DE102017204866A1 - Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Differenzdrucksensors eines Partikelfilters - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Differenzdrucksensors eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeuges beschrieben. In einem ersten Schritt wird ein Modell für den Beladungszustand des Partikelfilters zum Erhalt einer Beladungsmasse unter Verwendung der Eingangsgrößen Abgasvolumenstrom und mit dem Differenzdrucksensor gemessener Differenzdruck berechnet. In einem zweiten Schritt wird festgestellt, ob eine Änderung der berechneten Beladungsmasse während einer Betriebspunktänderung des zugehörigen Kraftfahrzeugmotors auftritt. Ist dies der Fall, wird auf einen fehlerhaften Differenzdrucksensor geschlossen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Differenzdrucksensors eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeuges.
  • Es ist bekannt, insbesondere bei Dieselbrennkraftmaschinen Partikelfilter einzusetzen, um die während des Motorbetriebes im Abgas enthaltenen Partikel zu sammeln. Dabei wird der Staudruck durch die im Partikelfilter abgelagerte Partikelmenge erhöht. Der entsprechende Staudruck kann mit einem Differenzdrucksensor gemessen werden, um die Regeneration des Partikelfilters zu steuern. Wird durch die Messung des Differenzdrucksensors eine vorgegebene Differenzdruckschwelle überschritten, so wird der Partikelfilter regeneriert.
  • Der Partikelfilter stellt somit ein Bauteil mit direkter Auswirkung auf die Emissionen dar und muss hinsichtlich seiner Funktionsfähigkeit in Bezug auf Abweichungen von rückgemeldetem und tatsächlichem Differenzdruck überwacht werden.
  • Während des Motorbetriebes können aufgrund von Ablagerungen von Partikeln und/oder von Undichtigkeiten im System und/oder von elektrischen Fehlern innerhalb des Differenzdrucksensors und seinen elektrischen Anschlussleitungen Fehlmessungen bei den Druckmessungen auftreten. Dadurch kann der Fall eintreten, dass der Beladungszustand des Partikelfilters nicht mehr sicher erkannt wird. Dies kann zum einen dazu führen, dass eine notwendige Regeneration des Partikelfilters nicht oder zu spät durchgeführt wird, oder zum anderen, dass die Regeneration zu häufig durchgeführt wird. Dies kann in einer Beschädigung des Abgasnachbehandlungssystems und/oder in einem erhöhten Kraftstoffverbrauch resultieren.
  • Zur Behebung dieses Problems ist aus der EP 1 370 751 B1 ein Verfahren zur Fehlerdiagnose bekannt, bei welchem der Druck am Eingang und Ausgang und/oder die Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang eines Abgasnachbehandlungssystems bewertet wird. Ausgehend von auftretenden Schwingungen im Drucksignal und/oder ausgehend vom zeitlichen Verhalten des Drucksignals und einer den Abgasmassenstrom oder Abgasvolumenstrom charakterisierende Größe wird hierbei in einer Steuereinheit auf Fehler im Abgasnachbehandlungssystem und/oder in einer Zuleitung zu einem Drucksensor erkannt. Insbesondere wird ein Fehler erkannt, wenn eine Größe, welche die Schwingungsamplitude des Drucksignals charakterisiert, außerhalb eines zulässigen Bereiches liegt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Differenzdrucksensors eines Partikelfilters zur Verfügung zu stellen, das besonders einfach und kostengünstig durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Differenzdrucksensors eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeuges gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
    • Berechnung eines Modells für den Beladungszustand des Partikelfilters zum Erhalt einer Beladungsmasse m unter Verwendung der Eingangsgrößen Abgasvolumenstrom und mit dem Differenzdrucksensor gemessener Differenzdruck; und
    • bei Feststellung einer Änderung der berechneten Beladungsmasse m, die einen Schwellenwert übersteigt, während einer Betriebspunktänderung des zugehörigen Kraftfahrzeugmotors Schließen auf ein unplausibles Eingangssignal des Beladungsmodells;
    • Prüfen des Abgasvolumenstromes auf Plausibilität durch ein hierfür geeignetes Diagnoseverfahren; und
