwindigkeit die Oberfläche des Abgaspartikelsensors abkühlt und deshalb zu einer erfolglosen Regeneration führen kann.
Alternativ oder zusätzlich ist es in dieser Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, dass ein Mittelwert einer Abgastemperatur am Einbauort des
Abgaspartikelsensors über einen vorgegebenen Zeitraum berechnet wird. Auch dieser Mittelwert wird bei der Berechnung der Erfolgswahrscheinlichkeit berücksichtigt. Diesem Vorgehen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine niedrige Temperatur des über den Abgaspartikelsensor strömenden Abgases zu einer besonders starken Kühlung und damit zu einem hohen Risiko für eine erfolglose Regeneration des Abgaspartikelsensors führt.
Während die voranstehend beschriebene Ausführungsform des Verfahrens eine Überwachung der Abgasbedingungen, die aktuell im Abgasstrang vorliegen, vorsieht, werden die Abgasbedingungen in einer alternativen Ausführungsform prädiziert. Dort ist es bevorzugt, dass Verkehrsinformationen über eine aktuelle und eine zukünftige Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs darauf überprüft werden, ob für eine erfolgreiche Regeneration vorteilhafte oder nachteilige
Verkehrsbedingungen vorliegen. Das Ergebnis dieser Überprüfung wird bei der Berechnung der Erfolgswahrscheinlichkeit berücksichtigt. Die aktuelle und zukünftige Fahrstrecke kann dabei insbesondere mittels GPS-Daten und Daten eines Navigationsgeräts des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Die Verkehrsbedingungen können beispielsweise dem Internet oder einer Cloud entnommen werden.
Die Verkehrsbedingungen beeinflussen, mit welcher Geschwindigkeit das Kraftfahrzeug fahren kann, was einen Einfluss auf die Geschwindigkeit und die Temperatur seines Abgases hat. Insbesondere werden Stadtverkehr,
Ampelphasen und Stau als vorteilhafte Verkehrsbedingungen für eine
Regeneration beurteilt. Diese führen zu einer niedrigen Geschwindigkeit oder sogar einem vorübergehenden Stillstehen des Kraftfahrzeugs und damit zu einer niedrigen Abgasgeschwindigkeit. Als nachteilige Verkehrsbedingungen werden insbesondere Fahrstrecken ohne Tempolimit, beispielsweise auf einer Autobahn, beurteilt, welche ein schnelles Fahren des Kraftfahrzeugs mit hohen
Abgasgeschwindigkeiten ermöglichen.
Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf dem Rechengerät oder einem elektronischen Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung unterschiedlicher Ausführungsformen des Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen.
Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.
Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches
elektronisches Steuergerät wird dieses, wenn nötig die Regeneration des Abgaspartikelsensors auf Basis des Verfahrens sperren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Abgaspartikelsensors gemäß dem Stand der Technik. Fig. 2 zeigt in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf eines Messstromes beim Betrieb eines Abgaspartikelsensors gemäß einem Verfahren des Standes der Technik.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
Ein herkömmlicher Abgaspartikelsensor 10, wie er in der DE 10 2007 021 913 Al beschrieben wird, ist in Fig. 1 dargestellt. Er weist ein Sensorelement 11 mit zwei linear kammartig ineinander greifenden Interdigitalelektroden 12 auf. Weiterhin umfasst er eine separate Heizvorrichtung 13 auf der Basis eines Platinmäanders und eine Temperaturmessvorrichtung 14. Schließlich sind mehrere
Isolationsschichten 15 und Trägerelemente 16 vorgesehen.
