WO2018001580A1 - Verfahren zum überprüfen der funktionstüchtigkeit eines partikelsensors - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for checking the functionality of a arranged in an exhaust line of an internal combustion engine particle sensor, in particular a method for checking the plausibility of a signal of a particle sensor of an internal combustion engine.
  • soot sensors that reliably measure the soot content in the exhaust stream of the motor vehicle.
  • the use of such soot sensors is used to measure the currently ejected soot or. Particle quantity, so that the engine management in a motor vehicle in a current driving situation information to come to reduce the emission values with regulatory adjustments.
  • an active exhaust gas purification can be initiated by exhaust gas soot filters or an exhaust gas recirculation system for combustion engine.
  • regenerable filters such as particulate filters, are used which filter and trap a substantial portion of the soot content from the exhaust.
  • Soot sensors are required for the detection of soot in order to monitor the function of the soot filters or to control their regeneration cycles.
  • the soot filter which is also referred to as a diesel particulate filter, a soot sensor before and / or be downstream.
  • the soot or particle sensor upstream of the particulate filter serves to increase system safety and to ensure operation of the particulate filter under optimum conditions. Since this depends to a large extent on the amount of particulates stored in the particulate filter, accurate measurement of the particulate concentration upstream of the particulate filter system, in particular the determination of a high particulate concentration upstream of the particulate filter, is of great importance.
  • a soot or particle sensor arranged downstream of the particle filter offers the possibility of making an on-board diagnosis and also serves to ensure the correct operation of the exhaust gas aftertreatment system.
  • a downstream particulate sensor When a downstream particulate sensor indicates a signal indicative of a predetermined amount of particulate in the exhaust gas downstream of a particulate filter, this may indicate either a defect of the particulate filter or a defect of the particulate sensor. This means that no reliable statement can be made here as to whether the signal from the particle sensor is plausible or not.
  • the invention is essentially based on the idea that the signal of a particle filter is plausibilized by a differential pressure signal of a differential pressure sensor on a particle filter. If the signal of the particulate sensor is in an elevated range, but the differential pressure at the particulate filter is within a predetermined range in which it can be assumed that the particulate filter is operating properly, it can be assumed that the particulate sensor is faulty and consequently the signals of the particulate sensor are invalid. Through a plausibility check of the signal of the
  • Particle sensor using the differential pressure signal on Par ⁇ particle filter can be released a function diagnosis of the particulate filter and then performed. Accordingly, a method of verifying the functionality of a particulate sensor disposed in an exhaust line of an internal combustion engine of a vehicle is disclosed.
  • the internal combustion engine has a particle filter for at least partial trapping of particles or soot in the exhaust gas, a differential pressure sensor for detecting a differential pressure on the particulate filter between a pressure upstream of the particulate filter and a pressure downstream of the particulate filter and a downstream of the particulate filter arranged Parti ⁇ kelsensor, which is adapted to those located in the exhaust to capture the remaining amount of particles.
  • An inventive method includes detecting an amount of particulate in the exhaust gas by the particle sensor, determining that the detected particle germ-tight greater than a predetermined upper amount of particles threshold value, detecting a differential pressure across the particulate filter by means of the differential pressure sensor and a Be ⁇ vote on that the particle sensor is not functional if the detected differential pressure is greater than a predetermined upper pressure threshold.
  • the differential pressure increases proportionally with the load of the particulate filter.
  • a predetermined upper pressure threshold it can be assumed that the particulate filter is operating properly.
  • the method according to the invention is further a burn-free of particles in and / or on the particle sensor, if it is determined that the
  • Particle sensor is not functional, detecting a particle amount in the exhaust gas by the particle sensor after burning of particles in and / or on the particle sensor and determining that the particle sensor is functional again, if the after burning of particles in and / or Particle quantity detected at the particle sensor is smaller than the predetermined upper particle amount threshold value.
  • the particulate sensor is faulty if the amount of particulate detected after particulate burn in and / or at the particulate sensor is greater than is the predetermined upper particulate amount threshold. In this case, it may be concluded that, despite the particulate filter being functioning, the particulate sensor signal continues to indicate an unrealistic value which is within a predetermined range. Thus, the particle sensor can be diagnosed as faulty.
  • the internal combustion engine has a particle filter for at least partial capture of particles in the exhaust gas, a differential pressure sensor for detecting a differential pressure in the particle filter between a pressure. upstream of the particulate filter and a downstream pressure of the particulate filter, and a particulate sensor disposed downstream of the particulate filter configured to detect the residual particulate amount in the exhaust gas.
  • the inventive method according to the second aspect includes detecting a differential pressure at the particle filter by means of the differential pressure sensor, determining that the detected Dif ⁇ ferenz pressure is less than a lower pressure threshold value, detecting an amount of particulate in the exhaust gas by means of the particle kelsensors and determining that the particulate sensor is inoperative when the detected particulate amount is less than a predetermined lower particulate amount threshold.
  • the differential pressure signal of the differential pressure sensor is evaluated. If the lower pressure threshold is exceeded, it can be assumed that the particle filter is working properly. If the detected differential pressure are un ⁇ terrenz the lower pressure threshold, it can be assumed that the particle filter is not working properly and has for example a hole, which is responsible for the pressure drop.
  • the particulate sensor signal is checked to see if it indicates a value exceeding a lower particulate amount threshold or not. If the amount of particulate matter indicated by the Particle Sensor signal remains below the Lower Particle Threshold, it may be assumed that the sensor is faulty and is not operating properly.
