-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Beladungsgrades eines Partikelfilters einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Partikelfilters einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine (Otto-Partikelfilter - OPF) entsprechend dem unabhängigen Anspruch 1 sowie eine Implementierung entsprechend den nebengeordneten Ansprüchen 5 bis 9.
-
Partikelfilter dienen der Reinigung des Abgases von Brennkraftmaschinen von festen Bestandteilen, wie von aus agglomerierten Kohlenstoffatomen bestehenden Rußpartikeln. Partikelfilter bestehen beispielsweise aus porösen bzw. wanddurchfluteten Keramikfiltern, die ab einem gewissen Beladungsgrad den Abgasdruck zwischen Partikelfilter und Brennkraftmaschine, also den Abgasgegendruck, derart erhöhen, dass die Effizienz der Ladungswechsel und der Verbrennung der Brennkraftmaschine reduziert wird. Daher sind Partikelfilter regelmäßig zu reinigen, was auch als Regenerieren bezeichnet wird. Die Reinigung bzw. Regeneration findet unter erhöhten Temperaturen im Partikelfilter statt, die beispielsweise durch Nacheinspritzen von unverbranntem Kraftstoff oder anderen motorischen Maßnahmen erzeugt werden. Dies verringert den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine und soll demnach nur durchgeführt werden, wenn es notwendig ist. Zur Bestimmung der Notwendigkeit einer Regeneration des Partikelfilters wird der Beladungsgrad des Partikelfilters bestimmt.
-
Partikelfilter werden seit einiger Zeit bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen (Dieselmotoren) eingesetzt. Bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen (Ottomotoren) ist der Einsatz von Partikelfiltern zur Einhaltung aktueller und zukünftiger Emissionsnormen hinsichtlich ausgestoßener Partikelmasse und -anzahl, vor allem seit der Einführung der Direkteinspritzung, angebracht. Der Beladungsgrad des Partikelfilters von Dieselmotoren wird üblicherweise aus der Differenz des Abgasdrucks vor und nach dem Partikelfilter bzw. aus der Differenz des Abgasdrucks vor dem Partikelfilter und dem Umgebungsdruck abgeleitet. Dieses indirekte Messprinzip führt bei Ottomotoren zu wenig aussagekräftigen Werten, da der Differenzdruck aufgrund des lastabhängig stark schwankenden Abgasvolumenstromes vor allem im Teillastbereich messtechnisch nicht hinreichend sicher erfassbar ist.
-
Das Dokument
DE 10 2004 052 655 A1 beschreibt ein Diagnosesystem und ein Verfahren für das Überwachen eines Partikelfilters und insbesondere das Schätzen des Differenzdrucks anhand einer Absolutdruckmessung stromaufwärts einer mit der Brennkraftmaschine gekoppelten Einrichtung zur Schadstoffbegrenzung, wobei die Schadstoffbegrenzungseinrichtung mindestens einen Partikelfilter umfasst. Das Diagnosesystem umfasst einen stromaufwärts der Schadstoffbegrenzungseinrichtung angeordneten Abgasdrucksensor sowie ein Computerprogramm für das Schätzen eines Druckabfalls über dem Partikelfilter. Dadurch ist es möglich, die Rußmenge in dem Partikelfilter über den geschätzten Druckabfall zu überwachen und gegebenenfalls eine Regeneration des Partikelfilters auszulösen. Die Übertragung dieses am Dieselmotor anwendbaren Differenzdruck-Messprinzips auf Ottomotoren ist aus oben genannten Gründen nicht ohne weiteres möglich.
-
Die Patentschrift
DE 10 2004 030 605 B3 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einer Aufladevorrichtung, bei dem bei einer Abweichung des Lambda-Ist-Werts von einem vorberechneten Lambda-Wert für eine Ventilüberschneidung der Gaswechselventile der Wert für den Abgasgegendruck abhängig von der festgestellten Abweichung korrigiert wird. Mit dem korrigierten Wert für den Abgasgegendruck wird die Luftmasse in dem Zylinder bestimmt. Die Korrektur für den Wert des Abgasgegendrucks erfolgt, wenn der Ansaugdruck im Saugrohr während der Ventilüberschneidung größer als der Abgasgegendruck ist. Die damit erzielte Korrektur des Abgasgegendrucks ist zwar für die Steuerung einer Brennkraftmaschine vorteilhaft, aber für die Beladungsbestimmung eines Partikelfilters nicht bzw. nicht ohne weiteres geeignet.