Der Betrieb des Abgaspartikelsensors 10 beginnt mit der in Fig. 2 dargestellten Regeneration 21. Zur Regeneration wird der Abgaspartikelsensor 10 mittels der Heizvorrichtung 13 so stark beheizt, dass auf den Interdigitalelektroden 12 angelagerte Rußpartikel abgebrannt werden. Anschließend folgt eine
Thermalisierungsphase 22, in der sich ein thermisches Gleichgewicht zwischen dem Abgaspartikelsensor 10 und einem über dessen Interdigitalelektroden 12 geführten Abgases eines Kraftfahrzeugs einstellt. Anschließend folgt eine Messphase 23, in der eine konstante elektrische Spannung an die
Interdigitalelektroden 12 angelegt wird. Zunächst fließt zwischen den
Interdigitalelektroden 12 kein Strom I. Mit Anlagerung von Rußpartikeln an den Interdigitalelektroden 12 werden diese allerdings kurzgeschlossen und der Strom I steigt an. Erreicht er innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums einen
Stromschwellenwert ls, so wird der Dieselpartikelfilter im Abgasstrang des Kraftfahrzeugs als fehlerhaft erkannt. Anschließend erfolgt eine erneute
Regeneration 21 des Abgaspartikelsensors 10, um die darauf angelagerten Rußpartikel abzubrennen. In einem Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt nach dem Beginn 31 eines Fahrzyklus eines Kraftfahrzeugs zunächst ein Warten 32 auf allgemeine Freigabebedingungen für die Regeneration des Abgaspartikelsensors 10. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Während des Wartens auf die allgemeinen Freigabebedingungen wird der Abgaspartikelsensor 10 in einem Schutzheizmodus mittels der Heizvorrichtung 13 über den Taupunkt von Wasser erwärmt. Dies kann mittels der Temperaturmessvorrichtung 14 ermittelt werden. Hierbei erfolgt eine Prüfung 33, ob diese allgemeinen Freigabebedingungen erfüllt sind. In einem herkömmlichen Verfahren zum Betreiben des
Abgaspartikelsensors 10 würde bei Erfüllung der allgemeinen
Freigabebedingungen sofort die Regeneration gestartet. Das Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht hingegen eine weitere Prüfung 34 vor, in der überprüft wird, ob die Erfolgschance W der Regeneration ausreichend ist, also über einem Schwellenwert liegt. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird die Regeneration so lange gesperrt, bis die Erfolgschance W der Regeneration den Schwellenwert überschreitet. Zur Berechnung der Erfolgschance W der Regeneration erfolgt eine Berechnung 41 einer mittleren Abgasgeschwindigkeit am Einbauort des Abgaspartikelsensors 10 über einen vorgegebenen Zeitraum. Die Abgasgeschwindigkeit kann vorliegend
beispielsweise mittels eines Massenstromsensors im Abgasstrang des
Kraftfahrzeugs ermittelt werden oder modelliert werden. Für denselben vorgegebenen Zeitraum wird auch ein Mittelwert einer Abgastemperatur am Einbauort des Abgaspartikelsensors 10 berechnet 42. Für diese Berechnung können beispielsweise Messergebnisse eines im Abgasstrang verbauten Temperatursensors oder ein Modell verwendet werden. Aus den beiden
Mittelwerten erfolgt anschließend die Berechnung 43 der
Erfolgswahrscheinlichkeit W.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, das in Fig. 4 dargestellt ist, erfolgt ebenfalls eine weitere Prüfung 34, ob die
Erfolgswahrscheinlichkeit W der Regeneration einen Schwellenwert
überschreitet. In diesem Ausführungsbeispiel werden allerdings mittels GPS- Daten und Daten des Navigationsgeräts des Kraftfahrzeugs eine aktuelle und eine zukünftige Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs ermittelt, Verkehrsinformationen über diese Fahrstrecke aus einer Cloud geladen und daraufhin überprüft, ob für eine erfolgreiche Regeneration vorteilhafte oder nachteilige
Verkehrsbedingungen vorliegen 51. Dabei wird ein Fahren im Stadtverkehr, ein Halten an roten Ampeln oder ein Fahren im Stau als vorteilhaft für die
Regeneration angesehen und ein Fahren auf der Autobahn ohne Tempolimit als nachteilig angesehen. Aus diesen Informationen erfolgt anschließend die Berechnung 52 der Erfolgswahrscheinlichkeit W.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Sperrung einer Regeneration eines Abgaspartikelsensors (10) eines Kraftfahrzeugs, worin eine Erfolgswahrscheinlichkeit der Regeneration berechnet wird (43, 52) und die Regeneration gesperrt wird, wenn die Erfolgswahrscheinlichkeit (W) einen Schwellenwert unterschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung (43, 52) der Erfolgswahrscheinlichkeit (W) während einer Schutzheizphase des Abgaspartikelsensors (10) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelwert einer Abgasgeschwindigkeit am Einbauort des Abgaspartikelsensors (10) über einen vorgegebenen Zeitraum berechnet wird (41) und dieser Mittelwert bei der Berechnung (43) der Erfolgswahrscheinlichkeit (W) berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Mittelwert einer Abgastemperatur am Einbauort des Abgaspartikelsensors (10) über einen vorgegebenen Zeitraum berechnet wird (42) und dieser Mittelwert bei der Berechnung (43) der Erfolgswahrscheinlichkeit (W) berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
Verkehrsinformationen über eine aktuelle und eine zukünftige Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs darauf überprüft werden, ob für eine erfolgreiche
Regeneration vorteilhafte oder nachteilige Verkehrsbedingungen vorliegen (51) und das Ergebnis dieser Überprüfung bei der Berechnung (52) der Erfolgswahrscheinlichkeit (W) berücksichtigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Stadtverkehr, Ampelphasen und Stau als vorteilhafte Verkehrsbedingungen beurteilt werden und Fahrstrecken ohne Tempolimit als nachteilige
Verkehrsbedingungen beurteilt werden.
7. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
8. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.
9. Elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eine Regeneration eines Abgaspartikelsensors (10) eines Kraftfahrzeugs zu sperren.
EP19782507.8A 2018-11-15 2019-09-25 Verfahren zur sperrung einer regeneration eines abgaspartikelsensors Withdrawn EP3880944A1 (de)

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WO (1) WO2020099005A1 (de)

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