  • the expected differential pressure at the particle filter can be calculated. If the differential pressure therefore lies outside, in particular below, an expected pressure range, it can be assumed that the particle filter is at least partially defective.
  • the particle filter ⁇ diagnosis can be released by means of the particle sensor only when a functional particle sensor has been diagnosed.
  • the predetermined upper pressure ⁇ are threshold value and / or the predetermined lower Druckschwel ⁇ lenwert in response to the located in the exhaust system the exhaust gas mass flow and / or the current loading state of the particle filter is predetermined.
  • an air mass flow meter in the intake tract and a charge level meter in the exhaust gas line on the particle filter are provided for this purpose.
  • the exhaust gas mass flow can be calculated by means of the air mass meter via the equation of continuity and the loading state can alternatively be determined by model.
  • the predetermined upper Pumblemen- are oxy-wave value and / or the predetermined lower particle ⁇ amount threshold in response to the located in the exhaust gas mass flow and / or the crude Pellemengen- predetermined mission.
  • the particulate matter emission can either be calculated by a model or recorded by means of a particle sensor.
  • a computer program product comprising a computer readable medium and stored on the computer readable medium program code which, when executed on a control unit, the control unit instructs to execute a fiction, ⁇ due process.
  • an exhaust system for an internal combustion engine which at least partially comprises a particle filter
  • a differential pressure sensor for sensing a differential pressure at the particulate filter between a pressure upstream of the particulate filter and a pressure downstream of the particulate filter, a particle sensor disposed downstream of the particulate filter for detecting the residual particulate matter in the exhaust gas, and a control unit configured to receive the signals of the differential pressure sensor and the particulate sensor and a method of checking the functionality of the particulate sensor according to the invention Execute procedure.
  • the link between the sensor signal and the parameter value can take place by means of a suitable algorithm and / or a look-up table. It should be expressly stated at this point that the methods described herein can be carried out both directly by means of the sensor signals or by means of the respective associated parameter values.
  • Fig. 1 shows a schematic flow diagram of a first embodiment of a method according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic flow diagram of a second
  • Embodiment of a method according to the invention shows.
  • the flow charts shown in FIGS. 1 and 2 relate to a method for checking the functionality of a in an exhaust line of an internal combustion engine of a Vehicle arranged particle sensor.
  • the internal combustion engine for example a diesel engine, has a particle filter, such as.
  • a particle filter such as.
  • a differential pressure sensor for detecting a differential pressure on the particulate filter between a pressure upstream of the particulate filter and a pressure downstream of Parti ⁇ kelfilters and a downstream of the particulate filter ange ⁇ arranged particle sensor , which is adapted to detect the residual amount of particulate matter in the exhaust gas.
  • the method according to the Fig. 1 starts at step 100 and passes then to step 102 at which an amount of particles is detected in the exhaust gas by means of the Parti ⁇ kelsensors.
  • the particle sensor generates a signal which indicates a corresponding value of the residual amount of particulates in the exhaust gas.
  • the subsequent step 104 it is queried whether the detected amount of particulates is greater than a predetermined upper particulate amount threshold. This means that the signal outputted from the angle sensor indicates a Parti ⁇ for the present operating state of the internal combustion engine at high Pumblemen ⁇ equivalent value.
  • step 104 If the detected Parti ⁇ kelmenge is determined at the step 104 is smaller than the predetermined upper particulate amount is ⁇ threshold value, the process moves to step 130 and is ended. However, if it is determined in step 104 that the detected particulate amount is greater than a predetermined upper particulate amount threshold, the method continues with step 106.
  • a differential pressure is detected at the particulate filter by means of the differential pressure sensor. This detected differential pressure value is evaluated at the subsequent step 108. If it is determined at step 108 that the sensed differential pressure is less than a predetermined upper pressure threshold, the method proceeds to step 112 where it is determined that the particulate sensor is functional and operating properly. In a subsequent step 120, a diagnosis of the particulate filter by means of the can then be performed as valid diagnos ⁇ ti extenten signal of the particle sensor. The method then terminates at step 130.
  • step 122 the particulate sensor is burned free of particles. This can be done, for example, by heating a heater arranged in and / or on the particle sensor to a temperature of, for example, above 600 ° C., thereby free-burning all the particles adhering to the particle sensor. Al ⁇ ternatively or additionally, the burning of the particles in and / or on the particle sensor can be carried out by a regeneration process of the particulate filter.
  • a particle quantity in the exhaust gas is again detected by means of the particle sensor, which is evaluated in the subsequent step 126.
  • step 126 If it is determined at step 126 that the particle sensor is functional again, d. That is, that the particle quantity detected after burning off particles in and / or at the particle sensor is smaller than the predetermined upper particle amount threshold value, the method arrives at step 112 and the particle sensor is again recognized as being functional. Here, the process again proceeds to the above-described step 120 and ends at step 130.
  • step 126 determines whether the particle sensor is not functional, ie that the particles detected after the particles have burned out in and / or at the particle sensor are not functional. germ-tight still greater than the predetermined upper Parti ⁇ is kelmengenschwellenwert, the process moves to step 128 and the particle sensor is diagnosed as non-functional. At this point, no diagnosis of the particulate filter may or should be carried out with the aid of the particulate sensor, for which reason the method according to FIG. 1 is terminated after step 128 in step 130. In this case, the step 120 is not performed because the signal of the particulate sensor is not valid.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a method according to the invention.
