WO2018041502A1 - Verfahren zum ermitteln der messbereitschaft eines partikelsensors einer brennkraftmaschine - Google Patents

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particulate
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Sebastian Reiß
Michael Nienhoff
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Continental Automotive Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the measuring readiness of a particulate filter of an internal combustion ⁇ machine, in particular a method for determining the measuring readiness of a arranged in an exhaust line downstream of a particulate particle sensor during a particulate filter diagnosis.
  • Rußfilterung be regenerable filter, such as particulate filters, used to filter out a materiality ⁇ union part of the soot content of the exhaust gas and capture.
  • Soot sensors are required for the detection of soot, 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 particulate filter downstream Ruß- or. Particle sensor offers the opportunity to make an on-board diagnosis and also serves to ensure the correct operation of the exhaust aftertreatment system.
  • a downstream particle sensor indicates a signal that exceeds a particulate mass concentration in the exhaust gas downstream of a particulate filter a predetermined threshold, this may indicate, for example, a defect of the particulate filter.
  • a particle sensor such. As an electrostatic particle sensor, only then provide further processable signals and is accordingly ready to measure, if this has a predetermined particle pre-loading.
  • the measuring readiness of a particle sensor can not be determined satisfactorily in real measuring operation, so that a plausibility check of the signal of the particle filter can not be carried out.
  • a plausibility check of the signal of the particle filter can not be carried out.
  • the particle pre-loading of particle sensors and thus also the measuring readiness of the particle sensor on the basis of the measured Electricity to be determined.
  • the disadvantage here it is that of an intact particle filter the necessary Pellevorbeladung the particle sensor is not reached and thus no par ⁇ tikelfilterdiagnose can be performed.
  • the invention is based essentially the idea present during operation of the internal combustion engine, in particular during a particulate diagnosis, in the exhaust gas a downstream of a particulate filter theoretical Pumblemassen- concentration value at least partially based on loading ⁇ operating parameters of the engine, and assuming a predetermined particle filter efficiency to be determined and this continuously determined theoretical particulate mass concentration values in time integration to determine a downstream of the particulate filter in the exhaust gas that has passed theoretical particle mass ⁇ total value. If the calculated theoretical mass of particles total value exceeds a predetermined mass of particles overall threshold value, it can be assumed that the particle sensor has reached its required Pumblevorbeladung, so that the signals supplied by the Parti ⁇ angle sensor are marked as valid and can be used for further processing particulate diagnosis.
  • the P are estimated by using the determined operating parameters of the internal combustion engine, respectively, and integrated to determine the theoretical particle mass total value over time by means of a model.
  • the theoretical time can be estimated or determined, at which the particle sensor has the necessary pre-charge. In particular, this is based on a particle filter arranged upstream of the particle sensor, which has a predetermined efficiency.
  • the chronologically constant geometry of the exhaust pipe at the position of the particle sensor is taken into account. More particularly, the ration is integrated P
  • the inventive method is preferably carried out at each cold start of the internal combustion engine.
  • a cold start of the internal combustion engine can be determined, for example, by the fact that the cooling water and / or exhaust gas flow temperature of the internal combustion engine is below a respective threshold value.
  • the inventive method is performed at the beginning of a particulate filter diagnostic to verify the Va ⁇ lidtician the particulate filter signals for the particulate filter ⁇ diagnosis.
  • a particle filter diagnosis is to determine whether the particulate filter is still working properly, ie, whether the particle filter efficiency is within a desired range and the particulate filter still captures enough particles from the exhaust gas.
  • a method for determining the measurement readiness of a particulate sensor of an internal combustion engine is disclosed a particulate filter configured to be disposed in an exhaust line of the internal combustion engine and to at least partially capture the particulate matter in the exhaust gas and having the particulate sensor disposed in the exhaust line downstream of the particulate filter and configured to generate a signal indicating a is located downstream of the particulate filter in the exhaust actual particle ⁇ mass concentration.
  • the method according to the invention has a determination of a theoretical particle mass concentration value in the exhaust gas downstream of the particulate filter based at least in part on operating parameters of the internal combustion engine and a predetermined particulate filter efficiency.
  • the theoretical particulate mass concentration value indicates a theoretical particulate mass concentration as downstream of the particulate filter in the exhaust gas on the assumption of the predetermined particulate filter efficiency.
  • the method according to the invention further comprises time-integrating the theoretical particle mass concentration value for determining a theoretical particle mass total flowed downstream of the particle filter in the exhaust gas and determining that the particle sensor is ready to measure when the total particle mass exceeds a predetermined particle mass threshold value.
  • Particle mass threshold value to a value at which the Par ⁇ tikelsensor has reached its particle pre-loading theoretically.
  • methods of the invention finds particular application during a particulate diagnosis because the particulate diagnosis can be made by using the Parti ⁇ kelsensorsignale.
  • the validity of the particle sensor signals for the particle filter diagnosis is checked by means of the method according to the invention.
  • the predetermined Pumblefilterwir- kung degree corresponds to a value at which the particulate filter just enough particles from the exhaust gas traps and thus the actual particulate matter concentration downstream of the particulate filter is below a legal threshold.
  • the predetermined efficiency particulate filter may correspond to a value at which the particulate filter just no longer captures a sufficient number of particles from the exhaust gas and consequently, the actual particle volume concentration ⁇ located downstream of the particulate filter above the statutory threshold.
