DE102006062515A1 - Überwachung der Arbeitsweise eines Partikelfilters - Google Patents
Überwachung der Arbeitsweise eines Partikelfilters Download PDFInfo
- Publication number
- DE102006062515A1 DE102006062515A1 DE102006062515A DE102006062515A DE102006062515A1 DE 102006062515 A1 DE102006062515 A1 DE 102006062515A1 DE 102006062515 A DE102006062515 A DE 102006062515A DE 102006062515 A DE102006062515 A DE 102006062515A DE 102006062515 A1 DE102006062515 A1 DE 102006062515A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- exhaust gas
- particulate filter
- concentration
- internal combustion
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus
- F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/0231—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using special exhaust apparatus upstream of the filter for producing nitrogen dioxide, e.g. for continuous filter regeneration systems [CRT]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/029—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/04—Filtering activity of particulate filters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
- F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/08—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a pressure sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/14—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
- F02D2200/0812—Particle filter loading
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
Bei
einem Verfahren zur Überwachung der Arbeitsweise eines
in einem Abgasmassenstrom in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors,
insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, angeordneten Partikelfilters
ist vorgesehen, das stromab des Partikelfilters die Konzentration
zumindest einer der Abgaskomponenten NO und NO2 im Abgasmassenstrom
gemessen und aus der gemessenen Konzentration ein Beladungszustand
des Partikelfilters bestimmt wird. Dem Beladungszustand kann ein
Diagnosewert zugeordnet werden. Die Erfindung betrifft auch eine
Vorrichtung zur Überwachung der Arbeitsweise eines in einem
Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters
zur Durchführung des Verfahrens.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Arbeitsweise eines Partikelfilters, jeweils gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
- In handelsüblichen Fahrzeugen eingesetzte Dieselkraftmaschinen sind üblicherweise mit Partikelfiltern ausgerüstet, um Partikel aus dem Abgas herauszufiltern. Der Begriff Partikel wird als Überbegriff für alle festen oder flüssigen, mit einem Gasstrom getragenen Teilchen verwendet. Partikel aus einer dieselmotorischen Verbrennung sind neben Rußpartikel noch als Tröpfchen aus Kohlewasserstoffen oder Säuren, Aschepartikel und Metallabrieb ausgebildet. Partikelfilter können nach dem Stand der Technik durch Regenerationsmaßnahmen nach ihrer Beladung mit Partikeln gereinigt bzw. regeneriert und wieder verwendet werden. Zur Bestimmung des optimalen Regenerationszeitpunktes ist es erforderlich, den Beladungszustand des Dieselpartikelfilters mit Ruß zu ermitteln. Auch aus Gründen des Bauteilschutzes des Filters ist eine Ermittlung des Beladungszustands des Dieselpartikelfilters unerlässlich, da bei einer zu hohen Beladung mit Russ bei der Regeneration unzulässig hohe Spitzentemperaturen auf dem Filter auftreten können.
- Üblicherweise wird der Beladungszustand des Dieselpartikelfilters mittels einer Gegendruck- oder Differenzdruckmessung ermittelt, welcher ein Unterschied zwischen einem Druck stromauf und stromab des Dieselpartikelfilters zugrunde gelegt wird.