  • the method according to FIG. 2 starts at step 200 and then arrives at step 202, at which a differential pressure at step 202.
  • Particle filter is detected by means of the differential pressure sensor, which is evaluated in the subsequent step 204.
  • step 204 If it is determined at step 204 that the sensed differential pressure is greater than a lower pressure threshold, it can be concluded that the particulate filter is operating properly. Conversely, the particulate filter may be diagnosed as defective if the sensed differential pressure is less than the lower pressure threshold. As a result, the process proceeds to step 230 and is terminated when the detected differential pressure is greater than the lower pressure threshold.
  • step 204 If it is determined in step 204 that the detected differential pressure is less than a lower pressure threshold, which indicates that the particulate filter has a defect, such as a larger than average hole, the process proceeds to step 206 where a particulate amount is detected by the particulate sensor which is evaluated at the subsequent step 208.
  • step 208 If it is determined in step 208 that the particle sensor is functional, that is to say that the detected particle quantity is greater than a predetermined lower particle quantity threshold. is lenwert, the process goes to step 212 and the particle sensor is diagnosed as functional.
  • the diagnostic procedure of the particulate filter already described in relation to the method step 120 of FIG. 1 can be carried out, which is terminated in the subsequent step 230.
  • step 208 If it is determined at step 208 that the Parti ⁇ angle sensor is not operational, that is, that the detected amount of particles is smaller than the predetermined lower particle ⁇ amount threshold, the method moves to step 214 and particle sensor as ⁇ nosti extend not functional diag. For this reason, the diagnostic method of the particle sensor may or should not be carried out according to method step 120, for which reason the method is already ended at step 230 at this point.
  • the inventive method a diagnosis of the particulate filter, which is advantageously carried out by means of a particle sensor, the function ⁇ onstgetkeit of the particle sensor is checked before performing.
  • the differential pressure signal of the differential pressure sensor is not sufficiently accurate for the diagnosis of the particulate filter, it can be sufficient for the diagnosis of the functionality of the particulate sensor.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs angeordneten Partikelsensors. Die Brennkraftmaschine weist einen Partikelfilter zum zumindest teilweisen Einfangen von Partikeln im Abgas, einen Differenzdrucksensor zum Erfassen eines Differenzdrucks am Partikelfilter zwischen einem Druck stromaufwärts des Partikelfilters und einem Druck stromabwärts des Partikelfilters und einen stromabwärts des Partikelfilters angeordneten Partikelsensor auf, der dazu ausgebildet ist, die im Abgas befindliche restliche Partikelmenge zu erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Erfassen einer Partikelmenge im Abgas mittels des Partikelsensors, ein Bestimmen, dass die erfasste Partikelmenge größer als ein vorbestimmter oberer Partikelmengenschwellenwert ist, ein Erfassen eines Differenzdrucks am Partikelfilter mittels des Differenzdrucksensors und ein Bestimmen, dass der Partikelsensor nicht funktionstüchtig ist, wenn der erfasste Differenzdruck größer als ein vorbestimmter oberer Druckschwellenwert ist.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit eines Partikelsensors
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelsensors, insbesondere ein Verfahren zum Überprüfen der Plausibilität eines Signals eines Partikelsensors einer Brennkraftmaschine.
Die Verringerung von Abgasemissionen bei Kraftfahrzeugen ist ein wichtiges Ziel bei der Entwicklung neuer Kraftfahrzeuge. Daher werden Verbrennungsprozesse in Brennkraftmaschinen thermody- namisch optimiert, so dass der Wirkungsgrad der Brennkraft¬ maschine deutlich verbessert wird. Im Kraftfahrzeugbereich werden zunehmend Dieselmotoren eingesetzt, die, bei moderner Bauart, einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweisen. Der Nachteil dieser Verbrennungstechnik gegenüber optimierten Otto-Motoren ist jedoch der Ausstoß von Ruß bzw. Partikel. Der Ruß bzw. die Partikel ist besonders wegen der polyzyklischen Aromate stark krebserregend, worauf in verschiedenen Vorschriften bereits reagiert wurde. So wurden beispielsweise Abgas-Emissionsnormen mit Höchstgrenzen für die Rußemissionen erlassen. Um die Ab- gas-Emissionsnormen flächendeckend für Kraftfahrzeuge mit
Dieselmotoren erfüllen zu können, besteht die Notwendigkeit, preisgünstige Sensoren herzustellen, die den Rußgehalt im Abgasstrom des Kraftfahrzeugs zuverlässig messen. Der Einsatz derartiger Rußsensoren dient der Messung der aktuell ausgestoßenen Ruß- bzw . Partikelmenge, damit dem Motormanagement in einem Kraftfahrzeug in einer aktuellen Fahrsituation Informationen zukommen, um mit regelungstechnischen Anpassungen die Emissionswerte zu reduzieren. Darüber hinaus kann mit Hilfe der Rußsensoren eine aktive Abgasreinigung durch Abgas-Rußfilter eingeleitet werden oder eine Abgasrückführung zur Brenn- kraftmaschine erfolgen. Im Fall der Rußfilterung werden regenerierbare Filter, wie beispielsweise Partikelfilter, verwendet, die einen wesentlichen Teil des Rußgehaltes aus dem Abgas herausfiltern und einfangen. Benötigt werden Rußsensoren für die Detektion von Ruß, um die Funktion der Rußfilter zu überwachen bzw. um deren Regenerationszyklen zu steuern. Dazu kann dem Rußfilter, der auch als Dieselpartikelfilter bezeichnet wird, ein Rußsensor vor und oder- nachgeschaltet sein. Der dem Partikelfilter vorgeschaltete Ruß- bzw. Partikelsensor dient zur Erhöhung der Systemsicherheit und zur Sicherstellung eines Betriebs des Partikelfilters unter optimalen Bedingungen. Da dies im hohen Maße von der im Partikelfilter eingelagerten Partikelmenge abhängt, ist eine genaue Messung der Partikel- konzentration vor dem Partikelfiltersystem, insbesondere die Ermittlung einer hohen Partikelkonzentration vor dem Partikelfilter, von hoher Bedeutung.
