KR20220037963A - Method and device for diagnosing a coated otto particle filter of an exhaust tract of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시내용은, 내연기관의 배기가스관의 코팅된 가솔린 미립자 필터를 진단하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 여기서 코팅된 가솔린 미립자 필터의 배기가스관은 코팅된 가솔린 미립자 필터, 배기가스 흐름 방향으로 상기 코팅된 가솔린 미립자 필터의 상류에 배열되어 있는 제1 NOx-/NH3-센서, 및 배기가스 흐름 방향으로 상기 코팅된 가솔린 미립자 필터의 하류에 배열되어 있는 제2 NOx-/NH3-센서를 구비한다.The present disclosure relates to a method and apparatus for diagnosing a coated gasoline particulate filter in an exhaust gas duct of an internal combustion engine, wherein the exhaust gas duct of a coated gasoline particulate filter comprises a coated gasoline particulate filter, the coating in the exhaust gas flow direction a first NOx-/NH3-sensor arranged upstream of the used gasoline particulate filter, and a second NOx-/NH3-sensor arranged downstream of the coated gasoline particulate filter in an exhaust gas flow direction.
내연기관의 배기가스관은, 연소실로부터 유래하는 배기가스를 후처리 하도록 그리고 배기가스를 주변 환경으로 안내하도록 설계되어 있다. 배기가스 후처리의 경우에는, 예를 들어 오염 물질이 배기가스로부터 걸러지거나 줄어든다. 상이한 당국의 점점 더 엄격해지는 규제로 인해, 점점 더 많은 가솔린 엔진이 미립자 필터를 구비함으로써, 결과적으로 배기가스로부터 유래하는 미립자는 미립자 필터 내에 결합되어 미립자가 주변 환경으로 유입되지 않게 된다. 가솔린 미립자 필터는 연소 중에 생성되는 미립자의 상당 부분을 배기가스로부터 걸러낸다. 추가로, 배기가스관은 탄화수소, 일산화탄소 및 질소 산화물과 같은 오염 물질을 물 및 이산화탄소와 같은 무해한 배기가스 성분으로 환원시키는 배기가스 촉매 변환기를 구비할 수 있다.The exhaust gas pipe of an internal combustion engine is designed to after-treat the exhaust gas originating from the combustion chamber and to guide the exhaust gas into the surrounding environment. In the case of exhaust gas aftertreatment, for example, pollutants are filtered out or reduced from the exhaust gas. Due to increasingly stringent regulations of different authorities, more and more gasoline engines are equipped with particulate filters, as a result particulates originating from the exhaust gases are bound within the particulate filters, preventing the particulates from entering the surrounding environment. Gasoline particulate filters filter a significant portion of the particulates produced during combustion from the exhaust. Additionally, the exhaust pipe may be equipped with an exhaust gas catalytic converter that reduces pollutants such as hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxides to harmless exhaust gas components such as water and carbon dioxide.
가솔린 미립자 필터의 기능은 통상적으로 가솔린 미립자 필터를 통해 차압 신호를 평가함으로써 실현된다. 하지만, 가솔린 미립자 필터의 기능을 모니터링하기 위한 이와 같은 종래의 방법은 정확하지 않으며 가솔린 미립자 필터 내에서 잠재적인 손상 또는 결함을 신뢰할 만하게 감지할 수 없다. 손상에 대한 가솔린 미립자 필터의 신뢰할 수 없는 진단으로 인해, 당국은 전 세계적으로 아직까지 엄격한 미립자 수 임계값을 정의하지 않았는데, 그 이유는 손상된 가솔린 미립자 필터를 감지하기 위한 강력한 솔루션이 지금까지는 없었기 때문이다.The function of the gasoline particulate filter is usually realized by evaluating the differential pressure signal through the gasoline particulate filter. However, such conventional methods for monitoring the functioning of gasoline particulate filters are inaccurate and cannot reliably detect potential damage or defects within gasoline particulate filters. Due to unreliable diagnostics of gasoline particulate filters for damage, authorities have not yet defined stringent particulate count thresholds globally as there has so far not been a robust solution to detect damaged gasoline particulate filters. .
그렇기 때문에, 본 개시의 과제는, 내연기관의 배기가스관의 가솔린 미립자 필터의 신뢰할 만한 진단을 실행할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.Therefore, it is an object of the present disclosure to provide a method and apparatus capable of performing reliable diagnosis of a gasoline particulate filter in an exhaust gas pipe of an internal combustion engine.
상기 과제는, 독립 특허 청구항들의 특징부들에 의해서 해결된다. 본 개시의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 명시되어 있다.The above problem is solved by the features of the independent patent claims. Preferred embodiments of the present disclosure are specified in the dependent claims.