  • a particulate filter having the predetermined particle filter efficiency can also be referred to as a boundary particle filter, since particulate filter become larger with an efficiency the predetermined particle filter efficiency can be determined to be functionally identical and diagnosed particulate filter decreases with an efficiency than the predetermined Pumblefil ⁇ ter Obersgrad as non-functional than or can.
  • the predetermined Pumblemas ⁇ senschwellenwert is dynamically adjusted in dependence on the operating state of the internal combustion engine. This means that when determining a predetermined operating state of the Internal combustion engine can be adjusted even during the time-integrating the theoretical particle mass concentration values of the particulate massteil ⁇ agreed threshold.
  • the predetermined particle mass threshold value can be increased, whereas with a fuel cut-off phase the predetermined particle mass threshold value can be reduced.
  • the dynamic decrementing of the predetermined Pumblemas ⁇ sen threshold therefore takes place, for example, that at a speed increase of the internal combustion engine to a speed greater than the speed threshold theoretically can be assumed that the thus generated higher flow speed of the exhaust gas in the exhaust line already accumulated in the particle sensor particle pre-loading at least partially eroded or blown out and thus a higher theoretical particle mass in the exhaust gas is necessary until the required particle pre-loading is reached again.
  • the total theoretical particle mass value determined by means of temporal integration of the theoretical particle mass concentration value is set to zero when the internal combustion engine is restarted. This happens is because after switching off the engine, the present still in the Parti ⁇ angle sensor Pellevorbeladung is blown out with a renewed switching on the internal combustion engine.
  • the time continuously determined theoretical particle kelmassenkonzentrationsonne be at least partially ba ⁇ sierend calculated on operating parameters of the internal combustion engine and a particle filter charge predetermined value or it averages ⁇ . For example, to determine a theoretical 0
  • Particle mass concentration value the flow of combustion introduced ⁇ injected fuel amount supplied to the combustion fresh air amount, the combustion temperature, the opening duration of the exhaust valve and / or the ignition timing used as operating parameters of the internal combustion engine.
  • a computer program for determining the measuring readiness of a particulate filter arranged in an exhaust line of an internal combustion engine is disclosed.
  • the computer program is to be ⁇ forms to carry out an inventive method, when executed on a data processing apparatus.
  • a computer program product comprising a computer readable medium and program code stored on the computer readable medium which, when executed on a computing unit, directs the arithmetic unit to perform a method of the invention.
  • a measurement readiness determination system for determining the readiness for measurement of a particle filter arranged in an exhaust line of an internal combustion engine.
  • the measurement readiness determination system has a particle sensor which is designed to be arranged in the exhaust line of the internal combustion engine downstream of the particle filter, and a control device, which is connected to the particle sensor and designed to carry out a method according to the invention.
  • Fig. 1 is a flow chart of a method according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic diagram of different
  • the Brennkraftma ⁇ machine includes a particulate filter arranged in the exhaust line and a disposed in the exhaust line downstream of the particulate filter particle sensor.
  • the particle filter is designed to at least partially capture the particles located in the exhaust gas so that they are not emitted into the environment.
  • the particle sensor is designed to deliver a signal which indicates the particulate mass concentration present in the exhaust gas line at the measuring point.
  • the method of FIG. 1 starts at step 100 and subsequently reaches step 110, in which it is queried whether the internal combustion engine is started cold. In this case, can be queried at game ⁇ as whether an ignition of the internal combustion engine ⁇ has been actuated and / or the cooling water and / or exhaust gas line temperature is below a respective predetermined threshold value.
  • step 110 If it is determined in step 110 that the internal combustion engine has been cold-started, the process proceeds to step 120. However, if it is determined in step 110 that the internal combustion engine has not been cold-started, the process goes directly to step 130.
  • step 120 it is determined whether particulate filter diagnosis of the particulate filter is necessary.
  • the particle filter diagnosis is necessary at any time according to OBD regulations, for example, and is also carried out continuously accordingly. In particular, the particulate filter diagnosis is carried out after each cold start of the internal combustion engine.
  • step 120 If it is determined in step 120 that no Pumblefil ⁇ terdiagnose is necessary, the process moves to step 180 and is ended. However, if it is determined in step 120 that a particulate filter diagnosis is to be performed, the process proceeds to step 130.
  • step 130 at least partially, based on operating parameters of the engine and determined on the assumption of a predetermined particulate loading value theoretically ⁇ diagrammatic particle mass concentration value.
  • the ⁇ the oretician particle mass concentration value indicates the downstream ⁇ Windine the particulate filter theoretically existing particulate mass concentration, assuming the predetermined particle filter efficiency at.
  • the theoretical P microparticle mass concentration value
  • the theoretical particle mass concentration value can be given in units of [mg / m 3 s].
  • the predetermined particulate filter efficiency corresponds to a value at which the particulate filter can be diagnosed as being just sufficiently functional. This means that the particle filter still a sufficient number of particles a ⁇ starts to meet legal regulations.
  • the predetermined particulate filter efficiency is in a range between about 70% and about 90%, preferably between about 75% and about 85%, and more preferably about 80%.
  • the determined in step 130 theoretical particle mass concentration value is temporally inte grated ⁇ for determining a theoretical particle mass total value.
  • the theoretical particle mass total value indicates the particle mass past the particle sensor over time, for example in the unit milligram [mg].
