DE102017223162B4 - Method and device for diagnosing a particulate filter arranged in the exhaust tract of a gasoline engine operated with direct fuel injection - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Diagnose eines im Abgastrakt (1) eines mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotors angeordneten Partikelfilters (2) mit folgenden Schritten:- Messung des Drucks mittels eines vor dem Partikelfilter angeordneten ersten Drucksensors (3),- Messung des Drucks mittels eines hinter dem Partikelfilter angeordneten zweiten Drucksensors (4),- Ermittlung des Beladungszustands des Partikelfilters (2) und/oder des Vorhandenseins des Partikelfilters (2) durch eine Auswertung der von den beiden Drucksensoren (3, 4) gemessenen Drucksignale, wobei- bei dieser Auswertung die Signalverläufe der von den beiden Drucksensoren (3, 4) gemessenen Drucksignale während eines Kurbelwellensegments berücksichtigt werden und bei welchem bei der Auswertung der Signalverläufe die Fläche zwischen den Drucksignalen der von den beiden Drucksensoren (3, 4) gemessenen Drucksignale ermittelt wird.Method for diagnosing a particle filter (2) arranged in the exhaust tract (1) of a gasoline engine operated with direct fuel injection, comprising the following steps: - measuring the pressure by means of a first pressure sensor (3) arranged upstream of the particle filter, - measuring the pressure by means of a downstream of the particle filter arranged second pressure sensor (4), - Determination of the loading state of the particle filter (2) and / or the presence of the particle filter (2) by evaluating the pressure signals measured by the two pressure sensors (3, 4), whereby the signal curves of the pressure signals measured by the two pressure sensors (3, 4) are taken into account during a crankshaft segment and in which the area between the pressure signals of the pressure signals measured by the two pressure sensors (3, 4) is determined when evaluating the signal curves.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose eines im Abgastrakt eines mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotors angeordneten Partikelfilters.The invention relates to a method and a device for diagnosing a particle filter arranged in the exhaust tract of a gasoline engine operated with direct fuel injection.

Es ist bereits bekannt, mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebene Benzinmotoren mit einem Partikelfilter auszustatten, um vorgegebene Partikelemissionsgrenzwerte einhalten zu können. Diese Partikelfilter filtern die bei der Verbrennung entstandenen Partikel, insbesondere Rußpartikel, zu einem Großteil aus dem Abgas heraus. Die abgeschiedenen Partikel verbleiben im Partikelfilter, sofern die im Partikelfilter vorliegenden Bedingungen, beispielsweise erhöhte Temperatur, Sauerstoff im Abgas, nicht zur Regeneration des Partikelfilters führen.It is already known to equip gasoline engines operated with direct fuel injection with a particle filter in order to be able to comply with predetermined particle emission limit values. These particle filters filter most of the particles produced during combustion, in particular soot particles, out of the exhaust gas. The separated particles remain in the particle filter, provided that the conditions present in the particle filter, for example increased temperature, oxygen in the exhaust gas, do not lead to regeneration of the particle filter.

Beim Vorliegen ungünstiger Fahrbedingungen, insbesondere im Falle vieler Kaltstarts und bei Kurzstreckenbetrieb kann die Rußbeladung des Partikelfilters einen kritischen Wert erreichen, bei dem es zu Schädigungen des Partikelfilters bei einer dann folgenden Rußumsetzung (Regeneration) kommen kann. Aufgrund der hohen Rußbeladung kann es zu hohen Temperaturen und hohen Temperaturgradienten im Partikelfilter kommen. Diese können das Filtermaterial aufschmelzen oder zu hohen mechanischen Spannungen im Filtermaterial führen. Beide vorgenannte Mechanismen können den Partikelfilter irreversibel schädigen.If the driving conditions are unfavorable, especially in the case of many cold starts and short journeys, the soot loading of the particulate filter can reach a critical value at which the particulate filter can be damaged during a subsequent soot conversion (regeneration). The high soot load can lead to high temperatures and high temperature gradients in the particle filter. These can melt the filter material or lead to high mechanical stresses in the filter material. Both of the aforementioned mechanisms can irreversibly damage the particle filter.

Um eine derartige irreversible Schädigung zu vermeiden, wird eine aktive Regeneration des Partikelfilters angestoßen, sobald eine kritische Rußbeladung überschritten wird. Diese Regeneration des Partikelfilters kann auf verschiedene Arten vorgenommen werden. Beispielsweise kann zu einer Regeneration eines Partikelfilters die Temperatur des Abgases angehoben werden. Des Weiteren kann zur Regeneration des Partikelfilters zusätzlich der Sauerstoffanteil im Abgas erhöht werden.In order to avoid such irreversible damage, an active regeneration of the particle filter is initiated as soon as a critical soot load is exceeded. This regeneration of the particle filter can be carried out in various ways. For example, the temperature of the exhaust gas can be increased for regeneration of a particle filter. Furthermore, the proportion of oxygen in the exhaust gas can also be increased to regenerate the particle filter.