본 개시에 따르면, 내연기관의 배기가스관의 코팅된 가솔린 미립자 필터를 진단하기 위한 방법은 코팅된 가솔린 미립자 필터, 배기가스 흐름 방향으로 상기 코팅된 가솔린 미립자 필터의 상류에 배열되어 있는 제1 NOx-/NH3-센서, 및 배기가스 흐름 방향으로 상기 코팅된 가솔린 미립자 필터의 하류에 배열되어 있는 제2 NOx-/NH3-센서를 구비한다. NOx-/NH3-센서는 NOx-센서 또는 NH3-센서(암모니아 센서)를 포함할 수 있다. 그에 따라, 내연기관으로부터 유래하고 배기가스관을 통과해서 흐르고 배기가스는 먼저 제1 NOx-/NH3-센서를 통과하고, 그 다음에 코팅된 가솔린 미립자 필터 내로 흘러들어가며, 그 후에 제2 NOx-/NH3-센서를 통과한다. 코팅된 가솔린 미립자 필터는 배기가스로부터 미립자를 걸러내도록 설계되어 있다. 본 개시에 따르면, 제1 방법 단계에서는 내연기관이 작동되고, 이로 인해 배기가스는 배기가스관을 통과해서 흐르게 되는데, 그 이유는 공기-연료 혼합물이 내연기관의 연소실 내에서 연소되고, 이로 인해 배기가스관을 통과해서 주변 환경으로 방출되는 배기가스가 생성되기 때문이다. 이 배기가스 내에는, 코팅된 가솔린 미립자 필터에 의해서 걸러져야만 하는 미립자가 존재할 수 있다.According to the present disclosure, a method for diagnosing a coated gasoline particulate filter of an exhaust gas pipe of an internal combustion engine comprises a coated gasoline particulate filter, a first NOx-/ arranged upstream of the coated gasoline particulate filter in an exhaust gas flow direction. an NH3-sensor, and a second NOx-/NH3-sensor arranged downstream of the coated gasoline particulate filter in the exhaust gas flow direction. The NOx-/NH3-sensor may comprise a NOx-sensor or an NH3-sensor (ammonia sensor). Accordingly, it originates from the internal combustion engine and flows through the exhaust gas duct where the exhaust gas first passes through the first NOx-/NH3- sensor and then into the coated gasoline particulate filter, after which the second NOx-/NH3 - pass through the sensor Coated gasoline particulate filters are designed to trap particulates from exhaust gases. According to the present disclosure, in a first method step the internal combustion engine is operated, whereby the exhaust gas flows through the exhaust gas pipe, since the air-fuel mixture is combusted in the combustion chamber of the internal combustion engine, whereby the exhaust gas pipe This is because exhaust gases that pass through and are released into the surrounding environment are produced. In this exhaust gas there may be particulates that must be filtered out by a coated gasoline particulate filter.
본 개시에 따르면, 제2 단계에서는, 가솔린 미립자 필터의 상류에서 배기가스 내 NH3-농도를 특징짓는 제1 측정 신호가 제1 NOx-/NH3-센서를 이용해서 검출된다. 그에 따라, 제1 측정 신호에서는 코팅된 가솔린 미립자 필터의 상류에서 배기가스 내 NH3-농도가 검출될 수 있다. NOx-센서는 NH3 교차 감도로 측정 신호를 검출하였고, 이로부터 NH3-농도가 결정될 수 있다. 본 개시에 따르면, 또 다른 일 단계에서는, 가솔린 미립자 필터의 하류에서 배기가스 내 NH3-농도를 특징짓는 제2 측정 신호가 제2 NOx-/NH3-센서를 이용해서 검출된다. 그에 따라, 제2 측정 신호를 이용해서는 코팅된 가솔린 미립자 필터의 하류에서 배기가스 내 NH3-농도가 검출될 수 있다. 본 개시에 따라, 또 다른 일 단계에서는, 코팅된 가솔린 미립자 필터를 진단하기 위해 제1 측정 신호 및 제2 측정 신호가 평가된다. 코팅된 가솔린 미립자 필터는 본 개시에 따라 미립자의 여과와 병행하여 배기가스로부터 유래하는 기체 상태의 오염 물질, 특히 탄화수소, 일산화탄소 및 질소 산화물을 변환한다. 산소가 약간 과잉인 상태 또는 약간 부족한 상태에서도 변환을 실행하기 위하여, 가솔린 미립자 필터의 코팅은 일 실시예에 따라 전형적으로 산소 저장 특성을 갖는다.According to the present disclosure, in a second step, a first measurement signal characterizing the NH3- concentration in the exhaust gas upstream of the gasoline particulate filter is detected using a first NOx-/NH3- sensor. Accordingly, in the first measurement signal, the NH3-concentration in the exhaust gas upstream of the coated gasoline particulate filter can be detected. The NOx-sensor detects the measurement signal with NH3 cross-sensitivity, from which the NH3-concentration can be determined. According to the present disclosure, in a further step, a second measurement signal characterizing the NH3- concentration in the exhaust gas downstream of the gasoline particulate filter is detected using a second NOx-/NH3- sensor. Accordingly, the NH3 concentration in the exhaust gas downstream of the coated gasoline particulate filter can be detected using the second measurement signal. According to the present disclosure, in another step, the first measurement signal and the second measurement signal are evaluated for diagnosing the coated gasoline particulate filter. A coated gasoline particulate filter in accordance with the present disclosure converts gaseous pollutants, particularly hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxides, originating from exhaust gases in parallel with particulate filtration. In order to effect conversion even in a slightly excess or slightly oxygen state, the coating of a gasoline particulate filter, according to one embodiment, typically has oxygen storage properties.
제1 NOx-/NH3-센서의 제1 측정 신호 내에서 예를 들어 코팅된 가솔린 미립자 필터의 상류에서 배기가스 내 NH3-농도의 증가를 볼 수 있다면, 그에 따라 더 많은 NH3가 코팅된 가솔린 미립자 필터 내로 유입된다. 코팅된 가솔린 미립자 필터의 변환 능력은, 가솔린 미립자 필터 내로 유입되는 NH3가 변환되고 이로 인해 감소되도록 허용한다. 그에 따라, 가솔린 미립자 필터가 손상되어 있지 않으면, NH3-농도는 코팅된 가솔린 미립자 필터에 걸쳐서 변한다. 그에 따라, 제2 측정 신호를 이용해서는, 코팅된 가솔린 미립자 필터의 변환 특성으로 인한 NH3-농도에서의 차이가 검출될 수 있다. 본 개시에 따라 코팅된 가솔린 미립자 필터를 진단하기 위해 제1 측정 신호 및 제2 측정 신호가 이용될 수 있음으로써, 가솔린 미립자 필터 내에서 NH3의 변환이 이루어졌는지의 여부에 대한 결론이 도출될 수 있다. 가솔린 미립자 필터가 손상되어 있으면, NH3의 일 부분이 방해받지 않고 가솔린 미립자 필터를 통과해서 흐르게 되며, 이와 같은 상황은 제2 측정 신호 내에서 볼 수 있다. 그에 따라, 본 개시에 따르면, 가솔린 미립자 필터의 진단이 매우 간단하고 정확한 유형 및 방식으로 실행될 수 있다. 이로 인해서는, 예를 들어 코팅된 가솔린 미립자 필터 내에서의 높은 열 응력으로 인한 균열과 같은 손상이 감지될 수 있다.If in the first measurement signal of the first NOx-/NH3-sensor it can be seen, for example, an increase in the NH3-concentration in the exhaust gas upstream of the coated gasoline particulate filter, then the gasoline particulate filter coated with more NH3 accordingly flows into me The conversion capability of the coated gasoline particulate filter allows the NH3 entering the gasoline particulate filter to be converted and thereby reduced. Accordingly, unless the gasoline particulate filter is damaged, the NH3-concentration varies across the coated gasoline particulate filter. Accordingly, using the second measurement signal, a difference in NH 3 - concentration due to the conversion characteristics of the coated gasoline particulate filter can be detected. The first measurement signal and the second measurement signal can be used to diagnose a gasoline particulate filter coated in accordance with the present disclosure, whereby a conclusion can be drawn as to whether conversion of NH3 has taken place in the gasoline particulate filter. . If the gasoline particulate filter is damaged, a portion of the NH3 will flow through the gasoline particulate filter undisturbed, a situation as can be seen in the second measurement signal. Accordingly, according to the present disclosure, the diagnosis of the gasoline particulate filter can be carried out in a very simple and accurate type and manner. Due to this, damage such as cracks due to high thermal stress in the coated gasoline particulate filter can be detected.