-
Die Patentschrift
DE 103 00 794 B4 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Druckwiderstand in einem Abgasstrang, bspw. einem Katalysator, bei dem der Abgasgegendruck ermittelt wird. Für einen vorgegebenen Kurbelwinkelbereich wird der Verlauf des Abgasgegendrucks oder dessen Mittelwert in Abhängigkeit eines mittleren Drucks an einem Auslassventil über einem Motorspiel, einem mittleren Druck stromabwärts des Druckwiderstandes und einer Motordrehzahl ermittelt, um den Wert des Abgasgegendrucks möglichst genau zu bestimmen. Das an sich bekannte Messprinzip der Differenzdruckmessung wird dabei auf einen begrenzten Kurbelwinkelbereich bezogen, was sensortechnisch aufwendig bleibt und ausgehend von den verwendeten mittleren Drücken keine hinreichend genau aufgelöste Abgasgegendruckwerte erzeugt.
-
Die Offenlegungsschrift
DE 10 2015 119 416 A1 gibt ein Verfahren und ein System zum Diagnostizieren eines Partikelfilters an, der in einem Abgaskanal eines Kraftmaschinenzylinders angeordnet ist. Eine einzelne Zylinderabgasdruckmessung liefert Informationen, um eine hohe Partikelstoffbelastung in den Partikelfiltern zu diagnostizieren. Wenn der Drucksensor beispielsweise eine Abgasdruckamplitude für einen einzelnen Zylinder unterhalb einer erwarteten Abgasdruckamplitude und/oder einer durchschnittlichen Abgasdruckamplitude misst, dann kann bestimmt werden, dass die Partikelstoffbelastung des einzelnen Partikelfilters für diesen Zylinder höher als eine erwartete und/oder verträgliche Partikelstoffbelastung ist. Das Verfahren kann ferner ein Anpassen des Kraftmaschinenbetriebs als Antwort auf eine Partikelfilterverschlechterung umfassen. Eine während eines Verbrennungstaktes festgestellte erhöhte Partikelstoffbelastung lässt jedoch keinen Rückschluss auf die Beladung des Partikelfilters zu, sondern lediglich auf die Qualität der Verbrennung.
-
DE 103 25 183 B4 stellt ein Verfahren zur Ermittlung des Beladungszustands mit einer Abgaskomponente eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Bauteils vor. Dabei wird der Abgasmassenstrom der Brennkraftmaschine erhöht, eine Druckänderung im Abgasbereich vor dem Bauteil erfasst und aus der Druckänderung der Beladungszustand des Bauteils ermittelt.
-
DE 101 12 138 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Signals, insbesondere eines Drucksignals, das die Druckdifferenz am Eingang und Ausgang eines Abgasnachbehandlungssystems charakterisiert. Ausgehend von den auftretenden Schwingungen im Sensorsignal wird auf Fehler erkannt.
-
US 2011 / 0 093 182 A1 stellt eine Methode und ein System zur Abschätzung von Motorparametern im Abgasbereich einer Brennkraftmaschine vor. Dies basiert auf dem Einlesen von Drücken durch einen oder mehrere Sensoren. Die Methode und das System können ein künstliches neuronales Netzwert zur Verarbeitung der eingelesenen Drücke verwenden und können zusätzlich Motorzustände verwenden, die möglicherweise bereitgestellt wurden.
-
Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Bestimmung des Beladungsgrades eines Partikelfilters zur Verfügung zu stellen.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren entsprechend den Maßnahmen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Beladungsgrades eines in einer Abgasanlage einer vorzugsweise fremdgezündeten und/oder quantitätsgeregelten Brennkraftmaschine (BKM) angeordneten Partikelfilters. Fremdgezündete und/oder quantitätsgeregelte BKM sind beispielsweise Ottomotoren, bei denen der Differenzdruck über dem Partikelfilter keine über alle Betriebspunkte der BKM gültige Aussage zum Beladungsgrad des Partikelfilters ermöglicht, im Gegensatz zu selbstzündenden und/oder qualitätsgeregelten BKM, beispielsweise Dieselmotoren. Der Partikelfilter ist üblicherweise stromabwärts der BKM in einer Abgasanlage derselben angeordnet. Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der absolute Abgasdruck im Abgasstrang der Brennkraftmaschine stromabwärts eines Auslassventils bestimmt, vorzugsweise direkt oder über Zwischengrößen gemessen oder modelliert, und der Beladungsgrad des Partikelfilters in Abhängigkeit des bestimmten absoluten Abgasdrucks ermittelt. Die Bestimmung des absoluten Abgasdrucks kann zylinderindividuell unmittelbar stromabwärts eines Auslassventils erfolgen, was bedeutet, dass der Abgasdruck stromaufwärts des Abschnittes eines am Zylinderkopf der BKM befestigten Abgaskrümmers bestimmt wird, in dem die zylinderindividuellen Auslasskanäle von wenigstens zwei Zylindern strömungstechnisch verbunden, die Abgase mehrerer Zylinder also in ein gemeinsames Rohr überführt werden. Bevorzugt findet die Bestimmung des absoluten Abgasdruckes jedoch im Abgaskrümmer stromabwärts des Abschnitts statt, in dem die Abgase mehrerer oder aller am Krümmer angeschlossenen Zylinder strömungstechnisch verbunden, die Abgase dieser Zylinder also in dem gemeinsamen Rohr überführt worden sind.