  • step 150 the theoretical total particulate mass value determined in step 140 is compared with a particulate mass threshold value. If it is determined in step 150 that the determined total mass of particulates is smaller than the particulate mass threshold value, the method proceeds to step 160, in which the particulate sensor is defined as not ready to measure, and then back to steps 120 and 130, in which time integration is continued. In step 160, it can thus be determined that the particle sensor has theoretically not yet reached its required particle pre-charge assuming the predetermined particle filter efficiency.
  • step 170 If it is determined that the particle is determined ⁇ mass total value is larger than the particle mass threshold value in step 150, the process moves to step 170 in which the par ⁇ tikelsensor is now defined as ready to measure.
  • step 170 it can be assumed that the particle sensor now has the required Pumblevorbeladung, since at least the predetermined threshold particle mass of particles flowed past the particle sensor and partly flowed into the Parti ⁇ angle sensor.
  • a measured particle sensor ready for measurement in step 170 can then be used for the particle filter diagnosis (see following description with reference to FIG. 2). Referring to FIG. 2, a total of four different cases or scenarios are shown in which each of the bar 10 indicates the actual particle pre-loading of the particle sensor over time and the bar 20 indicates the evaluation of the particle filter diagnostic function, in particular whether the particulate filter is working properly or not ,
  • the time t0 indicates the system start time at which, for example, the engine is cold-started.
  • the time t1 indicates the time at which the particle sensor is theoretically determined to be ready for measurement. That is, the determined assuming the predetermined Parti ⁇ kelfilter Weightsgrads theoretical Parti ⁇ kelmassengefelwert at time t has exceeded the predetermined Parti ⁇ kelmassenschwellenwert and thus can be assumed at the time tl that the particle sensor has reached its required Pumblevorbeladung.
  • the actual particle mass concentration in the exhaust gas is thus determined by means of the particle sensor and compared with the theoretical particle mass concentration at the time t1. If the actual Pumblemassenkonzentra- tion value less than or equal mass concentration value to the theoretical particle, the particle filter can be diagnosed as radio ⁇ tion efficient. But is the actual particle mass concentration value greater than the theoretical
  • the particulate filter can be diagnosed as non-functional. 1
  • the sensor is determined to be theoretically ready for measurement, ie, the particle sensor would have reached the necessary particle pre- charge on the basis of the theoretical calculation.
  • a signal is detected by the Parti ⁇ kelsensors that because of the P
  • the particle mass concentration actually present downstream of the particle filter is smaller than the theoretical particle mass concentration. This means that the particulate filter actually works better than theoretically assumed, so that the particulate filter can be diagnosed as functional.
  • Case 3 represents a limiting case in which the particulate filter can just be diagnosed as working properly.
  • the particle sensor actually reaches its required particle preloading precisely at the time t 1.
  • the particle filter can be just diagnosed as properly working in ⁇ play, at an efficiency of about 80%.
  • Case 4 illustrates a case in which the particulate filter operates with an efficiency of, for example, only 70%.
  • the particle sensor already reaches its particle sensor charge state at a time t3, which is earlier than the time t1. That is, in the Ab ⁇ actually gas line more particles are present as determined by means of the temporal integration of the particle mass concentration values theoretical total particle mass indicative value.
  • the particle sensor actually reaches its necessary Parti ⁇ kelvorloading before the time tl.
  • the particulate filter can be diagnosed as not functioning.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Messbereitschaft eines Partikelsensors einer Brennkraftmaschine während einer Partikelfilterdiagnose. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln eines theoretischen Partikelmassenkonzentrationswerts im Abgas stromabwärts eines Partikelfilters zumindest teilweise basierend auf Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und einem vorbestimmten Partikelfilterwirkungsgrad. Das Verfahren umfasst ferner ein zeitliches Integrieren des theoretischen Partikelmassenkonzentrationswerts zum Ermitteln eines stromabwärts des Partikelfilters im Abgas geströmten theoretischen Partikelmassengesamtwerts und ein Ermitteln, dass der Partikelsensor messbereit ist, wenn der Partikelmassengesamtwert einen vorbestimmten Partikelmassenschwellenwert überschreitet.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUM ERMITTELN DER MESSBEREITSCHAFT EINES PARTIKELSENSORS EINER BRENNKRAFTMASCHINE
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Messbereitschaft eines Partikelfilters einer Brennkraft¬ maschine, insbesondere ein Verfahren zum Ermitteln der Messbereitschaft eines in einem Abgasstrang stromabwärts eines Partikelfilters angeordneten Partikelsensors während einer Partikelfilterdiagnose .
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 sind 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 Abgas-Emissionsnormen flächendeckend für Kraftfahrzeuge mit Dieselmotoren erfüllen zu können, besteht die Notwendigkeit, preisgünstige Sensoren herzustellen, die den Rußgehalt im Abgasstrom des Kraftfahrzeugs zuverlässig messen.
Im Fall der Rußfilterung werden regenerierbare Filter, wie beispielsweise Partikelfilter, verwendet, die einen wesent¬ lichen 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 . Wenn ein nachgeschalteter Partikelsensor ein Signal anzeigt, das eine Partikelmassenkonzentration im Abgas stromabwärts eines Partikelfilters eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, kann dies beispielsweise auf einen Defekt des Partikelfilters hinweisen. Jedoch kann ein Partikelsensor, wie z. B. ein elektrostatischer Partikelsensor, erst dann weiterverarbeitbare Signale liefern und ist entsprechend messbereit, wenn dieser eine vorbestimme Partikelvorbeladung aufweist.