일 실시예에 따르면, 평가를 위해 제1 측정 신호가 제2 측정 신호와 비교되고, 제1 측정 신호 내에서 그리고 제2 측정 신호 내에서 NH3-농도의 증가가 거의 동시에 검출되면, 코팅된 가솔린 미립자 필터가 손상된 것으로 인식된다. 코팅된 가솔린 미립자 필터가 손상되었다면, NH3가 거의 방해를 받지 않고 코팅된 가솔린 미립자 필터를 통과해서 흐를 수 있게 되며, 이로 인해 제1 NOx-/NH3-센서의 측정 신호 내에서 검출된 NH3-농도의 증가는 제2 NOx-/NH3-센서의 제2 측정 신호 내에서 검출된 NH3-농도의 증가를 거의 동시에 따라간다. 그에 따라, 이와 같은 방식에 의해서는, 가솔린 미립자 필터의 손상과 관련된 가솔린 미립자 필터의 진단이 바람직하게는 간단하지만 또한 정확하게 인식될 수 있다. 제2 측정 신호와 제1 측정 신호의 비교는 일 실시예에 따라 효율, 차이 또는 필터링의 계산을 포함할 수 있다.According to an embodiment, for evaluation the first measurement signal is compared with the second measurement signal, and if an increase in the NH3- concentration in the first measurement signal and in the second measurement signal is detected almost simultaneously, the coated gasoline particulate The filter is recognized as damaged. If the coated gasoline particulate filter is damaged, NH3 can flow almost unimpeded through the coated gasoline particulate filter, thereby reducing the NH3 concentration detected in the measurement signal of the first NOx-/NH3-sensor. The increase almost simultaneously follows the increase in the NH3- concentration detected in the second measurement signal of the second NOx-/NH3-sensor. Accordingly, in this way, a diagnosis of the gasoline particulate filter associated with damage to the gasoline particulate filter can preferably be recognized simply but also accurately. Comparing the second measurement signal with the first measurement signal may include calculating efficiency, difference or filtering, according to an embodiment.
일 실시예에 따르면, 코팅된 가솔린 미립자 필터는 NH3의 변환을 위해 이용되는 산소를 저장할 수 있으며, 이 경우 이 방법은 다만 코팅된 가솔린 미립자 필터 내에 미리 결정된 양의 산소가 존재하는 경우에만 실행된다. 코팅된 가솔린 미립자 필터 내의 산소에 의해서는 NH3가 변환될 수 있다. 변환을 위해 코팅된 가솔린 미립자 필터 내에 산소가 존재하지 않으면, 그에 따라 또한 NH3가 전혀 또는 거의 변환되지 않음으로써, 결과적으로 NH3는 변환되지 않은/방해를 받지 않는 상태로 코팅된 가솔린 미립자 필터를 통과해서 흐르게 된다. 그에 따라 가솔린 미립자 필터 내에 산소가 전혀 존재하지 않을 때에 이 방법이 실행되면, NH3가 방해를 받지 않거나 변환되지 않은 상태로 가솔린 미립자 필터를 통과해서 흐름으로써, 이 방법에 의해 가솔린 미립자 필터의 손상이 진단될 수 있다. 이와 같은 상황은 피해져야만 한다. 그에 따라, 이 방법은, 코팅된 가솔린 미립자 필터 내에 미리 결정된 양의 산소(예를 들어 최대로 가능한 산소 농도의 50%)가 존재하는 경우에만 실행되어야 하는데, 그 이유는 다만 이와 같은 경우에만 이미 설명된 바와 같이 NH3가 코팅된 가솔린 미립자 필터 내에서 변환되기 때문이다. NH3가 코팅된 가솔린 미립자 필터 내에서는 산소에 의해 변환됨으로써, 제1 NOx-/NH3-센서의 측정 신호는 제2 NOx-/NH3-센서의 측정 신호와 구별된다. 이와 같은 구별은, 가솔린 미립자 필터가 손상되지 않았다는 것을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 산소가 충분히 존재함에도 불구하고 NOx-/NH3-센서의 측정 신호 내에서의 증가가 제2 NOx-/NH3-센서의 제2 측정 신호 내에서의 증가를 곧바로 따라간다면, 그에 따라 가솔린 미립자 필터의 손상 또는 효율 감소에 대한 결론이 도출될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 이 방법의 정확성은 추가로 바람직하게 증가될 수 있다.According to one embodiment, the coated gasoline particulate filter is capable of storing oxygen used for conversion of NH3, in which case the method is only carried out if a predetermined amount of oxygen is present in the coated gasoline particulate filter. NH3 can be converted by oxygen in the coated gasoline particulate filter. If no oxygen is present in the coated gasoline particulate filter for conversion, then also no or little NH3 is converted, resulting in NH3 passing through the coated gasoline particulate filter unconverted/impeded. will flow Accordingly, if this method is carried out when no oxygen is present in the gasoline particulate filter, NH3 flows through the gasoline particulate filter unimpeded or unconverted, whereby damage to the gasoline particulate filter is diagnosed by this method. can be Situations like this should be avoided. Accordingly, this method should only be carried out if a predetermined amount of oxygen (eg 50% of the maximum possible oxygen concentration) is present in the coated gasoline particulate filter, for the reason that only such cases have already been described. This is because NH3 is converted in the coated gasoline particulate filter as described above. In the gasoline particulate filter coated with NH3, it is converted by oxygen, so that the measurement signal of the first NOx-/NH3-sensor is differentiated from the measurement signal of the second NOx-/NH3-sensor. This distinction can be interpreted to mean that the gasoline particulate filter is not damaged. If the increase in the measured signal of the NOx-/NH3-sensor directly follows the increase in the second measured signal of the second NOx-/NH3-sensor despite the presence of sufficient oxygen, then the gasoline particulate filter is damaged accordingly. Alternatively, a conclusion can be drawn about the reduction in efficiency. According to this embodiment, the accuracy of this method can be further advantageously increased.