- Beispielsweise ist aus der
EP 0 678 154 B1 ein Gegendruck-Anzeigegerät für Abgasfilter in Abgassystemen eines Dieselmotors bekannt, das einen im Abgasstrom angeordneten Drucksensor aufweist, der mit einem Komparator verbunden ist, in dem ein für die volle Beladung des Partikelfilters charakteristischer Druckwert eingestellt ist. Wird dieser voreingestellte Druckwert für eine vorgebbare Zeit überschritten, dann wird eine Anzeige über den vollen Beladungszustand des Partikelfilters erzeugt. - Aus der Offenlegungsschrift
DE 101 02 491 A1 beispielsweise ist eine Vorrichtung im Abgassystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines solchen mit Abgasrückführung, zur Prüfung der Belastung des Abgasstroms mit Rußpartikeln, mit einem Sensor bekannt. Als Sensor ist ein vor oder hinter dem Rußpartikelfilter vom Abgasstrom beaufschlagter, sich in Abhängigkeit von der Dauer des Motorenbetriebs immer stärker mit Rußpartikeln bedeckender, temperaturabhängiger Widerstand in Form eines Heißleiters oder eines Kaltleiters vorgeschlagen. Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung soll nicht nur die Belastung des Abgasstroms mit Rußpartikeln festgestellt werden, sondern auch des aus dem Rußpartikelfilter heraustretenden Abgasstroms. Insbesondere soll der optimale Zeitpunkt zum Austausch des Rußpartikelfilters festgestellt werden. - Eine aus der
DE 40 41 917 A1 bekannte Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen enthält einen in einem Abgaskanal angeordneten Partikelfilter und Sensoren zum Erfassen von Parametern, die einen Bezug zu der Rate und/oder der Menge der im Filter gesammelten Partikel und den Filterzuständen haben, sowie eine Einrichtung, mit der aus den Sensorsignalen die gesammelte und/oder abgebrannte Partikelmenge bestimmt wird. Wenn eine Regenerierung erforderlich wird, wird die Filtertemperatur auf einen Wert erhöht, bei dem die Partikel abbrennen. - Bei den Konzepten zur Beladungserkennung über einen Differenzdrucksensor, der den Druckabfall über dem Partikelfilter erfasst und in Abhängigkeit von dem Wert des Gegendrucks den Beladungszustand des Partikelfilters erfasst, ist die Beladungerkennung von diversen Motorbetriebsparametern empfindlich abhängig. Hierzu zählen insbesondere der Abgasmassenstrom, die Abgastemperatur, Druckschwingungen und Pulsationen im Abgasstrang sowie in den Messleitungen des Differenzdrucksensors sowie Abstell- bzw. Parkingeffekte. Mit den Abstell- bzw. Parkingeffekten wird das Auftreten vom Zuständen mit niedrigen Differenzdrücken durch Ab- und Wiederanstellen des Motors, bezeichnet. Beispielsweise kann ferner ein Bruch oder ein Durchbrennen des Filtermaterials zu einem niedrigeren Druckgefälle durch auftretende Leckagen im Filtermaterial führen, was durch die Differenzdruckmessung fälschlicherweise als unbeladener Filter interpretiert werden würde.
- Die erwähnten Einflussfaktoren erschweren eine genaue und reproduzierbare Beladungserkennung des Partikelfilters nach der Differenzdruckmethode.
- Um eine erhöhte Genauigkeit bei der Beladungserkennung mit dem Differenzdruckverfahren zu erreichen, ist bereits vorgeschlagen worden, weitere Betriebsparameter zur Bestimmung des Beladungszustandes des Partikelfilters sowie zur Erkennung einer Regenerationsnotwendigkeit heranzuziehen. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von einem gefahrenen Streckenintervall sowie der verbrauchten Kraftstoffmenge eine Regenerationsmaßnahme eingeleitet werden. Da jedoch bis jetzt weder aus der gefahrenen Strecke noch aus der verbrauchten Kraftstoffmenge ein direkter Rückschluss auf die in dem Filter eingetragene Rußmenge möglich ist, besteht die Gefahr der Einleitung von überflüssigen Regenerationen, die zu einem unnötigen Kraftstoffmehrverbrauch führen. Andererseits kann eine ungenaue Beladungserfassung auch zu einer Überladung des Partikelfilters mit Ruß führen. Bei einer anschließenden Regeneration kann dies zur Zerstörung des Filters aufgrund von zu hohen spitzen Temperaturen führen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik und die Schaffung eines Verfahrens sowie einer Vorrichtung mit der eine genaue Überwachung der Arbeitsweise eines Partikelfilters erreicht werden kann und die insbesondere Gegendruck unabhängig ist.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung der Arbeitsweise eines Partikelfilters wird stromab des Partikelfilters die Konzentration zumindest einer der Abgaskomponenten NO und NO2 in Abgasmassenstrom gemessen und aus der gemessenen Konzentration ein Funktionszustand und/oder Beladungszustand des Partikelfilters mit Ruß bestimmt. Die Erfindung macht sich zunutze, dass auf bzw. in einem Partikelfilter eine kontinuierliche Oxidation der Rußpartikel durch im Abgas vorhandenes Stickstoffdioxid (NO2) erfolgt. Da die Rußoxidation selektiv für die NO2 Komponente der Stickoxid (NOx)-Emission ist, wird der Anteil von NO2 an der Gesamt-NOx-Emission stromab des Partikelfilters verringert und der Anteil von NO entsprechend an der Gesamt-NOx-Emission stromab des Partikelfilters erhöht. Erfindungsgemäß wird daher das Verhältnis von NO2 und/oder NO zu NOx oder die NO2- und/oder NO-Konzentration im Abgas stromab des Partikelfilters gemessen und ausgewertet.