Ein dem Partikelfilter nachgeschalteter Ruß- bzw. Partikelsensor bietet die Möglichkeit, eine fahrzeugeigene Diagnose vorzunehmen und dient ferner der Sicherstellung des korrekten Betriebs der Abgasnachbehandlungsanlage .
Der Stand der Technik zeigt verschiedene Ansätze zur Detektion von Ruß und Partikeln. Ein in Laboratorien weithin verfolgter Ansatz besteht in der Verwendung der Lichtsteuerung durch die Rußpartikel. Diese Vorgehensweise eignet sich für aufwendige Messgeräte. Wenn versucht wird, dies auch als mobiles Sen¬ sorsystem im Abgasstrang einzusetzen, muss festgestellt werden, dass Ansätze zur Realisierung eines optischen Sensors in einem Kraftfahrzeug mit sehr hohen Kosten verbunden sind. Weiterhin bestehen ungelöste Probleme bezüglich der Verschmutzung der benötigten optischen Fenster durch Verbrennungsabgase. Aus den US 8 261 540 B2, US 8 127 592 B2, US 7 866 146 B2 und der US 2008/0087101 AI sind Partikelsensoren und Abgasreinigungsvor- richtugen bekannt. Wenn ein nachgeschalteter Partikelsensor ein Signal anzeigt, das eine vorbestimmte Partikelmenge im Abgas stromabwärts eines Partikelfilters anzeigt, kann dies entweder auf einen Defekt des Partikelfilters oder auf einen Defekt des Partikelsensors hinweisen. Das heißt, es kann hier keine zuverlässige Aussage darüber getroffen werden, ob das Signal des Partikelsensors plausibel ist oder nicht.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs ange¬ ordneten Partikelsensors bereitzustellen, mit dem die Plau- sibilität der Signale des Partikelsensors überwacht und aus¬ gewertet werden können.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß unabhängigem Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß unabhängigen Anspruch 5 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zugrunde, dass das Signal eines Partikelfilters durch ein Differenzdrucksignal eines Differenzdrucksensors an einem Partikelfilter plausi- bilisiert wird. Wenn sich das Signal des Partikelsensors in einem erhöhten Bereich befindet, jedoch der Differenzdruck am Partikelfilter in einem vorbestimmten Bereich liegt, in dem angenommen werden darf, dass der Partikelfilter ordnungsgemäß arbeitet, kann davon ausgegangen werden, dass Partikelsensor fehlerhaft ist und folglich die Signale des Partikelsenosrs ungültig sind. Durch ein Plausibilisieren des Signals des
Partikelsensors mit Hilfe des Differenzdrucksignals am Par¬ tikelfilter kann eine Funktionsdiagnose des Partikelfilters freigegeben und anschließend durchgeführt werden. Demnach ist ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs angeordneten Partikelsensors offenbart. Die Brennkraftmaschine weist einen Partikelfilter zum zumindest teilweisen Einfangen von Partikeln bzw. Ruß im Abgas, einen Differenzdrucksensor zum Erfassen eines Differenzdrucks am Partikelfilter zwischen einem Druck stromaufwärts des Partikelfilters und einem Druck stromabwärts des Partikelfilters und einen stromabwärts des Partikelfilters angeordneten Parti¬ kelsensor auf, der dazu ausgebildet ist, die im Abgas befindliche restliche Partikelmenge zu erfassen. Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist ein Erfassen einer Partikelmenge im Abgas mittels des Partikelsensors, ein Bestimmen, dass die erfasste Parti- keimenge größer als ein vorbestimmter oberer Partikelmengenschwellenwert ist, ein Erfassen eines Differenzdrucks am Partikelfilter mittels des Differenzdrucksensors und ein Be¬ stimmen auf, dass der Partikelsensor nicht funktionstüchtig ist, wenn der erfasste Differenzdruck größer als ein vorbestimmter oberer Druckschwellenwert ist.
Bei einem ordnungsgemäßen Partikelfilter steigt der Differenzdruck proportional mit der Beladung des Partikelfilters an. Wenn also der erfasste Differenzdruck größer als ein vorbe- stimmter oberer Druckschwellenwert ist, kann davon ausgegangen werden, dass der Partikelfilter ordnungsgemäß arbeitet.