일 실시예에 따르면, 내연기관의 배기가스관이 제1 NOx-/NH3-센서의 상류에 배열되어 있는 배기가스 촉매 변환기를 구비함으로써, 결과적으로 배기가스는 먼저 배기가스 촉매 변환기를 통과해서 흐르게 되며, 이 경우에는 내연기관의 작동이 아화학량론적으로 이루어짐으로써, 결과적으로 배기가스 촉매 변환기는 NH3를 생성하게 되고, 가솔린 미립자 필터를 진단하기 위한 제1 측정 신호 및 제2 측정 신호의 검출 및 평가는 NH3가 배기가스 촉매 변환기로부터 유출되는 경우에 비로소 개시된다. 배기가스 촉매 변환기는 배기가스로부터 오염 물질을 줄이도록 그리고 결합하도록 설계되어 있다. 내연기관이 아화학량론적으로 작동하는 경우에는, 산소 부족으로 인해 연소될 수 없었던 연료 잔류물(HC 탄화수소)이 배기가스 내에 남아 있다. 이와 같은 잔류물은 배기가스 촉매 변환기 내에 도달하고 그곳에서 오염 물질과 함께 변환된다. 배기가스 촉매 변환기 내에서 이와 같은 오염 물질 및 탄화수소가 변환되는 동안 NH3가 생성되며, NH3는 재차 배기가스 촉매 변환기 내부에서 배기가스 촉매 변환기 내에 저장되어 있는 산소와 반응하여 질소와 물을 형성할 수 있다. 저장된 산소가 공급되고, 배기가스 촉매 변환기 내에서의 오염 물질의 변환으로 인해 NH3가 계속 생성되면, NH3가 배기가스 촉매 변환기로부터 외부로 유출된다. 배기가스 촉매 변환기로부터 외부로 유출되는 NH3는 제1 NOx-/NH3-센서에 의해 검출될 수 있으며, 이로 의해 본 실시예에 따라 가솔린 미립자 필터를 진단하기 위한 제1 측정 신호 및 제2 측정 신호의 검출 및 평가가 개시된다. 본 실시예에 따르면, 내연기관의 화학량론적인 작동으로 인해 배기가스 촉매 변환기 내에서 의도한 바대로 NH3가 생성되며, 이로 인해서는 코팅된 가솔린 미립자 필터를 진단하기 위한 방법이 의도한 바대로 실행될 수 있다. 그에 따라, 이 방법은 내연기관의 사전 정의된 작동 지점에서 실행될 수 있으며, 이로 인해서는 코팅된 가솔린 미립자 필터의 진단이 추가로 바람직하게 정확하게 실행될 수 있다.According to one embodiment, the exhaust gas pipe of the internal combustion engine has an exhaust gas catalytic converter arranged upstream of the first NOx-/NH3- sensor, so that the exhaust gas first flows through the exhaust gas catalytic converter, In this case, since the operation of the internal combustion engine is substoichiometric, as a result, the exhaust gas catalytic converter generates NH3, and the detection and evaluation of the first and second measurement signals for diagnosing the gasoline particulate filter are NH3 is only initiated when the exhaust gas flows out of the catalytic converter. Exhaust gas catalytic converters are designed to combine and reduce pollutants from exhaust gases. When an internal combustion engine operates substoichiometrically, fuel residues (HC hydrocarbons) that could not be combusted due to lack of oxygen remain in the exhaust gas. These residues reach the exhaust gas catalytic converter and are converted there together with the pollutants. During the conversion of these pollutants and hydrocarbons in the exhaust gas catalytic converter, NH3 is produced, which in turn reacts with the oxygen stored in the exhaust gas catalytic converter inside the exhaust gas catalytic converter to form nitrogen and water. . If stored oxygen is supplied and NH3 is continuously generated due to conversion of pollutants in the exhaust gas catalytic converter, NH3 flows out from the exhaust gas catalytic converter. NH3 flowing out from the exhaust gas catalytic converter may be detected by the first NOx-/NH3- sensor, whereby the first measurement signal and the second measurement signal for diagnosing the gasoline particulate filter according to the present embodiment Detection and evaluation are initiated. According to this embodiment, the stoichiometric operation of the internal combustion engine produces NH3 as intended in the exhaust gas catalytic converter, whereby the method for diagnosing a coated gasoline particulate filter may be performed as intended. there is. Thereby, the method can be carried out at a predefined operating point of the internal combustion engine, whereby a diagnosis of the coated gasoline particulate filter can additionally be carried out preferably and accurately.