- Die Änderung des NO2-Anteils bzw. der NO2-Anteil an den Stickoxidemissionen stromab des Partikelfilters, ist von den spezifischen Eigenschaften des Partikelfilters abhängig. Dabei erfordert die Oxidation der in Partikelfilter abgeschiedenen Rußpartikel eine Mindesttemperatur, üblicherweise von mehr als 270°C, damit mit zunehmender Rußbeladung des Filters das Verhältnis von NO2 zu NOx im Abgas aufgrund der Reaktion von NO2 mit den Rußpartikeln abnimmt. Dann kann aus dem verminderten Anteil von NO2 an den NOx-Emissionen auf die Menge von abgeschiedenen bzw. abgeladene Rußpartikeln geschlossen werden. Ferner kann, wenn das Verhältnis NO2 zu NOx sich bei einem Filter nach einer zeitlich länger zurückliegenden Regineration ungewöhnlich erhöht, auf einen mechanischen Defekt des Filters geschlossen werden. Da das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von einer Differenzdruckmessung erfolgt, sind die mit der Differenzdruckmessung üblicherweise verbundenen Ungenauigkeiten vollständig ausgeschaltet. Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht damit eine erhöhte Genauigkeit.
- Eine weitere Erhöhung der Genauigkeit kann erreicht werden, wenn stromauf des Partikelfilters die Konzentration zumindest einer der Abgaskomponenten NO und NO2 mittels eines Sensors gemessen und zur Ermittlung des Beladungszustandes herangezogen wird, da hiermit die relative Änderung der NO und/oder NO2 Konzentration stromab des Partikelfilters zu der Konzentration stromauf des Partikelfilters ermittelt werden kann.
- Eine kostengünstige Alternative besteht darin, die Konzentration zumindest einer der Abgaskomponenten NO und/oder NO2 im Abgasmassenstrom aus einem Motorkennfeld zu ermitteln, da damit ein weiterer Sensor eingespart werden kann.
- Zur erfindungsgemäßen Bestimmung des Beladungszustandes des Partikelfilters wird vorzugsweise eine Korrelationsbeziehung zwischen einer NO-Konzentration und/oder einer NO2-Konzentration im Abgas stromab des Partikelfilters und der Beladung des Partikelfilters mit Rußpartikeln herangezogen. Beispielsweise kann eine relative Konzentration von NO2 zu NOx in Abhängigkeit von einer spezifischen Rußbeladung bezogen auf ein Filtervolumen bestimmt werden. Einem ermittelten NO2 zu NOx Verhältnis entspricht dann ein damit korrelierter Wert der spezifischen Rußbeladung. Vorteilhafterweise wird die Korrelation für einen gegebenen Filter oder Filtertyp einmalig vermessen und beispielsweise in einem Steuergerät abgelegt.
- Eine erhöhte Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens kann erreicht werden, wenn eine Abhängigkeit des Anteils von NO2 zu NOx im Abgas von Betriebspunkten des Verbrennungsmotors berücksichtigt wird, da hiermit die betriebpunktabhängige Veränderung der NOx-Rohemissionen berücksichtigt werden kann. Vorzugsweise kann der Beladungszustand auch über eine vorgegebene Anzahl von Betriebspunkten des Verbrennungsmotors bestimmt werden. Insbesondere kann bei der Vermessung der Korrelationsbeziehung zwischen NO2-Anteil an dem NOx-Emissionen und der Rußbeladung eine Bestimmung des Beladungszustands für 5, 10, 15, 20 oder mehr verschiedene Betriebszustände vorgenommen und damit eine an einem dynamischen Instationärbetrieb des Verbrennungsmotors angepasste Korrelationsbeziehung aufgebaut werden.