-
Der Beladungsgrad kann durch zwei diskrete Zustände ausgedrückt werden, beispielsweise partikelaufnahmebereit und regenerationsbereit. Er kann auch als diskret oder stetig skaliert zwischen nicht beladen und voll beladen ermittelt werden, wobei dann die Regeneration in Abhängigkeit weiterer Parameter, insbesondere weiterer Betriebsbedingungen, terminiert, also vorgezogen oder verschoben werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird der absolute Abgasdruck im Abgasstrang unmittelbar vor einem Öffnen eines Auslassventils bestimmt. Ein Auslassventil gilt definitionsgemäß als geöffnet, sobald sich der Abgasdruck unmittelbar stromabwärts des Auslassventils signifikant, also messtechnisch relevant, verändert. Die Veränderung des Abgasdrucks bzw. das den Abgasdruck repräsentierende Signal des Drucksensors wird sich üblicherweise durch die während des Auslasstaktes ausgestoßenen Abgase als eine Druckerhöhung darstellen. Im unteren und mittleren Lastbereich kann sich aufgrund von Ventilüberschneidung (gleichzeitiges Öffnen von Ein- und Auslassventil während des Einlass- und/oder Auslasstaktes) auch eine Druckverringerung einstellen, wenn der Druck im Saugrohr entsprechend niedrig ist. Üblicherweise ist der Einfluss des im Regelfall nicht exakt bekannten Zylinderdrucks auf das Drucksignal ab einem Ventilhub von ca. 0,1 mm feststellbar, wobei sich die tatsächliche Öffnung aufgrund von konstruktiven Eigenschaften beispielsweise des Brennraums oder der Einlasskanalgestaltung leicht verschieben kann. Unmittelbar vor Öffnung des Auslassventils bedeutet, dass im Vergleich zur Gesamtdauer eines Arbeitstaktes (180°) nur ein sehr kurzer Abschnitt des Arbeitstaktes vor Öffnung des Auslassventils betrachtet wird. Ein sehr kurzer Abschnitt kann als 5%, vorzugsweise als weniger als 3% der Gesamtdauer eines Arbeitstaktes definiert sein. Dies entspricht einem Kurbelwinkelbereich von 9° bis weniger als ca. 5°, wobei der Abschnitt auch als Zeitabschnitt drehzahlabhängig oder drehzahlunabhängig sowie durch die Anzahl diskreter Messwerte des vorzugsweise hochaufgelösten Abgasdrucksignalverlaufs ausgedrückt werden kann. In jedem Fall sind die Auslassventile des jeweiligen Zylinders geschlossen. Die Bestimmung des absoluten Abgasdrucks im Abgasstrang unmittelbar vor einem Öffnen eines Auslassventils bedeutet auch, dass der absolute Abgasdruck im Abgasstrang in einem definierten Zeit- oder Kurbelwinkelbereich beziehungsweise zu einem definierten Zeitpunkt oder an einer definierten Kurbelwinkelposition unmittelbar vor dem erkannten Öffnen des Auslassventils bestimmt wird.
-
Der Zusammenhang zwischen dem bestimmten absoluten Abgasdruck und dem Beladungsgrad kann schließlich aus einem Kennfeld oder einer Nachschlagetabelle ausgelesen oder anhand eines funktionalen Zusammenhangs zur Umsetzung in einem Motorsteuergerät modelliert werden.