일 실시예에 따르면, 배기가스 촉매 변환기로부터의 NH3의 유출은 제1 NOx-/NH3-센서를 이용해서 모니터링되고, 코팅된 가솔린 미립자 필터를 진단하기 위한 제1 측정 신호 및 제2 측정 신호의 검출 및 평가는 제1 NOx-/NH3-센서의 제1 측정 신호 내에서 NH3-농도의 증가가 감지될 때에 비로소 개시된다. 본 실시예에 따르면, 배기가스 촉매 변환기를 통과하는 NH3 슬립 또는 NH3 관통이 신뢰할 수 있는 유형 및 방식으로 검출될 수 있으며, 이와 같은 NH3 슬립 또는 NH3 관통은 측정 신호의 검출 및 평가를 트리거링할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 이 방법은, 배기가스 내에서의 NH3-농도의 필수적인 증가가 배기가스 촉매 변환기의 하류에 존재하는 경우에 매우 의도된 바대로 실행될 수 있다.According to an embodiment, the effluent of NH3 from the exhaust gas catalytic converter is monitored using a first NOx-/NH3-sensor and detection of a first and a second measurement signal for diagnosing a coated gasoline particulate filter. and evaluation is initiated only when an increase in the NH3- concentration is detected in the first measurement signal of the first NOx-/NH3-sensor. According to this embodiment, NH3 slip or NH3 penetration through the exhaust gas catalytic converter can be detected in a reliable type and manner, and such NH3 slip or NH3 penetration can trigger the detection and evaluation of the measurement signal. . According to this embodiment, this method can be carried out as intended in the case where an essential increase in the NH 3 - concentration in the exhaust gas is present downstream of the exhaust gas catalytic converter.
일 실시예에 따르면, 내연기관의 배기가스관은, 배기가스 촉매 변환기의 상류에 배열되어 있고 배기가스 내의 산소 농도를 검출하도록 설계되어 있는 람다 센서를 구비하며, 이로 인해서는 내연기관의 아화학량론적인 작동이 검출/모니터링될 수 있고, 이에 의해서는 제1 측정 신호 및 제2 측정 신호의 검출 및 평가가 코팅된 가솔린 미립자 필터를 진단하기 위해 준비될 수 있다. 그에 따라, 배기가스 촉매 변환기의 상류에 있는 람다 센서의 신호를 참조해서는, 내연기관이 화학량론적으로 작동되는지, 아화학량론적으로 작동되는지 아니면 초과 화학량론적으로 작동되는지의 여부가 검출될 수 있다. 람다 센서의 신호를 참조해서 내연기관이 미리 결정된 기간 동안 아화학량론적으로 작동되는 것으로 인식되면, 배기가스 촉매 변환기 내에서 NH3가 생성되는 것으로 결론이 내려질 수 있으며, 배기가스 촉매 변환기 내에서 산소가 소모되는 한, NH3는 배기가스 촉매 변환기로부터 배출되어 코팅된 가솔린 미립자 필터 내로 유입된다. 그렇기 때문에, 본 실시예에 따르면, 람다 센서의 신호가 이것을 허용한다면, 코팅된 가솔린 미립자 필터를 진단하기 위한 방법이 준비될 수 있다.According to one embodiment, the exhaust gas pipe of the internal combustion engine has a lambda sensor arranged upstream of the exhaust gas catalytic converter and designed to detect the concentration of oxygen in the exhaust gas, whereby the substoichiometric of the internal combustion engine is provided. Operation can be detected/monitored, whereby detection and evaluation of the first and second measurement signals can be prepared for diagnosing the coated gasoline particulate filter. Accordingly, with reference to the signal of the lambda sensor upstream of the exhaust gas catalytic converter, it can be detected whether the internal combustion engine is operating stoichiometrically, substoichiometrically or overstoichiometrically. If, with reference to the signal from the lambda sensor, it is recognized that the internal combustion engine is operating substoichiometrically for a predetermined period, it can be concluded that NH3 is produced within the exhaust gas catalytic converter, and that oxygen within the exhaust gas catalytic converter As far as consumed, NH3 exits the exhaust gas catalytic converter and enters the coated gasoline particulate filter. Therefore, according to this embodiment, a method for diagnosing a coated gasoline particulate filter can be prepared if the signal of the lambda sensor permits this.
일 실시예에 따르면, 제1 NOx-/NH3-센서 및/또는 제2 NOx-/NH3-센서는 NOx-센서다.According to an embodiment, the first NOx-/NH3-sensor and/or the second NOx-/NH3-sensor is a NOx-sensor.
NOx-센서의 신호를 참조하면 NH3의 농도에 대한 결론이 도출될 수 있음으로써, 결과적으로 상황에 따라 미리 설치된 NOx-센서에 의해서는 코팅된 가솔린 미립자 필터의 상류에서 그리고/또는 하류에서 NH3-농도가 검출되거나 결정될 수 있다. 코팅된 가솔린 미립자 필터의 상류에 또는 하류에 있는 NOx-센서가 특히 디젤의 경우에는 종래의 배기가스관 내에 이미 설치될 수 있음으로써, 결과적으로 본 실시예에 따르면 이 방법은 추가의 또 다른 부품 없이 기존의 배기가스관에서 실행될 수 있다.With reference to the signal of the NOx-sensor, conclusions can be drawn about the concentration of NH3, consequently the NH3-concentration upstream and/or downstream of the gasoline particulate filter coated by the pre-installed NOx-sensor depending on the situation. can be detected or determined. The NOx-sensor upstream or downstream of the coated gasoline particulate filter can already be installed in a conventional exhaust pipe, in particular in the case of diesel, consequently according to this embodiment the method can be It can be carried out in the exhaust gas pipe of
일 실시예에 따르면, 제1 NOx-/NH3-센서 및/또는 제2 NOx-/NH3-센서는 NH3-센서다. NH3-센서는, 다만 자체 위치에서, 다시 말해 본 경우에는 코팅된 가솔린 미립자 필터의 상류에서 또는 하류에서 NH3-농도를 검출하도록만 설계되어 있다. 그에 따라, NH3-센서는, 자체 배열 위치에서, 본 경우에는 코팅된 미립자 필터의 상류에서 또는 하류에서 NH3/암모니아의 농도를 직접적으로 곧바로 그리고 바람직하게는 정확한 유형 및 방식으로 공급한다.According to one embodiment, the first NOx-/NH3-sensor and/or the second NOx-/NH3-sensor is an NH3-sensor. The NH3-sensor is only designed to detect the NH3-concentration at its own location, ie in this case upstream or downstream of the coated gasoline particulate filter. The NH3-sensor thus supplies the concentration of NH3/ammonia directly, directly and preferably in the correct type and manner, in its own arrangement position, in this case upstream or downstream of the coated particulate filter.