- Aufgrund der verbesserten Messmethode können Dieselpartikelfiltermaterialien, die empfindlicher auf eine Überladung mit Ruß reagieren, als beispielsweise Materialien aus Siliciumcarbid (SiC), eingesetzt werden. Diese haben den Vorteil, zwar die hohen Anforderungen hinsichtlich Temperaturbeständigkeit, hoher Abscheidegrade für Partikel, geringem Druckverlust und langer Standzeit zu erfüllen, gleichzeitig jedoch kostengünstiger zu sein. In Frage kommen beispielsweise sehr oberflächenreiche Strukturen aus hochwarmfesten Materialien wie keramische oder metallische Sinterstrukturen, insbesondere keramische oder metallische Faserstrukturen.
- Als weiterer Vorteil kommt hinzu, dass durch die verbesserte Erkennung des Beladungszustands des Partikelfilters ein verbesserter Bauteileschutz bereitgestellt wird.
- In einer Weiterbildung der Erfindung wird eine spezifische Beladung des Partikelfilters mit Ruß ermittelt und mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Bei Überschreitung des Schwellwertes wird ein entsprechendes Diagnosesignal erzeugt. Zweckmäßig ist es, wenn in Abhängigkeit von dem Diagnosesignal eine Regineration des Partikelfilters eingeleitet wird, um eine Überladung des Filters sowie den Aufbau eines zu hohen Abgasgegendrucks, der zu einem Kraftstoffmehrverbrauch führen kann, zu vermeiden.
- Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet mit einem beliebigen selektiven NO oder NO2 Sensor. Beispielsweise kann ein nach dem Nernstprinzip arbeitender Sensor eingesetzt werden mit einer Festkörperelektrolytmembran, die selektiv sensitiv für NO2 im ppm Konzentrationsbereich ist. Sensoren dieser Art werden beispielsweise von der Firma JONOTECH LTD angeboten, mit einem Arbeitstemperaturbereich von 150 bis 500°C. Ein derartiger Sensor hat eine relativ hohe Empfindlichkeit für NO2, wobei eine Veränderung der NO2 Konzentration von 2% eine Sensorsignaländerung von 1 mV zur Folge hat.
- Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zur Überwachung der Arbeitsweise eines in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass in dem Abgassystem stromab des Partikelfilters ein Sensor zur Messung der Konzentration zumindest einer der Abgaskomponenten NO und NO2 angeordnet ist und dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, die aus dem Messsignalen des Sensors den Funktionszustand und/oder Beladungszustand des Partikelfilters bestimmt.
- Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung sind unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen der nachfolgenden Beschreibung, sowie den zugehörigen Zeichnungen zu entnehmen.
- Es zeigen:
-
1 In schematischer Darstellung einen Verbrennungsmotor mit einem in einem Abgassystem angeordneten Partikelfilter -
2 eine grafische Darstellung eines NO2-Anteils an einer NOx-Emission stromab eines Partikelfilters in Abhängigkeit von der spezifischen Filterbeladung. - In
1 ist ein Verbrennungsmotor1 vorzugsweise ein Dieselmotor mit einem Abgassystem2 und einem Partikelfilter3 schematisch dargestellt. Der Partikelfilter3 umfasst beispielsweise eine oxidationskatalytische Beschichtung4 , beispielsweise aus einem Edelmetallmaterial wie Platin oder Palladium. Das Abgassystem2 weist stromauf und stromab des Partikelfilters4 dem Abgas ausgesetzte NO2 oder NO Sensoren5 bzw.6 auf, die mit einer Steuereinheit7 verbunden sind. Zur Veranschaulichung des Abgasstroms sind in der1 in dem Abgassystem2 Pfeile in Fließrichtung des Abgases eingezeichnet. Auch eine Konfiguration mit nur einem Sensor stromab des Partikelfilters3 wird von der Erfindung umfasst. - Der Partikelfilter