Wie vorstehend beschrieben erfolgt die Auslösung der aktiven Regeneration des Partikelfilters als Reaktion auf eine erhöhte Rußbeladung des Partikelfilters. Folglich ist die Rußbeladung des Partikelfilters eine Größe, die vom Motorsteuergerät ermittelt werden muss. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, die Rußbeladung eines Partikelfilters unter Verwendung ihrer Einflussgrößen zu modellieren. Zu diesen vorgenannten Einflussgrößen gehören insbesondere die Motordrehzahl und die Motorlast.As described above, the active regeneration of the particulate filter is triggered in response to an increased soot load in the particulate filter. As a result, the soot load in the particulate filter is a variable that must be determined by the engine control unit. In this context, it is known to model the soot loading of a particle filter using its influencing variables. These aforementioned influencing variables include, in particular, the engine speed and the engine load.

Über die Lebensdauer eines Partikelfilters betrachtet oder auch aufgrund eines Fehlers ändern sich jedoch in der Praxis die Rußemissionen eines Motors. Dies hat zur Folge, dass die modellierte Rußbeladung des Partikelfilters größere Abweichungen gegenüber der realen Beladung aufweist. Dies kann dazu führen, dass die oben genannten Schädigungen auftreten.Considered over the service life of a particulate filter or due to a fault, however, the soot emissions of an engine change in practice. As a result, the modeled soot load of the particulate filter exhibits greater deviations from the real load. This can lead to the damage mentioned above occurring.

Um dies zu vermeiden, müsste die Beladung nicht nur modelliert, sondern gemessen werden.To avoid this, the load would not only have to be modeled, but measured.

Eine hierzu aus dem Bereich der Partikelfilter für Dieselfahrzeuge bekannte Möglichkeit würde darin bestehen, die Beladung des Partikelfilters über den Differenzdruck zu beschreiben. Bei der Auslegung von Partikelfiltern für mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebene Benzinmotoren sind die auftretenden Differenzdrücke jedoch wesentlich geringer als im Dieselbereich. Dies hat zur Folge, dass bei mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotoren kein Differenzdrucksensor verbaut wurde und demnach keine Auswertung des Differenzdruckes durchgeführt werden konnte.One possibility for this, known from the field of particle filters for diesel vehicles, would be to describe the loading of the particle filter using the differential pressure. When designing particle filters for gasoline engines operated with direct fuel injection, however, the differential pressures that occur are significantly lower than in the diesel sector. As a result, no differential pressure sensor was installed in gasoline engines operated with direct fuel injection and therefore no evaluation of the differential pressure could be carried out.

In der DE 10 2014 215 659 A1 ist ein Verfahren zur Zustandsüberwachung eines in einem Abgaskanal angeordneten Partikelfilters mittels einer stromab des Partikelfilters angeordneten Messvorrichtung beschrieben. Die Messvorrichtung weist dabei einen Sensor und ein partikelaufnehmendes Material auf, welches den Sensor von einem durch den Partikelfilter strömenden Abgasstrom zumindest teilweise separiert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Beaufschlagen der Messvorrichtung mit Abgas über ein Beladungs-Intervall; - Erfassen einer Pulsation eines Signals des Sensors oder einer aus dem Signal abgeleiteten Größe; - Vergleichen der Pulsation mit einer Referenzpulsation; - Bewerten des Zustands des Partikelfilters in Abhängigkeit des Vergleichs und des Beladungsintervalls.In the DE 10 2014 215 659 A1 describes a method for monitoring the condition of a particle filter arranged in an exhaust gas duct by means of a measuring device arranged downstream of the particle filter. The measuring device has a sensor and a particle-absorbing material, which at least partially separates the sensor from an exhaust gas stream flowing through the particle filter, the method comprising the following steps: exposure of the measuring device with exhaust gas over a loading interval; - Detecting a pulsation of a signal from the sensor or a variable derived from the signal; - comparing the pulsation with a reference pulsation; - Assessment of the state of the particle filter as a function of the comparison and the loading interval.

Die DE 10 2016 218 687 A1 zeigt ein Verfahren zur Erkennung eines Beladungsgrades eines in einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters, wobei der absolute Abgasdruck im Abgasstrang der Brennkraftmaschine stromabwärts eines Auslassventils bestimmt und der Beladungsgrad des Partikelfilters in Abhängigkeit des bestimmten absoluten Abgasdrucks ermittelt wird, wobei der absolute Abgasdruck im Abgasstrang unmittelbar vor einem Öffnen des Auslassventils bestimmt wird.The DE 10 2016 218 687 A1 shows a method for detecting a degree of loading of a particle filter arranged in an exhaust system of an internal combustion engine, the absolute exhaust gas pressure in the exhaust system of the internal combustion engine being determined downstream of an exhaust valve and the degree of loading of the particle filter being determined as a function of the determined absolute exhaust gas pressure, the absolute exhaust gas pressure in the exhaust system immediately ahead an opening of the exhaust valve is determined.