Derzeit kann die Messbereitschaft eines Partikelsensors im realen Messbetrieb nicht zufriedenstellend ermittelt werden, so dass eine Plausibilisierung des Signals des Partikelfilters nicht durchgeführt werden kann. Beispielsweise gibt es Versuche, die Partikelvorbeladung von Partikelsensoren und somit auch die Messbereitschaft des Partikelsensors anhand des gemessenen Stroms zu ermitteln. Nachteilig dabei ist es aber, dass bei einem intakten Partikelfilter die notwendige Partikelvorbeladung des Partikelsensors nicht erreicht wird und folglich keine Par¬ tikelfilterdiagnose durchgeführt werden kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem zuverlässig die Messbereitschaft eines Partikelsensors während einer Partikelfil¬ terdiagnose ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß unabhängigem Anspruch 1, einem Computerprogramm gemäß Anspruch 8, einem Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 9 und einem Messbe¬ reitschaftsermittlungssystem gemäß Anspruch 10 gelöst. Be- vorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zugrunde, während eines Betriebs der Brennkraftmaschine, insbesondere während einer Partikelfilterdiagnose, im Abgas einen stromabwärts eines Partikelfilters vorliegenden theoretischen Partikelmassen- konzentrationswert zumindest teilweise basierend auf Be¬ triebsparametern der Brennkraftmaschine und unter der Annahme eines vorbestimmten Partikelfilterwirkungsgrads zu ermitteln und diese kontinuierlich ermittelten theoretischen Partikel- massenkonzentrationswerte zum Ermitteln eines stromabwärts des Partikelfilters im Abgas geströmten theoretischen Partikel¬ massengesamtwerts zeitlich zu integrieren. Wenn der ermittelte theoretische Partikelmassengesamtwert einen vorbestimmten Partikelmassengesamtschwellenwert überschreitet, kann davon ausgegangen werden, dass der Partikelsensor seine notwendige Partikelvorbeladung erreicht hat, so dass die von dem Parti¬ kelsensor gelieferten Signale als valide gekennzeichnet werden und zur weiteren Verarbeitung zur Partikelfilterdiagnose verwendet werden können. Somit werden mittels eines Modells die Partikelmassenkon¬ zentrationen unter Heranziehung der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine abgeschätzt bzw. ermittelt und zum Ermitteln des theoretischen Partikelmassengesamtwerts über der Zeit integriert. Damit kann der theoretische Zeitpunkt abgeschätzt bzw. ermittel werden, an dem der Partikelsensor die notwendige Vorbeladung aufweist . Insbesondere wird hierzu ein stromaufwärts des Partikelsensors angeordneter Partikelfilter zugrunde ge- legt, der einen vorbestimmten Wirkungsgrad aufweist.
Bei dem zeitlichen Integrieren wird neben dem theoretischen Partikelmassenkonzentrationswert auch die zeitlich konstante Geometrie des Abgasrohrs an der Position des Partikelsensors berücksichtigt. Insbesondere wird die Partikelmassenkonzent¬ ration mittels der Geometrie des Abgasrohrs umgerechnet und dann zeitlich integriert.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise bei jedem Kaltstart der Brennkraftmaschine durchgeführt. Ein Kaltstart der Brennkraftmaschine kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, dass die Kühlwasser- und/oder Abgasstrangtemperatur der Brennkraftmaschine unterhalb eines jeweiligen Schwellenwerts liegt. Insbesondere wird das erfindungsgemäße Verfahren zu Beginn einer Partikelfilterdiagnose durchgeführt, um die Va¬ lidität der Partikelfiltersignale für die Partikelfilter¬ diagnose zu überprüfen. Bei einer Partikelfilterdiagnose soll bestimmt werden, ob der Partikelfilter noch ordnungsgemäß arbeitet, d. h. ob der Partikelfilterwirkungsgrad innerhalb eines gewünschten Bereichs liegt und der Partikelfilter noch ausreichend viele Partikel aus dem Abgas einfängt.