본 개시의 또 다른 일 양태에 따르면, 내연기관의 배기가스관의 코팅된 가솔린 미립자 필터를 진단하기 위한 장치가 제안되며, 이 경우 상기 배기가스관은 코팅된 가솔린 미립자 필터, 흐름 방향으로 가솔린 미립자 필터의 하류에 배열된 제1 NOx-/NH3-센서, 및 흐름 방향으로 코팅된 가솔린 미립자 필터의 하류에 배열된 제2 NOx-/NH3-센서, 전술된 방법들 중 하나를 제어하도록 설계된 제어 유닛을 구비한다. 상기 장치는 예를 들어 내연기관을 제어/조절하기 위한 제어 유닛일 수 있다. 이 장치가 제어 유닛의 일 부분이거나 예를 들어 내연기관을 갖춘 차량 내에 추가의 제어 유닛으로서 설치되어 있는 것도 생각할 수 있다.According to another aspect of the present disclosure, there is proposed an apparatus for diagnosing a coated gasoline particulate filter in an exhaust gas pipe of an internal combustion engine, wherein the exhaust gas pipe comprises a coated gasoline particulate filter, downstream of the gasoline particulate filter in a flow direction. a first NOx-/NH3-sensor arranged in the flow direction, and a second NOx-/NH3-sensor arranged downstream of the coated gasoline particulate filter in the flow direction, a control unit designed to control one of the methods described above. . The device can be, for example, a control unit for controlling/regulating an internal combustion engine. It is also conceivable for this device to be part of the control unit or to be installed as a further control unit, for example in a vehicle equipped with an internal combustion engine.
본 개시에 따른 방법 및 장치의 실시예들 및 개선예들이 각각의 도면에 도시되어 있고, 이하의 상세한 설명을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도면부에서:
도 1은 일 실시예에 따른 내연기관의 배기가스관의 개략도를 도시하며, 그리고
도 2는 일 실시예에 따른 복수의 서브 다이어그램을 갖는 제1 다이어그램을 도시한다.Embodiments and improvements of the method and apparatus according to the present disclosure are shown in the respective drawings and are described in more detail with reference to the detailed description below.
In the drawing department:
1 shows a schematic diagram of an exhaust gas pipe of an internal combustion engine according to an embodiment, and
Fig. 2 shows a first diagram with a plurality of sub-diagrams according to an embodiment.
도 1은 내연기관의 배기가스관(100)을 보여주며, 이 경우 배기가스관(100)은 람다 센서(110), 배기가스 촉매 변환기(120), 제1 NOx-/NH3-센서(130), 코팅된 가솔린 미립자 필터(140) 및 제2 NOx-/NH3-센서(150)를 구비한다. 배기가스 촉매 변환기(120)는 배기가스의 흐름 방향으로 람다 센서(110)의 하류에 배열되어 있다. 제1 NOx-/NH3-센서(130)는 배기가스 흐름 방향으로 배기가스 촉매 변환기(120)의 하류에 배열되어 있다. 코팅된 가솔린 미립자 필터(140)는 배기가스 흐름 방향으로 제1 NOx-/NH3-센서(130)의 하류에 배열되어 있다. 제2 NOx-/NH3-센서(150)는 배기가스 흐름 방향으로 가솔린 미립자 필터(140)의 하류에 배열되어 있다. 람다 센서(110)는, 배기가스 촉매 변환기(120)의 상류에서 배기가스의 산소 함량을 검출하도록 설계되어 있다. 배기가스 촉매 변환기(120)는, 배기가스로부터 오염 물질, 특히 탄화수소, 일산화탄소 및 질소 산화물을 변환하도록 그리고 환원시키도록 설계되어 있다. 제1 NOx-/NH3-센서(130)는, 배기가스 촉매 변환기(120)의 하류에서 그리고 코팅된 가솔린 미립자 필터(140)의 상류에서 NH3-농도를 특징짓는 측정 신호를 검출하도록 설계되어 있다. 코팅된 가솔린 미립자 필터(140)는, 배기가스로부터 미립자를 필터링하도록 그리고 추가로는 코팅을 이용해서 배기가스로부터 오염 물질, 특히 탄화수소, 일산화탄소 및 질소 산화물을 변환하도록 그리고 감소시키도록 설계되어 있다. 제2 NOx-/NH3-센서(150)는, 코팅된 가솔린 미립자 필터(140)의 하류에서 배기가스의 NH3-농도를 특징짓는 측정 신호를 검출하도록 설계되어 있다. 도 1에는, 람다 센서(110), 제1 NOx-/NH3-센서(130), 제2 NOx-/NH3-센서(150) 및 경우에 따라서는 또 다른 센서의 측정 신호를 처리하도록 설계되어 있는 제어 유닛(200)을 추가로 도시되어 있다. 또한, 제어 유닛(200)은, 코팅된 가솔린 미립자 필터(140)의 방법 또는 진단을 실행하도록 그리고 필요하다면 결함 메모리 내에 결함 등록을 실시하도록 그리고 추가로 경우에 따라서는 손상된 가솔린 미립자 필터(140)와 관련된 에러를 내연기관의 사용자에게 출력하도록 설계되어 있다.1 shows an