Gleichzeit kann bei einem Partikelsensorsignal, welches eine Partikelmenge im Abgas anzeigt, die größer als ein vorbestimmter oberer Partikelmengenschwellenwert ist, davon ausgegangen werden, dass ein fehlerhafter Partikelsensor vorliegt und dieser somit fehlerhafte bzw. ungültige Sensorsignale erzeugt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist weiterhin ein Freibrennen von Partikeln in und/oder am Partikelsensor, wenn bestimmt wird, dass der
Partikelsensor nicht funktionstüchtig ist, ein Erfassen einer Partikelmenge im Abgas mittels des Partikelsensors nach dem Freibrennen von Partikeln in und/oder am Partikelsensor und ein Bestimmen vorgesehen, dass der Partikelsensor wieder funkti- onstüchtig ist, wenn die nach dem Freibrennen von Partikeln in und/oder am Partikelsensor erfasste Partikelmenge kleiner als der vorbestimmte obere Partikelmengenschwellenwert ist. Durch das Freibrennen und einem darauffolgenden erneuten Erfassen einer Partikelmenge im Abgas kann ermittelt werden, ob das zuvor festgestellte fehlerhafte Signal aus einem übermäßig beladenen Partikelsensor resultiert. Die Partikel in einem übermäßig beladenen Partikelsensor können nämlich einen Kurz- schluss hervorrufen, da die Partikel eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden herstellen können. Durch das Freibrennen kann also ausgeschlossen werden, dass das fehlerhaften Signal von einem Kurzschluss stammt.
In ähnlicher Weise kann nach dem Freibrennen von Partikeln in und/oder am Partikelsensor und dem danach erneuten Erfassen einer Partikelmenge im Abgas bestimmt werden, dass der Partikelsensor fehlerhaft ist, wenn die nach dem Freibrennen von Partikeln in und/oder am Partikelsensor erfasste Partikelmenge größer als der vorbestimmte obere Partikelmengenschwellenwert ist. In diesem Fall kann darauf geschlossen werden, dass trotz funktionstüchtigem Partikelfilter das Partikelsensorsignal weiterhin einen nicht der Realität entsprechenden Wert anzeigt, der sich in einem vorbestimmten Bereich befindet. Somit kann der Partikelsensor als fehlerhaft diagnostiziert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner ein Durchführen einer Funktionsuntersuchung des Partikelfilters vorgesehen, wenn der erfasste Differenzdruck kleiner als der vorbestimmte obere Druckschwellenwert ist. Eine solche Funktionsuntersuchung des Partikelfilters sollte nämlich erst dann durchgeführt werden, wenn das Signal des Partikelsensors in Ordnung ist, d. h. wenn der Partikelsensor funktionstüchtig ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit eines in einem Ab¬ gasstrang einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs angeordneten Partikelsensors offenbart. Die Brennkraftmaschine weist einen Partikelfilter zum zumindest teilweisen Einfangen von Partikeln im Abgas, einen Differenzdrucksensor zum Erfassen eines Differenzdrucks im Partikelfilter zwischen einem Druck ström- aufwärts des Partikelfilters und einem Druck stromabwärts des Partikelfilters und einen stromabwärts des Partikelfilters angeordneten Partikelsensor auf, der dazu ausgebildet ist, die im Abgas befindliche restliche Partikelmenge zu erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt umfasst ein Erfassen eines Differenzdrucks am Partikelfilter mittels des Differenzdrucksensors, ein Bestimmen, dass der erfasste Dif¬ ferenzdruck kleiner als ein unterer Druckschwellenwert ist, ein Erfassen einer Partikelmenge im Abgas mittels des Parti- kelsensors und ein Bestimmen, dass der Partikelsensor nicht funktionstüchtig ist, wenn die erfasste Partikelmenge kleiner als ein vorbestimmter unterer Partikelmengenschwellenwert ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der wird das Differenzdrucksignal des Differenzdrucksensors eva- luiert. Bei einer Überschreitung des unteren Druckschwellenwerts kann davon ausgegangen werden, dass der Partikelfilter ordnungsgemäß arbeitet. Sollte der erfasste Differenzdruck un¬ terhalb des unteren Druckschwellenwerts liegen, kann davon ausgegangen werden, dass der Partikelfilter nicht ordnungsgemäß arbeitet und beispielsweise ein Loch aufweist, welches für den Druckabfall verantwortlich ist. Zudem wird gleichzeitig das Partikelsensorsignal dahingehend überprüft, ob es einen Wert anzeigt, der einen unteren Partikelmengenschwellenwert über- schreitet oder nicht. Sollte die vom Partikelsensorsignal angezeigte Partikelmenge unter dem unteren Partikelmengenschwellenwert verbleiben, kann davon ausgegangen werden, dass der Sensor fehlerhaft ist und nicht ordnungsgemäß arbeitet. Bei einem bekannten Abgasmassenstrom und bei einer über Modell errechneten Beladung des Partikelfilters kann der erwartete Differenzdruck am Partikelfilter berechnet werden. Wenn der Differenzdruck also außerhalb, insbesondere unterhalb, eines erwarteten Druckbereichs liegt, kann davon ausgegangen werden, dass der Partikelfilter zumindest teilweise defekt ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass gleichzeitig bestimmt werden kann, dass der Partikelsensor funktionstüchtig ist, wenn die erfasste Partikelmenge größer als der vorbestimmte untere Partikelschwellenwert ist. Auch hier kann die Partikelfilter¬ diagnose mittels des Partikelsensors erst dann freigegeben werden, wenn ein funktionstüchtiger Partikelsensor diagnos- tiziert worden ist.