-
Die Erfinder haben erkannt, dass allein der absolute Abgasdruck am richtigen Ort zum richtigen Zeitpunkt gemessen eine verlässliche Aussage über den Beladungsgrad des Partikelfilters zulässt. Vorteilhafterweise eignet sich dieser absolut gemessene Abgasdruck auch für die Bestimmung des Beladungsgrades eines Otto-Partikelfilters. Die Lösung umgeht dabei auch Probleme, wie sie im Stand der Technik auftreten. Absolute Abgasdrücke fixer Kurbelwinkel oder Kurbelwinkelbereiche sind bei variabler Ventilsteuerung nicht aussagekräftig, die Verwendung von Extremwerten des Abgasdruckes ist ebenfalls nicht aussagekräftig, da diese vor allem lastabhängig und durch weitere Betriebsmodi moderner BKM, wie Spülvorgänge bzw. Ventilüberscheidungen, zu stark beeinflusst werden. Somit sind erfindungsgemäß vorteilhaft sämtliche motorische Betriebspunkte unabhängig von ihren eingestellten Steuerzeiten vermessbar und analysierbar und sind somit geeignet, eine Aussage über den Beladungszustand des Partikelfilters verbeizuführen.
-
Genannte Ereignisse, wie Spülvorgänge bzw. Ventilüberscheidungen, müssen zur Bestimmung des Beladungszustandes des Partikelfilters nicht mehr herausgerechnet bzw. modelltechnisch kompensiert werden, da sie bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur einen minimalen Einfluss auf den ermittelten absoluten Abgasdruck haben.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der bestimmte absolute Abgasdruck in Abhängigkeit des Abgasmassenstroms und der unmittelbar stromabwärts des Auslassventils bestimmten Abgastemperatur und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine korrigiert. Dadurch kann in besonders vorteilhafter Weise ein funktionaler Zusammenhang des Abgasgegendrucks zu relevanten Betriebsbedingungen der BKM umgesetzt werden, wobei diese Größen ohnehin erfasst werden, beispielsweise bei der Onboard-Diagnose, und die Korrektur des absoluten Abgasdrucks rechentechnisch nicht aufwendig ist.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Beladungsgrad des Partikelfilters in Abhängigkeit eines Mittelwerts des bestimmten absoluten Abgasdrucks oder des korrigierten absoluten Abgasdrucks mehrerer aufeinanderfolgender Auslasstakte ermittelt. Dabei sind grundsätzlich verschieden bestimmbare Mittelwerte denkbar, beispielsweise der gleitende Mittelwert oder der Median, wobei eine bestimmte Anzahl der zuletzt bestimmten absoluten Abgasdrücke mehrerer aufeinanderfolgender Arbeitstakte bzw. Auslasstakte als diskrete Grundmenge zur Mittelwertbestimmung betrachtet wird und nicht, wie im Stand der Technik, der nicht repräsentative Mittelwert von Drücken eines Arbeitstaktes gebildet wird.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Beladungsgrad des Partikelfilters durch Vergleich des bestimmten absoluten Abgasdrucks oder des korrigierten absoluten Abgasdrucks oder des Mittelwertes des bestimmten absoluten Abgasdrucks oder des korrigierten absoluten Abgasdrucks mit einem festgelegten Schwellenwert oder mit einem zuvor festgelegten funktionalen Zusammenhang ermittelt. Damit wird vorteilhafterweise eine einfache und eindeutige Aussage zur Notwendigkeit der Regeneration des Partikelfilters getroffen.
-
Von Vorteil ist auch ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit einer Abgasanlage und einem in der Abgasanlage angeordneten Partikelfilter, beispielsweise ein Motorsteuergerät, wobei das Steuergerät eine Recheneinheit und ein Speicherelement umfasst. Erfindungsgemäß ist in dem Speicherelement ein Computerprogramm abgelegt ist, welches bei wenigstens teilweiser Ausführung in der Recheneinheit die alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und gegebenenfalls seiner Weiterbildungen auszuführen. Dies ermöglicht den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Abgasreinigung mittels eines Partikelfilters, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug oder einer stationären Anwendung.
-
Im Zusammenhang der Erfindung stehen auch ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium, ein Programmcode und ein Computerprogrammprodukt.
-
Das erfindungsgemäße Computerprogramm veranlasst ein Steuergerät gemäß der obigen Darstellung dazu, alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und gegebenenfalls dessen Weiterentwicklungen auszuführen, wenn es auf dem Steuergerät ausgeführt wird. Auf einem maschinenlesbaren Speichermedium ist ein erfindungsgemäßes Computerprogramm gespeichert. Ein erfindungsgemäßer Programmcode mit Verarbeitungsanweisungen zum Erstellen eines auf einem Steuergerät ablauffähigen Computerprogramms ergibt das erfindungsgemäße Computerprogramm, wenn der Programmcode gemäß den Verarbeitungsanweisungen in ein ablauffähiges Computerprogramm umgewandelt wird. Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst einen erfindungsgemäßen Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert ist, welches, wenn es auf einer Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere auf dem Steuergerät gemäß der obigen Darstellung ausgeführt wird, ein erfindungsgemäße Verfahren und gegebenenfalls dessen Weiterentwicklungen durchführt.