도 2는, 각각 상이한 변수를 시간에 걸쳐 도시하는 복수의 서브 다이어그램(310 내지 350)을 갖는 다이어그램(300)을 보여준다. 제1 서브 다이어그램(310)은 시간에 걸친 람다 센서(110)의 람다 값(312)을 보여준다. 제2 서브 다이어그램(320)은 시간에 걸친 배기가스 촉매 변환기(120) 내의 산소 함량 또는 산소 질량(322)을 보여준다. 제3 서브 다이어그램(330)은 시간에 걸친 가솔린 미립자 필터(140) 내의 산소 함량 또는 산소 질량(332)을 보여준다. 제4 서브 다이어그램(340)은 제1 측정 신호(342) 및 그에 따라 시간에 걸친 가솔린 미립자 필터(140) 상류에서의 NH3-농도를 보여준다. 제5 서브 다이어그램(350)은 제2 측정 신호(352) 및 그에 따라 시간에 걸친 가솔린 미립자 필터(140) 하류에서의 NH3-농도를 보여준다.2 shows a diagram 300 having a plurality of sub-diagrams 310-350, each showing a different variable over time. The
제1 서브 다이어그램(310)에서는, 처음에는 내연기관이 초과 화학량론적으로 작동되고, 그 다음에는 아화학량론적으로 작동되며, 그 후에는 재차 초과 화학량론적으로 작동되고, 그 후에는 화학량론적으로 작동된다는 것을 알 수 있으며, 이와 같은 상황은 람다 값(312)을 참조해서 알 수 있다. 화학량론적인 작동은 제1 서브 다이어그램(310)에 점선(314)으로 표시되어 있다. 화학량론적인 작동은 람다 = 1인 경우에 보장되었는데, 다시 말하자면 혼합물의 완전 연소를 위해 필요한 만큼의 연료 및 산소 부분이 존재하는 경우에 보장되었다.In the
제2 서브 다이어그램(320)에서는, 초과 화학량론적인 작동에도 불구하고 배기가스 촉매 변환기(120) 내의 산소 함량 또는 산소 질량(322)이 더 이상 증가하지 않는다는 것, 다시 말하자면 촉매 변환기(120) 내에서 이미 최대 산소 부하에 도달했다는 것을 알 수 있다. 내연기관이 아화학량론적으로 작동되자마자, NH3가 질소 및 물로 환원됨으로 인해 그리고 배기가스에 의해 배기가스 촉매 변환기(120) 내로 추가의 산소가 유입되지 않음으로써, 배기가스 촉매 변환기(120) 내의 산소 질량(322)은 강하하게 된다. 그 후에 제2 서브 다이어그램(320)에서는, 배기가스 촉매 변환기(120) 내에 더 이상 산소가 존재하지 않게 되자마자, 산소 함량 또는 산소 질량(322)이 최소값에 도달했다는 것을 알 수 있다. 내연기관이 재차 초과 화학량론적으로 작동되자마자, 다시 말해 배기가스 내에 산소가 추가로 존재하고 그에 따라 배기가스 촉매 변환기(120)에 공급되자마자, 배기가스 촉매 변환기(120) 내의 산소 함량 또는 산소 질량(322)은 재차 증가하게 되는데, 그 이유는 산소가 재차 새로이 저장되기 때문이다. 내연기관이 화학량론적으로 재차 작동되자마자, 산소 함량 또는 산소 질량(322)은 일정하게 유지된다. 다시 말하자면, 배기가스에 제공될 산소가 전혀 없기 때문에 더 이상 새로운 산소가 저장되지 않지만, NH3가 환원될 필요가 없기 때문에 NH3의 환원을 위해서도 산소가 전혀 필요치 않다.In the
제3 서브 다이어그램(330)에는, 코팅된 가솔린 미립자 필터(140)(GPF: Gasoline Particulate Filter) 내의 산소 함량 또는 산소 질량(332)이 시간에 걸쳐 도시되어 있다. 본 서브 다이어그램에서는, 배기가스 촉매 변환기 내에 더 이상 산소가 존재하지 않는 시점부터 산소 함량 또는 산소 질량(332)이 마찬가지로 감소하게 될 때까지, 산소 함량 또는 산소 질량(332)이 처음에는 높은 수준에서 일정하게 유지된다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 상황은, NH3가 배기가스 촉매 변환기(120)에 의해 배기가스 내로 송출되고 이로 인해 코팅된 가솔린 미립자 필터(140) 내에 도달함으로써 발생한다. 상기 NH3는, 코팅된 가솔린 미립자 필터(140) 내에 산소가 존재하는 한, 코팅된 가솔린 미립자 필터 내에서 환원된다. 가솔린 미립자 필터(140) 내에 더 이상 산소가 존재하지 않는 시점부터, NH3의 환원도 더 이상 이루어지지 않게 되며, 산소 함량 또는 산소 질량(332)은 가솔린 미립자 필터(140) 내에서 자신의 최소값에 도달하게 된다.In a
제4 서브 다이어그램(340)은, 제1 측정 신호(342), 그에 따라 배기가스 촉매 변환기(120) 하류에서의 그리고 코팅된 가솔린 미립자 필터(140) 상류에서의 NH3-농도를 보여준다. 제4 서브 다이어그램(340)으로부터는, NH3의 환원을 위해 배기가스 촉매 변환기(120) 내에 더 이상 산소가 존재하지 않는 시점까지는, 배기가스 촉매 변환기(120) 하류에서의 NH3-농도가 0이거나 NH3가 전혀 존재하지 않는다는 것을 알 수 있다. 배기가스 촉매 변환기(120) 내에 더 이상 산소가 존재하지 않게 되자마자, 그에 따라 NH3 관통이 이루어지고, 이로 인해 배기가스 촉매 변환기(120)의 하류에서는 NH3-농도가 증가하게 된다. 이와 같은 상황은, 제4 서브 다이어그램(340)에서 제1 측정 신호(342)로부터 알 수 있다. 산소가 재차 배기가스 촉매 변환기(120)에 공급되자마자, 배기가스 촉매 변환기(120) 하류에서의 NH3의 농도가 비로소 재차 강하하게 되며, 이로 인해 NH3는 재차 감소될 수 있다.A
제5 서브 다이어그램(350)은 2개의 제2 측정 신호(352)를 시간에 걸쳐 보여주며, 그에 따라 이들 측정 신호는 가솔린 미립자 필터(140)의 상이한 상태에서 가솔린 미립자 필터(140) 하류에서의 NH3-농도를 도시한다. 제5 서브 다이어그램(350) 내에 도시된 제2 측정 신호(352a)는 손상된 코팅된 가솔린 미립자 필터(140)를 보여준다. 제5 서브 다이어그램(350) 내에 도시된 제2 측정 신호(352b)는 손상되지 않아서 기능을 할 수 있는 가솔린 미립자 필터(140)에서의 측정 신호를 보여준다. 손상된 가솔린 미립자 필터(140)에서의 가솔린 미립자 필터(140) 하류에서의 NH3-농도는 가솔린 미립자 필터(140) 상류에서의 NH3-농도를 거의 동시에 따라간다. 그에 따라, 여기에서는, NH3가 변환되지 않은 상태로 가솔린 미립자 필터(140)를 통과해서 흐른다는 것을 알 수 있다. 그에 따라, 가솔린 미립자 필터(140)가 예를 들어 크랙을 가짐으로써, 결과적으로 NH3는 방해를 받지 않은 상태로 관류할 수 있게 된다. 그에 따라, 제1 측정 신호(342) 및 제2 측정 신호(352)를 참조해서는, 가솔린 미립자 필터(140)의 손상이 확인될 수 있다. 산소가 존재하는 손상되지 않은 가솔린 미립자 필터(140)가 NH3를 변환함으로써, 결과적으로 처음에는 NH3가 가솔린 미립자 필터(140)로부터 배출되지 않는다. 가솔린 미립자 필터(140) 내에 더 이상 산소가 존재하지 않게 되자마자 비로소, NH3가 손상되지 않은 가솔린 미립자 필터(140)로부터 배출됨으로써, 결과적으로 그 다음에는 가솔린 미립자 필터(140) 하류에서의 NH3-농도도 증가하게 된다. 하지만, 이와 같은 증가는 시간 오프셋 된 상태에서 이루어진다. 이와 같은 시간 오프셋은, NH3를 변환하기 위해 가솔린 미립자 필터(140) 내에 더 이상 산소가 존재하지 않게 되자마자 비로소 증가하는 도시된 제2 측정 신호(352b)를 이용해서 제5 서브다이어그램(350) 내에 도시되어 있다{제3 서브다이어그램(330) 참조}. 그에 따라, 제2 측정 신호(352b) 내에서의 증가가 제1 측정 신호(342) 내에서의 증가에 대해 시간 오프셋 되어 있다면, 기능을 할 수 있는 코팅된 가솔린 미립자 필터(140)에 대하여 결론이 내려질 수 있다.A