3 wird in Betrieb des Motors1 mit filtrierten Partikeln beladen und muss daher intervallmäßig bzw. diskontinuierlich regeneriert werden. Zur Regeneration werden die aufgefangenen Partikel auf eine Zündtemperatur von beispielsweise 500, 550 oder 600 C aufgeheizt. - Es versteht sich, dass der Verbrennungsmotor
1 sowie das Abgassystem2 mit einer Motorsteuerung sowie mit verschiedenen weiteren Sensoren, beispielsweise zur Messung von Temperatur, Lambdawert des Abgases oder dergleichen verbunden sind, die in1 nicht zeichnerisch dargestellt sind. - Die Sensoren
5 und6 , beispielsweise Nernstsensoren mit einer Festkörperelektrolytmembran, weisen eine selektive Empfindlichkeit für NO und/oder NO2 auf. - Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
- Aus dem Mess-Signal des stromab angeordneten Sensors
6 wird eine Konzentration von NO und/oder NO2 im Abgas ermittelt. Aus der Konzentration von NO und/oder NO2 stromab des Partikelfilters3 wird der Funktionszustand und/oder der Beladungszustand des Partikelfilters3 bestimmt unter Ausnutzung der Erkenntnis, dass aufgrund der Rußoxidation stromab des Partikelfilters3 der NO2-Anteil an den Gesamt NOx-Emissionen in Abhängigkeit von der Rußbeladung des Filters3 sinken muss. Entsprechend wird auch der NO-Anteil an den Gesamt- NOx-Emissionen steigen. Es wird daher das Verhältnis von NO2 und/oder NO zu NOx im Abgas stromab des Partikelfilters3 gemessen und ausgewertet. Die Steuereinheit7 ermittelt den Funktionszustand und/oder Beladungszustand des Filters3 und erzeugt ggfs. ein Diagnosesignal. - Die Sensoren
5 und6 werden vorzugsweise in einer Messphase in einem Temperaturbereich des Abgases mit einer Mindesttemperatur und einer Maximaltemperatur betrieben. Die Abgastemperatur erlaubt während der Messphase die Rußoxidation von NO2 und liegt üblicherweise in einem Bereich zwischen 270 und 500 C. Während oder am Ende der Messphase wird aus dem Signal des Sensors5 ,6 von der Steuereinheit7 der Anteil von NO oder NO2 stromab und stromauf der Filters im Abgasmassenstrom ermittelt und aus der Konzentration oder Änderung der Konzentration von NO oder NO2 der Funktionszustand und/oder Beladungszustand des Filters bestimmt. - In einer weiteren Ausführungsform wird die Konzentration von NO und/oder NOx bzw. der Anteil von NO und/oder NO2 an der NOx-Emission stromauf des Filters
3 , vorzugsweise betriebspunktabhängig aus einem Motorkennfeld für die NOx-Rohemission ermittelt. - Ein Maß für den Funktionszustand des Partikelfilters
3 wird aus einem zeitlichen Vergleich der gewonnenen NO- und/oder NO2-Werte bestimmt. Falls ohne eine vorherige Regeneration des Filters3 beispielsweise der NO2-Anteil ungewöhnlich ansteigt, kann von einem Bruch oder Durchbrennen des Filtermaterials angenommen werden und ein entsprechendes Diagnosesignal erzeugt werden. Der entsprechende Funktionszustand kann mittels Weitergabe an das Motorsteuergerät im Rahmen der OBD (Onboard Diagnose) als Fehler erkannt werden. - In
2 ist grafisch ein Verlauf eines prozentualen NO2-Anteils zur NOx Gesamtemission stromab eines Partikelfilters in Abhängigkeit von einer spezifischen Großbeladung dieses Filters dargestellt. Der Verlauf zeigt einen Abfall des NO2-Anteils mit wachsender spezifischer Großbeladung. Der dargestellte Graf zeigt Wellen mit ansteigendem und abfallendem NO2-Anteil, wobei jede Welle einen Zyklus mit17 unterschiedlichen Betriebspunkten des Verbrennungsmotors entspricht. Pro Zyklus wurde ein Rußeintrag von 0,7 g/l in den Partikelfilter eingetragen. Die aus verschiedenen Betriebspunkten bestehenden Zyklen entsprechen einem dynamischen Instationärbetrieb des Verbrennungsmotors. Wie aus der2 zu erkennen ist, ist selbst im dynamischen Instationärbetrieb ein eindeutiger Trend im NO2/NO Verhältnis mit zunehmender Rußbeladung zu erkennen. - Zur Bestimmung des Beladungszustandes des Partikelfilters wird eine für den jeweiligen Filter charakteristische Korrelation zwischen einer der Abgaskomponenten NO und/oder NO2 und der Rußbeladung des Filters ermittelt. Diese Korrelation wird in dem Steuergerät