    • bei plausiblem Abgasvolumenstrom und einer den Schwellenwert übersteigenden Änderung der berechneten Beladungsmasse m Schließen auf einen fehlerhaften Differenzdrucksensor.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass sich bei Betriebspunktänderungen des zugehörigen Kraftfahrzeugmotors die Eingangsgrößen Abgasvolumenstrom und Differenzdruck schnell ändern können, während die berechnete Beladungsmasse m nahezu konstant bleibt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Betriebspunktänderung von hoher Last auf Nulllast erfolgt, während keine Partikel erzeugt und im Filter eingespeichert werden. Stellt man nun aber während einer Betriebspunktänderung eine (prozentuale und/oder absolute) Änderung der berechneten Beladungsmasse m fest, die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, so kann auf ein unplausibles Eingangssignal des Beladungsmodells geschlossen werden, nämlich auf eine fehlerhafte Messung des Differenzdrucksensors, beispielsweise infolge eines elektrischen Defektes oder der Verstopfung einer oder beider Zuleitungen zum Differenzdrucksensor, oder auf einen fehlerhaften Wert des Abgasvolumenstromes. Die Plausibilität des Abgasvolumenstromes wird üblicherweise durch andere Diagnosefunktionen schon im Vorfeld bestätigt und kann daher als Ursache für die Unplausibilität ausgeschlossen werden. Erfindungsgemäß wird somit die (prozentuale und/oder absolute) Änderung der berechneten Beladungsmasse als Diagnosekriterium verwendet, wobei die Diagnose unabhängig vom Absolutwert der berechneten Beladungsmasse m ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise als On-Board-Diagnoseverfahren in einem Kraftfahrzeug durchgeführt. Auf diese Weise kann der Differenzdrucksensor des Partikelfilters im Betrieb des Kraftfahrzeuges laufend überwacht werden, so dass unentdeckte Fehlmessungen ausgeschlossen werden können. Wenn ein fehlerhafter Differenzdrucksensor diagnostiziert worden ist, kann dieser entsprechend rasch ausgetauscht werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient vorzugsweise zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Differenzdrucksensors eines Dieselpartikelfilters.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles im Einzelnen beschrieben.
  • Ausführungsbeispiel:
    1. 1. Motor ist gestartet
    2. 2. Ein mindest erforderlicher Volumenstrom durch den Partikelfilter wird während des Betriebes überschritten (Voraussetzung für eine ausreichende Diagnosesicherheit/Trennschärfe)
    3. 3. Abwarten eines ersten stationären Betriebspunktes (stationäre Verhältnisse sind gekennzeichnet durch Änderungen des Volumenstromes, die eine definierbare Schwelle nicht überschreiten) → Betriebspunkt 1
    4. 4. Ermittlung und Abspeichern des Beladungszustandes des Partikelfilters im Betriebspunkte 1
    5. 5. Abwarten eines zweiten stationären Betriebspunktes (stationäre Verhältnisse sind gekennzeichnet durch Änderungen des Volumenstromes, die eine definierbare Schwelle nicht überschreiten) → Betriebspunkt 2
    6. 6. Überprüfung, ob eine Betriebspunktänderung zwischen Betriebspunkt 1 und Betriebspunkte 2 gegeben ist (gekennzeichnet durch eine absolute und/oder prozentuale Volumenstromänderung, die einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet)
    7. 7. Falls keine Betriebspunktänderung gemäß 6. gegeben ist, wird der gespeicherte Betriebspunkt 1 verworfen und durch den Betriebspunkt 2 ersetzt und bei 5. fortgefahren
    8. 8. Falls eine Betriebspunktänderung vorliegt, Ermittlung und Abspeichern des Beladungszustandes des Partikelfilters im Betriebspunkt 2
    9. 9. Vergleich der beiden Beladungszustände in Betriebspunkt 1 und Betriebspunkte 2 durch Differenzbildung und/oder Verhältnisbildung
    10. 10. Vergleich der Differenz und/oder des Verhältnisses mit den zugeordneten zulässigen Schwellenwerten
    11. 11. Ausgabe des Diagnoseergebnisses
    12. 12. Schließen auf einen fehlerhaften Differenzdrucksensor nach Feststellung der Plausibilität des Volumenstromes bei Überschreiten des zulässigen Schwellenwertes durch das Diagnoseergebnis.
  • 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 1370751 B1 [0005]

Claims (3)

  1. Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Differenzdrucksensors eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeuges mit den folgenden Schritten: Berechnung eines Modells für den Beladungszustand des Partikelfilters zum Erhalt einer Beladungsmasse m unter Verwendung der Eingangsgrößen Abgasvolumenstrom und mit dem Differenzdrucksensor gemessener Differenzdruck; und bei Feststellung einer Änderung der berechneten Beladungsmasse m, die einen Schwellenwert übersteigt, während einer Betriebspunktänderung des zugehörigen Kraftfahrzeugmotors Schließen auf ein unplausibles Eingangssignal des Beladungsmodells; Prüfen des Abgasvolumenstromes auf Plausibilität durch ein hierfür geeignetes Diagnoseverfahren; und bei plausiblem Abgasvolumenstrom und einer den Schwellenwert übersteigenden Änderung der berechneten Beladungsmasse m Schließen auf einen fehlerhaften Differenzdrucksensor.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als On-Board-Diagnoseverfahren in einem Kraftfahrzeug durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Differenzdrucksensors eines Dieselpartikelfilters verwendet wird.
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