-
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die schematisch in der Figur dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Figur.
-
Hierbei zeigt 1 schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens, das beispielhaft für die Ermittlung des Beladungsgrades des Partikelfilters einer Brennkraftmaschine im mobilen oder stationären Einsatz erläutert wird.
-
Damit der Partikelfilter über seinen gesamten Lebenszyklus einsatzbereit ist, muss er regelmäßig regeneriert werden. Die darin gesammelten Partikel bzw. die Agglomerationen von Kohlenstoff, unverbranntem Kraftstoff und weiteren Verbrennungsrückständen müssen also thermisch-chemisch abgebaut werden, damit erneut Feststoffpartikel, die nicht an die Umwelt abgegeben werden sollen, eingelagert werden können.
-
Je nach Dimensionierung des Partikelfilters und nach Partikelbelastung erreicht der Beladungsgrad üblicherweise nach mehreren 10 bis 100 Betriebsstunden eine Schwelle, ab der der Abgasgegendruck den Ladungswechsel in den Zylindern und damit den Wirkungsgrad des Motors beeinträchtigt. Spätestens zu diesem Zeitpunkt sollte eine Regeneration erfolgen. Dieser Vorgang benötigt Energie, weshalb er nicht grundlos und/oder ineffizient durchgeführt werden soll. Darüber hinaus muss die Regeneration rechtzeitig durchgeführt werden, damit die Ruß- bzw. Partikelmenge nicht so groß wird, dass eine Regeneration im normalen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine nicht mehr möglich ist. Daher ist es vorteilhaft, den Beladungsgrad des Partikelfilters zu kennen, um diesen energieoptimal betreiben zu können.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird regelmäßig, also wenigstens einmal pro Auslassstakt des jeweiligen Zylinders der Abgasdruck im Abgaskrümmer bestimmt (Schritt S1). Ein Arbeitstakt eines Zylinders ist definiert als 180° Kurbelwinkel bzw. als eine halbe Motorumdrehung. In einem Viertaktmotor findet beispielsweise ein komplettes Arbeitsspiel, bestehend aus Einlasstakt, Kompressionstakt, Expansionstakt (auch Arbeitstakt genannt, abweichend vom hier allgemein verwendeten Arbeitstakt) und Auslasstakt, eines Zylinders in 2 Kurbelwellenumdrehungen, also 720°, statt. Demnach findet alle 180° Kurbelwinkel (halbe Kurbelwellenumdrehung) der gleiche Arbeitstakt, z. B. Auslasstakt, durch einen der vier Zylinder in der entsprechenden Zündreihenfolge der Zylinder statt.
-
Alternativ bzw. bevorzugt wird der Abgasdruck im Abgaskrümmer permanent hochaufgelöst, z. B. alle 0,1 ms, durch einen Drucksensor gemessen. Das hochaufgelöste Abgasdrucksignal stellt den Abgasdruckverlauf dar und wird in Abhängigkeit des Kurbelwinkels, genauer der Kurbelwinkelposition, und/oder einem absoluten oder relativen Zeitsignal erfasst. Sowohl der Kurbelwinkel bzw. die Kurbelwinkelposition als auch die Drehzahl der Kurbelwelle (Motordrehzahl) wird in Motoren üblicherweise über Drehwinkel- und Drehzahlsensoren, beispielsweise Hall-Sensoren, erfasst. Die Drehzahl-und Drehwinkelinformation wird vom Motorsteuergerät beispielsweise zur Umsetzung der korrekten Zünd- und Einspritzreihenfolge verwendet. Das Motorsteuergerät erkennt demnach den Auslasstakt jedes Zylinders im Voraus, wodurch erfindungsgemäß ein Vorhersagefenster für das Öffnen und Schließen des Auslassventils gebildet wird. Dieses Vorhersage- bzw. Erwartungsfenster kann durch weitere Motorparameter, beispielsweise anhand von der Motorsteuerung bekannten variablen Ventilsteuerzeiten, weiter eingegrenzt werden.