7 mittels einer Kennlinie abgelegt. Die Korrelation bzw. die Kennlinie kann dabei betriebspunktabhängig gewählt werden. Ferner kann direkt die relative Änderung des NO oder NO2-Anteils an den Stickoxidemissionen stromabwärts gegenüber dem jeweiligen Anteil stromaufwärts des Partikelfilters in der Korrelation bzw. der Kennlinie verarbeitet werden. - Eine Notwendigkeit zur Regeneration des Filters
3 kann auf verschiedene Weise festgestellt werden, beispielsweise in Abhängigkeit von der Beladung des Filters mit Rußpartikeln im zeitlichen Verlauf des Betriebes des Verbrennungsmotors1 . - Falls eine Notwendigkeit für eine Regeneration des Partikelfilters
3 festgestellt wird, erfolgt vorzugsweise von der Motorsteuerung eine Anforderung einer Regeneration. Nach einer Anforderung einer Regeneration wird beispielsweise der Verbrennungsmotor für ein Zeitintervall Δt1 mit einem motorischen Lambda λ < 1 Luft-Kraftstoffgemisch betrieben. Im Bereich der oxidationskatalytischen Beschichtung des Partikelfilters erfolgt eine exotherme Oxidierung von Luft-Kraftstoffgemisch und damit eine Aufheizung von aufgefangenen Partikel bis auf eine Zündtemperatur oder einen höheren Temperaturwert. Es versteht sich, dass auch andere Regenerationsmethoden, beispielsweise mittels eines Brenners oder einer Sekundärlufteinblasung, eine Regeneration durch eigene Aufheizung beispielsweise durch Anlegen einer Spannung durch Corona Entladung oder anderen Mechanismen die eine Erhöhung der Filteroberfläche, und somit ein Freibrennen des Filters gewährleisten denkbar sind. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 0678154 B1 [0004]
- - DE 10102491 A1 [0005]
- - DE 4041917 A1 [0006]
Claims (11)
- Verfahren zur Überwachung der Arbeitsweise eines in einem Abgasmassenstrom in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Partikelfilters die Konzentration zumindest einer der Abgaskomponenten NO und NO2 im Abgasmassenstrom gemessen und aus der gemessenen Konzentration ein Funktionszustand und/oder Beladungszustand des Partikelfilters mit Ruß bestimmt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass dem Funktionszustand und/oder Beladungszustand ein Diagnosesignal zugeordnet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf des Partikelfilters die Konzentration zumindest einer der Abgaskomponenten NO und NO2 im Abgas mittels eines Sensors gemessen und zur Ermittlung des Beladungszustandes herangezogen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf des Partikelfilters die Konzentration zumindest einer der Abgaskomponenten NO und NO2 im Abgas aus einem Motorkennfeld ermittelt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Beladungszustandes eine Korrelationsbeziehung zwischen einer NO-Konzentration und/oder einer NO2-Konzentration und einer Beladung des Partikelfilters herangezogen wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Beladungszustandes in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Beladungszustandes über eine vorgegebene Anzahl von Betriebspunkten erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine spezifische Beladung des Partikelfilters ermittelt und mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird und bei Überschreitung des Schwellwerts einen entsprechendes Diagnosesignal erzeugt wird.
- Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem Diagnosesignal eine Regeneration des Partikelfilters eingeleitet wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor nach dem Nernstprinzip mit einem Festkörperelektrolyt arbeitet.