In vorteilhafter Weise sind der vorbestimmte obere Druck¬ schwellenwert und/oder der vorbestimmte untere Druckschwel¬ lenwert in Abhängigkeit von dem im Abgasstrang befindlichen Abgasmassenstrom und/oder dem aktuellen Beladungszustand des Partikelfilters vorbestimmt. Beispielsweise sind hierzu ein Luftmassenstrommesser im Ansaugtrakt und ein Beladungszu- standsmesser im Abgasstrang am Partikelfilter vorgesehen. Der Abgasmassenstrom kann mittels des Luftmassenmessers über die Kontinuitätsgleichung errechnet werden und der Beladungszustand kann alternativ über Modell bestimmt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind der vorbestimmte obere Partikelmen- genschwellenwert und/oder der vorbestimmte untere Partikel¬ mengenschwellenwert in Abhängigkeit von dem im Abgasstrang befindlichen Abgasmassenstrom und/oder der Partikelmengen- rohemission vorbestimmt. Die Partikelrohemission kann entweder über ein Modell berechnet werden oder mittels eine Parti- kelsensors erfasst werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt offenbart, das ein computerlesbares Medium und einen auf dem computerlesbaren Medium abgespeicherten Programmcode aufweist, der, wenn er auf einer Steuereinheit ausgeführt wird, die Steuereinheit anleitet, ein erfindungs¬ gemäßes Verfahren auszuführen.
Ferner ist ein Abgasstrang für eine Brennkraftmaschine of- fenbart, der einen Partikelfilter zum zumindest teilweisen
Einfangen von Partikeln im Abgas, einen Differenzdrucksensor zum Erfassen eines Differenzdrucks am Partikelfilter zwischen einem Druck stromaufwärts des Partikelfilters und einem Druck stromabwärts des Partikelfilters, einen stromabwärts des Partikelfilters angeordneten Partikelsensor zum Erfassen der im Abgas befindlichen restlichen Partikelmenge und eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Signale des Differenzdrucksensors und des Partikelsensors Partikelmengen zu erhalten und ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit des Partikelsensors gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird hinsichtlich verschiedener Sensoren Bezug genommen, die jeweils unterschiedliche Parameter erfassen. Bei dem Erfassen von unterschiedlichen Parametern erzeugt der jeweilige Sensor zunächst ein Signal, das den jeweiligen Wert des Parameters anzeigt. Dabei kann die Verknüpfung zwischen Sensorsignal und Parameterwert mittels eines geeigneten Algorithmus und/oder einer Nachschlagetabelle erfolgen. An dieser Stelle sei ausdrücklich festgehalten, dass sich die hierin beschriebenen Verfahren sowohl direkt mittels der Sensorsignale oder mittels den je- weiligen zugeordneten Parameterwerte ausführen lassen kann.
Weitere Merkmale und Aufgaben der Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre sowie Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
Fig. 1 ein schematisches Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, und
Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm einer zweiten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt .
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ablaufdiagramme beziehen sich auf ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs angeordneten Partikelsensors. Die Brennkraftmaschine, beispielsweise ein Dieselmotor, weist einen Partikelfilter, wie z. B. einen Dieselpartikelfilter, zum zumindest teilweisen Einfangen von Partikeln, beispielsweise Dieselpartikeln, im Abgas, einen Differenzdrucksensor zum Erfassen eines Differenzdrucks am Partikelfilter zwischen einem Druck stromaufwärts des Partikelfilters und einem Druck stromabwärts des Parti¬ kelfilters und einem stromabwärts des Partikelfilters ange¬ ordneten Partikelsensor auf, der dazu ausgebildet ist, die im Abgas befindliche restliche Partikelmenge zu erfassen.
Das Verfahren gemäß der Fig. 1 startet beim Schritt 100 und gelangt daraufhin zum Schritt 102, an dem mittels des Parti¬ kelsensors eine Partikelmenge im Abgas erfasst wird. Insbe- sondere erzeugt der Partikelsensor ein Signal, das einen entsprechenden Wert der restlichen Partikelmenge im Abgas anzeigt .
Beim darauffolgenden Schritt 104 wird abgefragt, ob die erfasste Partikelmenge größer als ein vorbestimmter oberer Partikelmengenschwellenwert ist. Das bedeutet, dass das vom Parti¬ kelsensor ausgegebene Signal einen für den vorliegenden Betriebszustand der Brennkraftmaschine zu hohen Partikelmen¬ genwert anzeigt.
Wenn am Schritt 104 bestimmt wird, dass die erfasste Parti¬ kelmenge kleiner als der vorbestimmte obere Partikelmengen¬ schwellenwert ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 130 und wird beendet. Wird jedoch beim Schritt 104 bestimmt, dass die erfasste Partikelmenge größer als ein vorbestimmter oberer Partikelmengenschwellenwert ist, fährt das Verfahren mit dem Schritt 106 fort .