Folglich ist ein Verfahren zum Ermitteln der Messbereitschaft eines Partikelsensors einer Brennkraftmaschine offenbart, die einen Partikelfilter, der dazu ausgebildet ist, in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordnet zu werden und die sich im Abgas befindlichen Partikel zumindest teilweise ein- zufangen, und den Partikelsensor aufweist, der im Abgasstrang stromabwärts des Partikelfilters angeordnet und dazu ausgebildet ist, ein Signal zu erzeugen, das eine sich stromabwärts des Partikelfilters im Abgas befindliche tatsächliche Partikel¬ massenkonzentration anzeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren weist ein Ermitteln eines theoretischen Partikelmassenkon- zentrationswerts im Abgas stromabwärts des Partikelfilters zumindest teilweise basierend auf Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und einem vorbestimmten Partikelfilterwirkungsgrad auf. Der theoretische Partikelmassenkonzentra- tionswert zeigt eine als stromabwärts des Partikelfilters im Abgas befindliche theoretische Partikelmassenkonzentration unter der Annahme des vorbestimmten Partikelfilterwirkungsgrads an. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner ein zeitliches Integrieren des theoretischen Partikelmassenkonzentrations- werts zum Ermitteln eines stromabwärts des Partikelfilters im Abgas geströmten theoretischen Partikelmassengesamtwerts und ein Ermitteln, dass der Partikelsensor messbereit ist, wenn der Partikelmassengesamtwert einen vorbestimmten Partikelmassenschwellenwert überschreitet. Mit dem Ermitteln des theoretischen Partikelmassengesamtwerts unter der Annahme des vorbestimmten Partikelfilterwirkungsgrads kann die stromabwärts des Partikelfilters geströmte theoretische Partikelmasse abgeschätzt bzw. ermittelt werden und folglich eine Aussage über die theoretische Partikelvorbeladung des Partikelsensors ermöglichen. Dabei weist der vorbestimmte
Partikelmassenschwellenwert einen Wert auf, bei dem der Par¬ tikelsensor seine Partikelvorbeladung theoretisch erreicht hat. Insbesondere findet das erfindungsgemäße Verfahren während einer Partikelfilterdiagnose eine spezifische Anwendung, da die Partikelfilterdiagnose unter Heranziehung der Parti¬ kelsensorsignale erfolgen kann. Hierzu wird mittels des er- findungsgemäßen Verfahrens die Validität der Partikelsensorsignale für die Partikelfilterdiagnose überprüft.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht der vorbestimmte Partikelfilterwir- kungsgrad einem Wert, bei dem der Partikelfilter gerade noch ausreichend viele Partikel aus dem Abgas einfängt und folglich die tatsächliche Partikelmengenkonzentration stromabwärts des Partikelfilters unterhalb eines gesetzlichen Schwellenwerts liegt. In einer alternativen Ausgestaltung kann der vorbestimmte Partikelfilterwirkungsgrad einem Wert entsprechen, bei dem der Partikelfilter gerade nicht mehr ausreichend viele Partikel aus dem Abgas einfängt und folglich die tatsächliche Partikel¬ mengenkonzentration stromabwärts des Partikelfilters oberhalb des gesetzlichen Schwellenwerts liegt.
Ein Partikelfilter, der den vorbestimmten Partikelfilterwirkungsgrad aufweist, kann auch als Grenzpartikelfilter bezeichnet werden, da Partikelfilter mit einem Wirkungsgrad größer als oder gleich dem vorbestimmten Partikelfilterwirkungsgrad als funktionstüchtig bestimmt werden können und Partikelfilter mit einem Wirkungsgrad kleiner als der vorbestimmte Partikelfil¬ terwirkungsgrad als nicht funktionstüchtig diagnostiziert werden können. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der vorbestimmte Partikelmas¬ senschwellenwert in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine dynamisch angepasst. Das heißt, dass bei einem Ermitteln eines vorbestimmten Betriebszustands der Brennkraftmaschine noch während dem zeitlichen Integrieren der theoretischen Partikelmassenkonzentrationswerte der vorbe¬ stimmte Partikelmassenschwellenwert angepasst werden kann. Beispielsweise kann bei einer Drehzahlerhöhung der Brenn- kraftmaschine über einen vorbestimmten Drehzahlschwellenwert der vorbestimmte Partikelmassenschwellenwert vergrößert werden, wohingegen bei einer Schubabschaltungsphase der vorbestimmte Partikelmassenschwellenwert verringert werden kann. Das dynamische Dekrementieren des vorbestimmten Partikelmas¬ senschwellenwerts erfolgt deshalb, dass beispielsweise bei einer Drehzahlerhöhung der Brennkraftmaschine auf eine Drehzahl größer als der Drehzahlschwellenwert theoretisch davon ausgegangen werden kann, dass durch die dadurch erzeugt höhere Strö- mungsgeschwindigkeit des Abgases im Abgasstrang die bereits im Partikelsensor angesammelte Partikelvorbeladung zumindest teilweise wieder abgetragen bzw. herausgeblasen wird und somit eine höhere theoretische Partikelmasse im Abgas nötig ist, bis wiederum die erforderliche Partikelvorbeladung erreicht ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der mittels zeitlicher Integration des theoretischen Partikelmassenkonzentrationswerts ermittelte theoretische Partikelmassengesamtwert bei einem Neustart der Brennkraftmaschine auf null gesetzt. Dies geschieht deshalb, da nach Abschalten der Brennkraftmaschine die noch im Parti¬ kelsensor vorliegende Partikelvorbeladung bei einem erneuten Einschalten der Brennkraftmaschine ausgeblasen wird. Die zeitlich kontinuierlich ermittelten theoretischen Parti- kelmassenkonzentrationswerte werden zumindest teilweise ba¬ sierend auf Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und einem vorbestimmten Partikelfilterbeladungswert berechnet bzw. er¬ mittelt. Beispielsweise wird zur Ermittlung eines theoretischen 0
o
Partikelmassenkonzentrationswerts die zur Verbrennung einge¬ spritzte Kraftstoffmenge, die zur Verbrennung zugeführte Frischluftmenge, die Verbrennungstemperatur, die Öffnungsdauer des Abgasventils und/oder den Zündungszeitpunkt als Be- triebsparameter der Brennkraftmaschine herangezogen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm zum Ermitteln der Messbereitschaft eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Par- tikelfilters offenbart. Das Computerprogramm ist dazu ausge¬ bildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren bei seiner Ausführung auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt aufweisend ein computerlesbares Medium und auf dem computerlesbaren Medium abgespeicherten Programmcode offenbart, der, wenn er auf einer Recheneinheit ausgeführt wird, die Recheneinheit anleitet, ein erfindungsgemäßes Verfahren aus zuführen .