-
Im Nächsten Schritt S2 wird nun der bestimmte Abgasdruckverlauf in Echtzeit hinsichtlich des Öffnens des Auslassventils überwacht. Dabei wird ein signifikanter Einfluss des Zylinderdrucks auf das Drucksignal bestimmt. Dies kann mittels einer Fourier-Transformation oder auch mittels Gradientenbestimmung erfolgen. Kann dabei kein signifikantes Ergebnis erzielt werden, wird der jeweilige Arbeitstakt außer Betracht gelassen oder, falls ein derartiges Ergebnis über mehrere Arbeitstakte und Zylinder hinweg erzielt wird, kann der konstante absolute Abgasdruck zur Bestimmung des Beladungsgrades verwendet werden. Ist jedoch der Einfluss des Zylinderdrucks und damit die Öffnung des Auslassventils mit vorgegebener Sicherheit erkannt worden, erfolgt die Bestimmung des absoluten Abgasdrucks unmittelbar vor Öffnen des Auslassventils. Das Abgasdrucksignal wird der Motorsteuerung als digitalisiertes Signal unter Beachtung des WKS-Abtasttheorems (Whittaker-Kotelnikow-Shannon; früher: Nyquist-Shannon-Abtasttheorem) zugeführt, unabhängig davon, ob die Messung selbst analog oder digital erfolgt. Der Zeitpunkt bzw. die Kurbelwinkelposition des Öffnens des Auslassventils ist somit bekannt und der zu bestimmende absolute Abgasdruck wird aus dem Abgasdrucksignal zu einem konstanten Zeitpunkt (z. B. 0,5 ms), einem konstanten Kurbelwinkel (z. B. 6°) und/oder einer definierten Anzahl diskreter Messwerte (z. B. 5 Inkremente) vor Öffnung des Auslassventils entnommen (Schritt S3).
-
Aus diesem bestimmten absoluten Abgasdruck wird nun der Beladungsgrad des Partikelfilters ermittelt (Schritt S4). Dabei wird dem absoluten Abgasdruck mithilfe von Kennfeldern, Nachschlagetabellen (Look-up-Tabellen) oder entsprechender Modelle ein Beladungsgrad zugeordnet. Um das Ergebnis robuster zu gestalten, ist es möglich, den bestimmten absoluten Abgasdruck zu normieren, wobei der bestimmte absolute Abgasdruck mit dem Abgasmassenstrom und der Abgastemperatur, also dem Abgasvolumenstrom und damit indirekt dem vorherrschenden Lastzustand der Brennkraftmaschine, und/oder deren Drehzahl in einen korrigierten absoluten Abgasdruck umgerechnet wird. Weiterhin kann der bestimmte absolute Abgasdruck (oder der korrigierte absolute Abgasdruck) als gleitender Mittelwert z. B. der letzten fünf, zehn oder zwanzig bestimmten (bzw. korrigierten) absoluten Abgasdrücke ermittelt werden. Sowohl der korrigierte absolute Abgasdruck als auch einer der auf mehreren bestimmten oder korrigierten absoluten Abgasdrücken basierenden Mittelwerte können anstelle des bestimmten absoluten Abgasdrucks zur Ermittlung des Beladungsgrades des Partikelfilters anhand eines Kennfeldes oder einer Nachschlagetabelle verwendet werden. Sowohl die Kennfelder als auch die Nachschlagetabellen oder die verwendeten funktionalen Modellierungen können die Alterung des Partikelfilters mittels Langzeitkorrekturen nachbilden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann genutzt werden, um eine Entscheidung hinsichtlich der Regeneration oder gegebenenfalls der Inspektion des Partikelfilters zu treffen (E1). Übersteigt der ermittelte Beladungsgrad des Partikelfilters einen definierten, vorgegebenen Schwellenwert, der ebenfalls einer Langzeitkorrektur unterliegen kann, entscheidet die Motorsteuerung, den Partikelfilter zu regenerieren (Schritt S5). Dies geschieht mittels bekannter verbrennungsmotorischer Methoden, z. B. einer Abgastemperaturerhöhung durch Phasenverschiebung des Zündzeitpunktes oder Einspritzung von Kraftstoff während des Expansions- oder Auslasstaktes. Zusätzlich ist je nach Brennkraftmaschinenkonzept eine Erhöhung der Sauerstoffkonzentration im Abgas angebracht. Ist der bestimmte Schwellenwert noch nicht überstiegen, beginnt das erfindungsgemäße Verfahren erneut mit Schritt S1, genau wie im Falle einer durchgeführten Regeneration (S5).