Am Schritt 106 wird mittels des Differenzdrucksensors ein Differenzdruck am Partikelfilter erfasst. Dieser erfasste Differenzdruckwert wird beim darauffolgenden Schritt 108 ausgewertet . Wird am Schritt 108 bestimmt, dass der erfasste Differenzdruck kleiner als ein vorbestimmter oberer Druckschwellenwert ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 112, an dem bestimmt wird, dass der Partikelsensor funktionstüchtig ist und ordnungsgemäß arbeitet. In einem darauffolgenden Schritt 120 kann dann eine Diagnose des Partikelfilters mittels des als valide diagnos¬ tizierten Signals des Partikelsensors durchgeführt werden. Daraufhin endet das Verfahren beim Schritt 130. Wenn jedoch beim Schritt 108 bestimmt wird, dass der Parti¬ kelsensor nicht funktionstüchtig ist, d. h., dass der erfasste Differenzdruck größer als der vorbestimmte obere Druckschwellenwert ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 122, an dem der Partikelsensor von Partikeln freigebrannt wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass ein im und/oder am Partikelsensor angeordneter Heizer auf eine Temperatur von beispielsweise über 600°C erhitzt wird, wodurch sämtliche am Partikelsensor angehaftete Partikel freigebrannt werden. Al¬ ternativ oder zusätzlich kann das Freibrennen der Partikel im und/oder am Partikelsensor durch einen Regenerationsvorgang des Partikelfilters erfolgen.
Im darauffolgenden Schritt 124 wird mittels des Partikelsensors wiederum eine Partikelmenge im Abgas erfasst, die im darauf- folgenden Schritt 126 ausgewertet wird.
Wird beim Schritt 126 bestimmt, dass der Partikelsensor wieder funktionstüchtig ist, d. h., dass die nach dem Freibrennen von Partikeln im und/oder am Partikelsensor erfasste Partikelmenge kleiner als der vorbestimmte obere Partikelmengenschwellenwert ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 112 und der Partikelsensor wird wiederum als funktionstüchtig erkannt. Hier fährt das Verfahren wiederum mit dem zuvor beschriebenen Schritt 120 fort und endet beim Schritt 130.
Wird jedoch am Schritt 126 bestimmt, dass der Partikelsensor nicht funktionstüchtig ist, d. h., dass die nach dem Freibrennen von Partikeln in und/oder am Partikelsensor erfasste Parti- keimenge weiterhin größer als der vorbestimmte obere Parti¬ kelmengenschwellenwert ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 128 und der Partikelsensor wird als nicht funktionstüchtig diagnostiziert. An dieser Stelle darf bzw. sollte keine Diagnose des Partikelfilters mit Hilfe des Partikelsensors durchgeführt werden, weshalb das Verfahren gemäß Fig. 1 nach dem Schritt 128 beim Schritt 130 beendet wird. In diesem Fall wird der Schritt 120 nicht ausgeführt, da das Signal des Partikelsensors nicht valide ist.
In der Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Das Verfahren gemäß der Fig. 2 beginnt beim Schritt 200 und gelangt dann zum Schritt 202, an dem ein Differenzdruck am
Partikelfilter mittels des Differenzdrucksensors erfasst wird, der beim darauffolgenden Schritt 204 ausgewertet wird.
Wird beim Schritt 204 bestimmt, dass der erfasste Differenzdruck größer als ein unterer Druckschwellenwert ist, kann darauf geschlossen werden, dass der Partikelfilter ordnungsgemäß arbeitet. Umgekehrt kann der Partikelfilter als fehlerhaft diagnostiziert werden, wenn der erfasste Differenzdruck kleiner als der untere Druckschwellenwert ist. Folglich gelangt das Verfahren zum Schritt 230 und wird beendet, wenn der erfasste Differenzdruck größer als der untere Druckschwellenwert ist.
Wird beim Schritt 204 bestimmt, dass der erfasste Differenzdruck kleiner als ein unterer Druckschwellenwert ist, was darauf hindeutet, dass der Partikelfilter einen Defekt aufweist, wie beispielsweise ein überdurchschnittlich großes Loch, gelangt das Verfahren zum Schritt 206, an dem mittels des Partikelsensors eine Partikelmenge erfasst wird, die beim darauffolgenden Schritt 208 ausgewertet wird.
Wird beim Schritt 208 bestimmt, dass der Partikelsensor funktionstüchtig ist, d. h., dass die erfasste Partikelmenge größer als ein vorbestimmter unterer Partikelmengenschwel- lenwert ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 212 und der Partikelsensor wird als funktionstüchtig diagnostiziert. Im darauffolgenden Schritt 220 kann das bereits in Bezug auf den Verfahrensschritt 120 der Fig. 1 beschriebene Diagnoseverfahren des Partikelfilters durchgeführt werden, das im darauffolgenden Schritt 230 beendet wird.
Wenn jedoch beim Schritt 208 bestimmt wird, dass der Parti¬ kelsensor nicht funktionstüchtig ist, d. h., dass die erfasste Partikelmenge kleiner als der vorbestimmte untere Partikel¬ mengenschwellenwert ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 214 und der Partikelsensor wird als nicht funktionstüchtig diag¬ nostiziert. Aus diesem Grund darf bzw. soll das Diagnoseverfahren des Partikelsensors gemäß Verfahrensschritt 120 nicht durch- geführt werden, weshalb das Verfahren an dieser Stelle bereits beim Schritt 230 beendet wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird vor dem Durchführen einer Diagnose des Partikelfilters, die vorteilhafter Weise mittels eines Partikelsensors durchgeführt wird, die Funkti¬ onstüchtigkeit des Partikelsensors überprüft. Zwar ist das Differenzdrucksignal des Differenzdrucksensors zur Diagnose des Partikelfilters nicht hinreichend genau, kann aber für die Diagnose der Funktionstüchtigkeit des Partikelsensors aus- reichend sein.