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Messbereitschaftsermittlungssystem zum Ermitteln der Messbereitschaft eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters offenbart. Das Messbereit- schaftsermittlungssystem weist einen Partikelsensor, der dazu ausgebildet ist, im Abgasstrang der Brennkraftmaschine stromabwärts des Partikelfilters angeordnet zu werden, und eine Steuervorrichtung auf, die mit dem Partikelsensor verbunden und dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszu- führen.
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 Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt, und Fig. 2 ein schematisches Diagramm von unterschiedlichen
Fällen des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
Im Folgenden wird beispielhaft ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ermitteln der Messbereitschaft eines Partikelsensors während einer Partikelfilterdiagnose dargestellt. Die Brennkraftma¬ schine weist einen im Abgasstrang angeordneten Partikelfilter und einen im Abgasstrang stromabwärts des Partikelfilters angeordneten Partikelsensor auf. Der Partikelfilter ist dazu ausgebildet, die sich im Abgas befindlichen Partikel zumindest teilweise einzufangen, damit diese nicht in die Umgebung ab¬ gegeben werden. Der Partikelsensor ist dazu ausgebildet, ein Signal zu liefer, das die sich im Abgasstrang an der Messstelle befindliche Partikelmassenkonzentration anzeigt. Das Verfahren der Fig. 1 startet am Schritt 100 und gelangt anschließend zum Schritt 110, bei dem abgefragt wird, ob die Brennkraftmaschine kalt gestartet wird. Dabei kann bei¬ spielsweise abgefragt werden, ob eine Zündung der Brenn¬ kraftmaschine betätigt worden ist und/oder die Kühlwasser- und/oder Abgasstrangtemperatur unterhalb eines jeweiligen vorbestimmten Schwellenwerts liegt.
Wenn im Schritt 110 bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschine kalt bzw. überhaupt gestartet worden ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 120. Wird jedoch im Schritt 110 bestimmt, dass die Brennkraftmaschine nicht kaltgestartet wurde, gelangt das Verfahren direkt zum Schritt 130. Im Schritt 120 wird bestimmt, ob eine Partikelfilterdiagnose des Partikelfilters notwendig ist. Die Partikelfilterdiagnose ist beispielsweise gemäß OBD-Vorschriften jederzeit notwendig und wird auch entsprechend kontinuierlich durchgeführt. Insbe- sondere wird die Partikelfilterdiagnose nach jedem Kaltstart der Brennkraftmaschine durchgeführt.
Wenn im Schritt 120 bestimmt wird, dass keine Partikelfil¬ terdiagnose notwendig ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 180 und wird beendet. Wenn jedoch im Schritt 120 bestimmt wird, dass eine Partikelfilterdiagnose durchgeführt werden soll, gelangt das Verfahren zum Schritt 130.
Im Schritt 130 wird zumindest teilweise basierend auf Be- triebsparametern der Brennkraftmaschine und unter der Annahme eines vorbestimmten Partikelfilterbeladungswert ein theore¬ tischer Partikelmassenkonzentrationswert ermittelt. Der the¬ oretische Partikelmassenkonzentrationswert gibt die stromab¬ wärts des Partikelfilters theoretisch vorhandene Partikel- massenkonzentration unter der Annahme des vorbestimmten Partikelfilterwirkungsgrads an. Der theoretische Partikelmas- senkonzentrationswert wird vorzugsweise in der Einheit Mil¬ ligramm pro Kubikmeter [mg/m3] angegeben. Alternativ kann der theoretische Partikelmassenkonzentrationswert in der Einheit [mg/m3s] angegeben werden.
Der vorbestimmte Partikelfilterwirkungsgrad entspricht dabei einem Wert, bei dem der Partikelfilter als gerade noch ausreichend funktionstüchtig diagnostiziert werden kann. Das heißt, dass der Partikelfilter noch ausreichend viele Partikel ein¬ fängt, um gesetzlichen Regularien gerecht zu werden. Beispielsweise liegt der vorbestimmte Partikelfilterwirkungsgrad in einem Bereich zwischen ungefähr 70 % und ungefähr 90 %, bevorzugt zwischen ungefähr 75 % und ungefähr 85 % und beträgt noch bevorzugter ungefähr 80 %.
Im darauffolgenden Schritt 140 wird der im Schritt 130 ermittelte theoretische Partikelmassenkonzentrationswert zum Ermitteln eines theoretischen Partikelmassengesamtwerts zeitlich inte¬ griert. Der theoretische Partikelmassengesamtwert gibt dabei die über die Zeit am Partikelsensor vorbeigeströmte Partikelmasse an, beispielsweise in der Einheit Milligramm [mg] .
Im Schritt 150 wird der im Schritt 140 ermittelte theoretische Partikelmassengesamtwert mit einem Partikelmassenschwellenwert verglichen. Wird im Schritt 150 bestimmt, dass der ermittelte Partikelmassengesamtwert kleiner als der Partikelmassen- Schwellenwert ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 160, in dem der Partikelsensor als noch nicht messbereit definiert wird, und anschließend wieder zurück zu den Schritten 120 und 130, in denen die zeitliche Integration fortgesetzt wird. Im Schritt 160 kann also festgelegt werden, dass der Partikelsensor unter der Annahme des vorbestimmten Partikelfilterwirkungsgrads seine notwendige Partikelvorbeladung theoretisch noch nicht erreicht hat.