Claims (9)
상기 배기가스관(100)은 코팅된 가솔린 미립자 필터(140), 배기가스 흐름 방향으로 가솔린 미립자 필터(140)의 상류에 배열되어 있는 제1 NOx-/NH3-센서(130), 및 배기가스 흐름 방향으로 가솔린 미립자 필터(140)의 하류에 배열되어 있는 제2 NOx-/NH3-센서(150)를 구비하며, 상기 방법은,
- 내연기관을 작동하는 단계로서, 배기가스는 배기가스관(100)을 통해 흐르는 단계;
- 가솔린 미립자 필터(140)의 상류에서 배기가스 내 NH3-농도를 특징짓는 제1 NOx-/NH3-센서(130)를 이용해서 제1 측정 신호(342)를 검출하는 단계;
- 가솔린 미립자 필터(140)의 하류에서 배기가스 내 NH3-농도를 특징짓는 제2 NOx-/NH3-센서(150)를 이용해서 제2 측정 신호(352)를 검출하는 단계; 및
- 코팅된 가솔린 미립자 필터(140)를 진단하기 위해 제1 측정 신호(342) 및 제2 측정 신호(352)를 평가하는 단계
를 포함하는, 내연기관의 배기가스관의 가솔린 미립자 필터를 진단하기 위한 방법.A method for diagnosing a gasoline particulate filter (140) of an exhaust gas pipe (100) of an internal combustion engine, comprising:
The exhaust gas pipe 100 includes a coated gasoline particulate filter 140 , a first NOx-/NH3- sensor 130 arranged upstream of the gasoline particulate filter 140 in an exhaust gas flow direction, and an exhaust gas flow direction. and a second NOx-/NH3-sensor (150) arranged downstream of the gasoline particulate filter (140), the method comprising:
- operating the internal combustion engine, the exhaust gas flowing through the exhaust gas pipe (100);
- detecting a first measurement signal (342) with a first NOx-/NH3-sensor (130) characterizing the NH3-concentration in the exhaust gas upstream of the gasoline particulate filter (140);
- detecting a second measurement signal (352) with a second NOx-/NH3-sensor (150) characterizing the NH3-concentration in the exhaust gas downstream of the gasoline particulate filter (140); and
- evaluating the first measurement signal 342 and the second measurement signal 352 for diagnosing the coated gasoline particulate filter 140 .
A method for diagnosing a gasoline particulate filter in an exhaust gas pipe of an internal combustion engine, comprising:
상기 배기가스관(100)은 코팅된 가솔린 미립자 필터(140), 배기가스 흐름 방향으로 가솔린 미립자 필터(140)의 상류에 배열된 제1 NOx-/NH3-센서(130), 및 배기가스 흐름 방향으로 코팅된 가솔린 미립자 필터(140)의 하류에 배열된 제2 NOx-/NH3-센서(150), 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 제어하도록 설계된 제어 유닛(200)을 구비하는, 내연기관의 배기가스관의 가솔린 미립자 필터(140)를 진단하기 위한 장치.An apparatus for diagnosing a gasoline particulate filter (140) of an exhaust gas pipe (100) of an internal combustion engine, comprising:
The exhaust gas pipe 100 includes a coated gasoline particulate filter 140 , a first NOx-/NH3- sensor 130 arranged upstream of the gasoline particulate filter 140 in the exhaust gas flow direction, and an exhaust gas flow direction. A second NOx-/NH3-sensor (150) arranged downstream of the coated gasoline particulate filter (140), has a control unit (200) designed to control the method according to any one of claims 1 to 8 A device for diagnosing a gasoline particulate filter (140) of an exhaust gas pipe of an internal combustion engine.
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