Insbesondere soll mit Hilfe der oberen und unteren Schwellenwerte überprüft werden, ob die jeweils erfassten Parameter innerhalb von erwartungsgemäßen Bereichen liegt. Ist dem nicht der Fall, können entsprechende Aussagen über den entsprechenden Sensor bzw. das entsprechende Bauteil getroffen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs angeordneten Partikelsensors, wobei die
Brennkraftmaschine einen Partikelfilter zum zumindest teil¬ weisen Einfangen von Partikeln im Abgas, einen Differenzdrucksensor zum Erfassen eines Differenzdrucks am Partikelfilter zwischen einem Druck stromaufwärts des Partikelfilters und einem Druck stromabwärts des Partikelfilters und einen stromabwärts des Partikelfilters angeordneten Partikelsensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, die im Abgas befindliche restliche Partikelmenge zu erfassen, wobei das Verfahren aufweist:
Erfassen einer Partikelmenge im Abgas mittels des Partikelsensors,
Bestimmen, dass die erfasste Partikelmenge größer als ein vorbestimmter oberer Partikelmengenschwellenwert ist,
Erfassen eines Differenzdrucks am Partikelfilter mittels des Differenzdrucksensors, und
Bestimmen, dass der Partikelsensor nicht funktionstüchtig ist, wenn der erfasste Differenzdruck größer als ein vorbestimmter oberer Druckschwellenwert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit:
Freibrennen von Partikeln im und/oder am Partikelsensor, wenn bestimmt wird, dass der Partikelsensor nicht funktionstüchtig ist,
Erfassen einer Partikelmenge im Abgas mittels des Partikelsensors nach dem Freibrennen von Partikeln im und/oder am Partikelsensor, und
Bestimmen, dass der Partikelsensor wieder funktionstüchtig ist, wenn die nach dem Freibrennen von Partikeln im und/oder am Partikelsensor erfasste Partikelmenge kleiner als der vorbestimmte obere Partikelmengenschwellenwert ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, ferner mit:
Freibrennen von Partikeln im und/oder am Partikelsensor, wenn bestimmt wird, dass der Partikelsensor nicht funktionstüchtig ist,
Erfassen einer Partikelmenge im Abgas mittels des Partikelsensors nach dem Freibrennen von Partikeln im und/oder am Partikelsensor, und
Bestimmen, dass der Partikelsensor fehlerhaft ist, wenn die nach dem Freibrennen von Partikeln im und/oder am Partikelsensor erfasste Partikelmenge größer als der vorbe- stimmte obere Partikelmengenschwellenwert ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit:
Durchführen einer Funktionsuntersuchung des Partikelfilters, wenn der erfasste Differenzdruck kleiner als der vorbestimmte obere Druckschwellenwert ist.
5. Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs angeordneten Partikelsensors, wobei die
Brennkraftmaschine einen Partikelfilter zum zumindest teil¬ weisen Einfangen von Partikeln im Abgas, einen Differenzdrucksensor zum Erfassen eines Differenzdrucks am Partikelfilter zwischen einem Druck stromaufwärts des Partikelfilters und einem Druck stromabwärts des Partikelfilters und einen stromabwärts des Partikelfilters angeordneten Partikelsensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, die im Abgas befindliche restliche Partikelmenge zu erfassen, wobei das Verfahren aufweist: Erfassen eines Differenzdrucks am Partikelfilter mittels des Differenzdrucksensors,
Bestimmen, dass der erfasste Differenzdruck kleiner als ein unterer Druckschwellenwert ist,
- Erfassen einer Partikelmenge im Abgas mittels des
Partikelsensors, und
Bestimmen, dass der Partikelsensor nicht funktionstüchtig ist, wenn die erfasste Partikelmenge kleiner als ein vorbestimmter unterer Partikelmengenschwellenwert ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit:
Bestimmen, dass der Partikelsensor funktionstüchtig ist, wenn die erfasste Partikelmenge größer als der vorbestimmte untere Partikelmengenschwellenwert ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorbestimmte obere Druckschwellenwert und/oder der vorbestimmte untere Druckschwellenwert in Ab¬ hängigkeit von dem im Abgasstrang befindlichen Abgasmassenstrom und/oder dem aktuellen Beladungszustand des Partikelfilters vorbestimmt sind.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorbestimmte obere Partikelmengenschwel- lenwert und/oder der vorbestimmte untere Partikelmengen¬ schwellenwert in Abhängigkeit von dem im Abgasstrang befind¬ lichen Abgasmassenstrom und/oder der Partikelmengenrohemission vorbestimmt sind.
9. Computerprogrammprodukt aufweisend ein compu¬ terlesbares Medium und auf dem computerlesbaren Medium abgespeicherten Programmcode, der, wenn er auf einer Steuereinheit ausgeführt wird, die Steuereinheit anleitet, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
10. Abgasstrang für eine Brennkraftmaschine, mit: einem Partikelfilter zum zumindest teilweisen Einfangen von Partikeln im Abgas,
einem Differenzdrucksensor zum Erfassen eines Differenzdrucks am Partikelfilter zwischen einem Druck stromaufwärts des Partikelfilters und einem Druck stromabwärts des Partikelfilters,
einem stromabwärts des Partikelfilters ange¬ ordneten Partikelsensor zum Erfassen der im Abgas befindlichen restlichen Partikelmenge, und
einer Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, die von dem Differenzdrucksensor erfassten Differenzdrücke und die vom Partikelsensor erfassten Partikelmengen zu erhalten und ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit des Partikelsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
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