Wird im Schritt 150 bestimmt, dass der ermittelte Partikel¬ massengesamtwert größer als der Partikelmassenschwellenwert ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 170, in dem der Par¬ tikelsensor nunmehr als messbereit definiert wird. Im Schritt 170 kann angenommen werden, dass der Partikelsensor nun die erforderliche Partikelvorbeladung aufweist, da mindestens der vorbestimmte Partikelmassenschwellenwert an Partikeln am Partikelsensor vorbeigeströmt und teilweise in den Parti¬ kelsensor eingeströmt sind. Ein im Schritt 170 bestimmter messbereiter Partikelsensor kann anschließend für die Partikelfilterdiagnose verwendet werden (siehe folgende Beschreibung mit Verweis auf die Fig. 2) . Unter Verweis auf die Fig. 2 sind insgesamt vier unterschiedliche Fälle bzw. Szenarien dargestellt, bei denen jeweils der Balken 10 die tatsächliche Partikelvorbeladung des Partikelsensors gegenüber der Zeit angibt und der Balken 20 die Auswertung der Partikelfilterdiagnosefunktion angibt, insbesondere ob der Partikelfilter ordnungsgemäß arbeitet oder nicht.
In der Fig. 2 zeigt der Zeitpunkt tO den Systemstartzeitunkt an, an dem beispielsweise die Brennkraftmaschine kaltgestartet wird. Der Zeitpunkt tl zeigt denjenigen Zeitpunkt an, an dem der Partikelsensor theoretisch als messbereit bestimmt wird. Das heißt, dass der unter der Annahme des vorbestimmten Parti¬ kelfilterwirkungsgrads ermittelte theoretische Parti¬ kelmassengesamtwert am Zeitpunkt tl den vorbestimmten Parti¬ kelmassenschwellenwert überschritten hat und folglich am Zeitpunkt tl davon ausgegangen werden kann, dass der Partikelsensor seine notwendige Partikelvorbeladung erreicht hat.
Ab dem Zeitpunkt tl wird also mittels des Partikelsensors die tatsächliche Partikelmassenkonzentration im Abgas bestimmt und mit der theoretischen Partikelmassenkonzentration zum Zeitpunkt tl verglichen. Ist der tatsächliche Partikelmassenkonzentra- tionwert kleiner als oder gleich dem theoretischen Partikel- massenkonzentrationswert , kann der Partikelfilter als funk¬ tionstüchtig diagnostiziert werden. Ist aber der tatsächliche Partikelmassenkonzentrationwert größer als der theoretische
Partikelmassenkonzentrationswert , kann der Partikelfilter als nicht funktionstüchtig diagnostiziert werden. 1
Im Fall 1 wird davon ausgegangen, dass ein mit einem tatsächlichen Wirkungsgrad von 100 % arbeitender Partikelfilter vorliegt. Folglich erreicht der Partikelsensor in diesem Fall 1 tatsächlich nie die notwendige Partikelvorbeladung, da davon ausgegangen werden kann, dass der Partikelfilter bereits sämtliche Rußpartikel eingefangen hat.
Am Zeitpunkt tl wird jedoch unter der Annahme des vorbestimmten Partikelfilterwirkungsgrads der Sensor als theoretisch mess¬ bereit bestimmt, d. h. dass der Partikelsensor aufgrund der theoretischen Berechnung die notwendige Partikelvorbeladung erreicht hätte. An diesem Zeitpunkt wird mittels des Parti¬ kelsensors ein Signal erfasst, dass wegen des Partikelfil¬ terwirkungsgrad von 100 % in diesem Fall eins ein sehr geringes Signal ist. Genauer gesagt kann an diesem Zeitpunkt tl ausgesagt werden, dass der Partikelsensor unter der Annahme des Grenzfilterwirkungsgrads, der kleiner als der Partikelfilterwirkungsgrad des Falls 1 ist, zwar theoretisch die notwendige Partikelvorbeladung erreicht hat, aber tatsächlich jedoch nicht erreicht hat.
Folglich kann darauf geschlossen werden, dass die stromabwärts des Partikelfilters tatsächlich vorliegende Partikelmassen¬ konzentration kleiner als die theoretische Partikelmassen- konzentration . Das bedeutet, dass der Partikelfilter tatsächlich besser arbeitet als theoretisch angenommen, so dass der Partikelfilter als funktionstüchtig diagnostiziert werden kann.
Im Fall 2 wird davon ausgegangen, dass ein Partikelfilter mit einem Wirkungsgrad von ungefähr 90 % vorliegt. Bei dem Balken 10 des Falles 2 kann gesehen werden, dass der Partikelsensor seine zur ordnungsgemäßen Messung erforderliche Partikelvorbeladung bei einem Zeitpunkt t2 tatsächlich erreicht. Da jedoch der Zeitpunkt t2 zeitlich nach dem Zeitpunkt tl liegt, kann bereits zum Zeitpunkt tl der Partikelfilter als ordnungsgemäß diag¬ nostiziert werden.