- Vorrichtung zur Überwachung der Arbeitsweise eines in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abgassystem stromab des Partikelfilters ein Sensor zur Messung der Konzentration zumindest einer der Abgaskomponenten NO und NO2 angeordnet und eine Steuereinheit vorgesehen ist, die aus den Mess-Signalen des Sensors den Funktionszustand und/oder Beladungszustand des Partikelfilters mit Ruß bestimmt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102006062515A DE102006062515A1 (de) | 2006-12-29 | 2006-12-29 | Überwachung der Arbeitsweise eines Partikelfilters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102006062515A DE102006062515A1 (de) | 2006-12-29 | 2006-12-29 | Überwachung der Arbeitsweise eines Partikelfilters |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102006062515A1 true DE102006062515A1 (de) | 2008-07-03 |
Family
ID=39465793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102006062515A Withdrawn DE102006062515A1 (de) | 2006-12-29 | 2006-12-29 | Überwachung der Arbeitsweise eines Partikelfilters |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102006062515A1 (de) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008036733A1 (de) * | 2008-08-07 | 2010-02-11 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Diagnose einer Abgasreinigungsvorrichtung |
| WO2011107686A1 (fr) * | 2010-03-02 | 2011-09-09 | Peugeot Citroën Automobiles SA | Procede de detection du fonctionnement defaillant d'un filtre a particules d'un systeme anti-pollution |
| DE102014100766A1 (de) * | 2014-01-23 | 2015-07-23 | Oberland Mangold Gmbh Katalysatortechnik | Verfahren zum Prüfen von Diesel-Partikelfiltern (DPF) |
| WO2016070972A1 (de) * | 2014-11-05 | 2016-05-12 | Daimler Ag | Verfahren zum ermitteln einer russbeladung eines mit einer selektiv katalytischen beschichtung versehenen partikelfilters |
| EP2469061A3 (de) * | 2010-12-22 | 2017-08-23 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren und Steuereinrichtung zur Ermittlung einer Rußbeladung eines Partikelfilters |
| WO2019072726A1 (de) * | 2017-10-13 | 2019-04-18 | Continental Automotive Gmbh | Dieselmotor mit dieselpartikelfilter und verfahren zum betreiben eines dieselmotors |
| CN114893279A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-08-12 | 潍柴动力股份有限公司 | Sdpf的灰载量的检测方法及设备、监测方法及装置、车辆 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4041917A1 (de) | 1989-12-27 | 1991-07-04 | Nissan Motor | Abgasreinigungsvorrichtung fuer brennkraftmaschinen |
| EP0678154B1 (de) | 1992-12-31 | 1996-10-23 | Donaldson Company, Inc. | Abgasfiltergegendruckindikator |
| DE10102491A1 (de) | 2001-01-19 | 2002-08-08 | Walter Hofmann | Vorrichtung im Abgassystem eines Verbrennungsmotors zur Prüfung der Belastung des Abgasstroms mit Rußpartikeln |
| DE10234340A1 (de) * | 2002-03-27 | 2003-10-09 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustandes eines Partikelfilters einer Brennkraftmaschine |
| DE102004050347A1 (de) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Beladungsfaktors eines Partikelfilters |
-
2006
- 2006-12-29 DE DE102006062515A patent/DE102006062515A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4041917A1 (de) | 1989-12-27 | 1991-07-04 | Nissan Motor | Abgasreinigungsvorrichtung fuer brennkraftmaschinen |
| EP0678154B1 (de) | 1992-12-31 | 1996-10-23 | Donaldson Company, Inc. | Abgasfiltergegendruckindikator |
| DE10102491A1 (de) | 2001-01-19 | 2002-08-08 | Walter Hofmann | Vorrichtung im Abgassystem eines Verbrennungsmotors zur Prüfung der Belastung des Abgasstroms mit Rußpartikeln |
| DE10234340A1 (de) * | 2002-03-27 | 2003-10-09 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustandes eines Partikelfilters einer Brennkraftmaschine |
| DE102004050347A1 (de) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Beladungsfaktors eines Partikelfilters |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008036733A1 (de) * | 2008-08-07 | 2010-02-11 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Diagnose einer Abgasreinigungsvorrichtung |
| WO2011107686A1 (fr) * | 2010-03-02 | 2011-09-09 | Peugeot Citroën Automobiles SA | Procede de detection du fonctionnement defaillant d'un filtre a particules d'un systeme anti-pollution |
| FR2956987A1 (fr) * | 2010-03-02 | 2011-09-09 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede de detection du fonctionnement defaillant d'un filtre a particules d'un systeme anti-pollution |
| EP2469061A3 (de) * | 2010-12-22 | 2017-08-23 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren und Steuereinrichtung zur Ermittlung einer Rußbeladung eines Partikelfilters |