Der Fall 3 stellt einen Grenzfall dar, bei dem der Partikelfilter gerade noch als ordnungsgemäß arbeitend diagnostiziert werden kann. Insbesondere kann im Fall 3 der Fig. 2 anhand des Balkens 10 gesehen werden, dass genau zum Zeitpunkt tl der Partikelsensor seine erforderliche Partikelvorbeladung auch tatsächlich erreicht. Somit kann zum Zeitpunkt tl der Partikelfilter gerade noch als ordnungsgemäß arbeitend diagnostiziert werden, bei¬ spielsweise bei einem Wirkungsgrad von ungefähr 80 %.
Der Fall 4 stellt einen Fall dar, bei dem der Partikelfilter mit einem Wirkungsgrad von beispielsweise nur noch 70 % arbeitet. In diesem Fall 4 erreicht der Partikelsensor seinen Partikel- sensorbeladungszustand bereits bei einem Zeitpunkt t3, der zeitlich vor dem Zeitpunkt tl liegt. Das heißt, dass im Ab¬ gasstrang tatsächlich mehr Partikel vorliegen als der mittels zeitlicher Integration der Partikelmassenkonzentrationswerte ermittelte theoretische Partikelmassengesamtwert anzeigt.
Folglich erreicht der Partikelsensor seine notwendige Parti¬ kelvorbeladung tatsächlich vor dem Zeitpunkt tl. Somit kann am Zeitpunkt tl der Partikelfilter als nicht funktionstüchtig diagnostiziert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln der Messbereitschaft eines Partikelsensors einer Brennkraftmaschine während einer Partikelfilterdiagnose, wobei die Brennkraftmaschine einen
Partikelfilter, der dazu ausgebildet ist, in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordnet zu werden und die sich im Abgas befindlichen Partikel zumindest teilweise einzufangen, und den Partikelsensor aufweist, der im Abgasstrang stromabwärts des Partikelfilters angeordnet und dazu ausgebildet ist, ein Signal zu erzeugen, das eine sich stromabwärts des Partikelfilters im Abgas befindliche tatsächliche Partikelmassenkonzentration anzeigt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Ermitteln eines theoretischen Partikelmassen- konzentrationswerts im Abgas stromabwärts des Partikelfilters zumindest teilweise basierend auf Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und einem vorbestimmten Partikelfilterwirkungsgrad, wobei der theoretische Partikelmassenkonzent- rationswert eine als stromabwärts des Partikelfilters im Abgas befindliche theoretische Partikelmassenkonzentration unter der Annahme des vorbestimmten Partikelfilterwirkungsgrads anzeigt, zeitliches Integrieren des theoretischen Par- tikelmassenkonzentrationswerts zum Ermitteln eines stromabwärts des Partikelfilters im Abgas geströmten theoretischen Parti- kelmassengesamtwerts , und
Ermitteln, dass der Partikelsensor für die Partikelfilterdiagnose messbereit ist, wenn der Partikelmas¬ sengesamtwert einen vorbestimmten Partikelmassenschwellenwert überschreitet .
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Partikelfilterwirkungsgrad einem Wert entspricht, bei dem der Partikelfilter noch ausreichend viele Partikel aus dem Abgas einfängt und die tatsächliche Partikelmengenkonzentration stromabwärts des Partikelfilters unterhalb eines gesetzlichen Schwellenwerts liegt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorbestimmte Partikelmassenschwellenwert einem Wert entspricht, bei dem angenommen werden kann, dass der Partikelsensor unter der Annahme des vorbestimmten Partikelfilterwirkungsgrads nach dem Vorbeiströmen dieser Partikelmasse seine vorbestimmte Partikelvorbeladung erreicht hat.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorbestimmte Partikelmassenschwellenwert in Abhängigkeit des Betriebszustands der Brennkraftmaschine dy¬ namisch angepasst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei bei einer Drehzahlerhöhung der Brennkraftmaschine der vorbestimmte Partikelmassenschwellenwert dynamisch vergrößert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mittels zeitlicher Integration des theo¬ retischen Partikelmassenkonzentrationswerts ermittelte theo¬ retische Partikelmassengesamtwert bei einem Neustart der Brennkraftmaschine auf null gesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zum Ermitteln eines theoretischen Parti- kelmassenkonzentrationswert verwendeten Betriebsparameter der Brennkraftmaschine die zur Verbrennung eingespritzte Kraft¬ stoffmenge, die zur Verbrennung zugeführte Frischluftmenge, die Verbrennungstemperatur, die Öffnungsdauer des Abgasventils und/oder den Zündungszeitpunkt aufweisen.
8. Computerprogramm zum Ermitteln der Messbereitschaft eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters, wobei das Computerprogramm dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche bei seiner Ausführung auf einer Datenverarbeitungs¬ vorrichtung durchzuführen.
9. Computerprogrammprodukt aufweisend ein compu¬ terlesbares Medium und auf dem computerlesbaren Medium abgespeicherten Programmcode, der, wenn er auf einer Recheneinheit ausgeführt wird, die Recheneinheit anleitet, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
10. Messbereitschaftsermittlungssystem zum Ermitteln der Messbereitschaft eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters, mit:
einem Partikelsensor, der dazu ausgebildet ist, im Abgasstrang der Brennkraftmaschine stromabwärts des Par¬ tikelfilters angeordnet zu werden, und
einer Steuervorrichtung, die mit dem Partikelsensor verbunden und dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
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