| DE102014100766A1 (de) * | 2014-01-23 | 2015-07-23 | Oberland Mangold Gmbh Katalysatortechnik | Verfahren zum Prüfen von Diesel-Partikelfiltern (DPF) |
| EP2899527A1 (de) * | 2014-01-23 | 2015-07-29 | Oberland Mangold GmbH | Verfahren zum Prüfen von Diesel-Partikelfiltern (DPF) |
| DE102014100766B4 (de) * | 2014-01-23 | 2016-09-22 | Oberland Mangold Gmbh Katalysatortechnik | Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Diesel-Partikelfiltern (DPF) |
| WO2016070972A1 (de) * | 2014-11-05 | 2016-05-12 | Daimler Ag | Verfahren zum ermitteln einer russbeladung eines mit einer selektiv katalytischen beschichtung versehenen partikelfilters |
| WO2019072726A1 (de) * | 2017-10-13 | 2019-04-18 | Continental Automotive Gmbh | Dieselmotor mit dieselpartikelfilter und verfahren zum betreiben eines dieselmotors |
| DE102017218307A1 (de) * | 2017-10-13 | 2019-04-18 | Continental Automotive Gmbh | Dieselmotor mit Dieselpartikelfilter und Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors |
| DE102017218307B4 (de) | 2017-10-13 | 2019-10-10 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors mit Dieselpartikelfilter |
| KR20200057787A (ko) * | 2017-10-13 | 2020-05-26 | 비테스코 테크놀로지스 게엠베하 | 디젤 미립자 필터를 포함하는 디젤 엔진 및 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법 |
| CN111356823A (zh) * | 2017-10-13 | 2020-06-30 | 维特思科科技有限责任公司 | 具有柴油颗粒过滤器的柴油发动机和用于运行柴油发动机的方法 |
| US11193406B2 (en) | 2017-10-13 | 2021-12-07 | Vitesco Technologies GmbH | Diesel engine with a diesel particulate filter |
| KR102342938B1 (ko) | 2017-10-13 | 2021-12-24 | 비테스코 테크놀로지스 게엠베하 | 디젤 미립자 필터를 포함하는 디젤 엔진 및 디젤 엔진을 작동시키기 위한 방법 |
| CN114893279A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-08-12 | 潍柴动力股份有限公司 | Sdpf的灰载量的检测方法及设备、监测方法及装置、车辆 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1992935B1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines stromabwärts nach einem Partikelfilter angeordneten Partikelsensors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
| DE102011002502B4 (de) | Verfahren zur Diagnose eines Abgassensors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
| DE102007059523B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Partikelfilters | |
| EP2997242B1 (de) | Verfahren zur ermittlung einer russbeladung eines partikelfilters, steuereinheit sowie kraftfahrzeug | |
| DE102014209810B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer Ruß- und Aschebeladung eines Partikelfilters | |
| DE102016111031A1 (de) | Dualraten-Dieselpartikelfilter-Lecküberwachung | |
| DE102010027975A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Eigendiagnose einer Abgassonde | |
| DE102013221598A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Partikelfilters | |
| DE112007003140T5 (de) | Sensorabnormalitätsdetektionsvorrichtung und Sensorabnormalitätsdetektionsverfahren | |
| DE102006041478A1 (de) | Verfahren zur Ermittlung einer Rußkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine | |
| DE102010006708A1 (de) | Diagnoseverfahren eines Rußsensors | |
| WO2018177897A1 (de) | Verfahren und computerprogrammprodukt zur diagnose eines partikelfilters | |
| DE102009028319A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Partikelsensors | |
| DE102013226175A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von Abgassensoren | |
| DE102010001380A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Abgastemperatur im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine | |
| DE102009001538B4 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters sowie Partikelfilter | |
| DE102006062515A1 (de) | Überwachung der Arbeitsweise eines Partikelfilters | |
| DE102007012701B4 (de) | Verfahren zur Funktionsüberwachung eines Oxidationskatalysators | |
| DE102009001064A1 (de) | Verfahren zum Ermitteln eines Maßes für einen Wassertropfeneintrag in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
| WO2008138661A1 (de) | Sensor zur detektion von teilchen in einem gasstrom | |
| DE112017003110B4 (de) | Diagnoseverfahren für eine Einrichtung zur Abgasreinigung mit Filterfunktion | |
| DE102010028852A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Abgasreinigungssystems für eine Brennkraftmaschine | |
| EP2982841B1 (de) | Verfahren zur zustandsüberwachung eines partikelfilters, abgasanlage und messvorrichtung | |
| DE102008006417A1 (de) | Rußsensor und Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors | |
| DE102011006921A1 (de) | Verfahren zur Überwachung eines Katalysators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R082 | Change of representative | ||
| R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20131025 |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140701 |