Um den Ausfall eines Partikelfilters genau und frühzeitig nach dem Auftreten eines Fehlers zu erkennen, wird in der JP 2004-308 454 A vorgeschlagen, das Ausmaß einer nicht stetigen Änderung der Abgaszustandsmenge auf der stromabwärtigen Seite des Partikelfilters zu erfassen, um einen Ausfall des Partikelfilters durch Vergleichen mit einem vorbestimmten Wert zu erfassen. In einer Ausführungsform wird der Abgasdruck auf der stromabwärtigen Seite des Partikelfilters als Abgaszustandsmenge erfasst, um seine Pulsationsamplitude zu berechnen. Es wird festgestellt, dass ein Fehler auftritt, wenn die Pulsationsamplitude einen vorbestimmten Wert überschreitet.In order to identify the failure of a particle filter precisely and at an early stage after an error has occurred, the JP 2004-308 454 A proposed to detect the extent of a discontinuous change in the exhaust gas state amount on the downstream side of the particulate filter in order to detect failure of the particulate filter by comparing with a predetermined value. In one embodiment, the exhaust gas pressure on the downstream side of the particulate filter is detected as an exhaust gas state quantity in order to calculate its pulsation amplitude. It will determined that an error occurs when the pulsation amplitude exceeds a predetermined value.

In der DE 10 2013 226 565 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung eines in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordneten Bauteils beschrieben, welches sich dadurch auszeichnet, dass bei einer Änderung des Abgasdrucks die Zeitverzögerung zwischen dem Abgasdruck stromaufwärts vor dem Bauteil und dem Abgasdruck stromabwärts nach dem Bauteil erfasst wird und dass bei einer zu geringen Zeitverzögerung ein Fehlersignal bereitgestellt wird.In the DE 10 2013 226 565 A1 a method for monitoring a component arranged in an exhaust duct of an internal combustion engine is described, which is characterized in that, when the exhaust gas pressure changes, the time delay between the exhaust gas pressure upstream in front of the component and the exhaust gas pressure downstream after the component is detected and that when the exhaust gas pressure changes, Time delay an error signal is provided.

Die DE 10 2015 119 416 A1 beschreibt ein Verfahren und ein System zum Diagnostizieren eines Partikelfilters, der in einem Abgaskanal eines Kraftmaschinenzylinders angeordnet ist. In einem Beispiel kann ein Verfahren ein Leiten von Abgas aus einem ersten Zylinder durch einen ersten Partikelfilter in einem ersten Kanal und ein Leiten von Abgas aus einem zweiten Zylinder durch einen zweiten Partikelfilter in einem zweiten Kanal umfassen. Das Verfahren kann ferner ein Anpassen des Kraftmaschinenbetriebs als Antwort auf eine Partikelfilterverschlechterung umfassen, wobei die Partikelfilterverschlechterung basierend auf einer Abgasdruckpulsationszeitvorgabe relativ zu Verbrennungsereignissen zwischen einer Verschlechterung des ersten und zweiten Partikelfilters unterscheidet.The DE 10 2015 119 416 A1 describes a method and system for diagnosing a particulate filter disposed in an exhaust passage of an engine cylinder. In one example, a method may include directing exhaust gas from a first cylinder through a first particulate filter in a first passage and directing exhaust gas from a second cylinder through a second particulate filter in a second passage. The method may further include adjusting engine operation in response to particulate filter degradation, the particulate filter degradation distinguishing between first and second particulate filter degradation based on exhaust pressure pulsation timing relative to combustion events.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung derart auszubilden, dass eine korrekte Diagnose eines im Abgastrakt eines mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotors angeordneten Partikelfilters durchgeführt werden kann.The object of the invention is to develop a method and a device such that a correct diagnosis of a particle filter arranged in the exhaust tract of a gasoline engine operated with direct fuel injection can be carried out.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Anspruch 8 hat eine Vorrichtung zur Diagnose eines im Abgastrakt eines mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotors angeordneten Partikelfilters zum Gegenstand.This object is achieved by a method with the features specified in claim 1. Advantageous refinements and developments of the invention are given in the dependent claims. Claim 8 relates to a device for diagnosing a particle filter arranged in the exhaust tract of a gasoline engine operated with direct fuel injection.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden bei einem Verfahren zur Diagnose eines im Abgastrakt eines mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotors angeordneten Partikelfilters folgende Schritte durchgeführt:

  • - Messung des Drucks mittels eines vor dem Partikelfilter angeordneten ersten Drucksensors,
  • - Messung des Drucks mittels eines hinter dem Partikelfilter angeordneten zweiten Drucksensors,
  • - Ermittlung des Beladungszustands des Partikelfilters und/oder des Vorhandenseins des Partikelfilters durch eine Auswertung der von den beiden Drucksensoren gemessenen Drucksignale, wobei
  • - bei dieser Auswertung die Signalverläufe der von den beiden Drucksensoren gemessenen Drucksignale während eines Kurbelwellensegments berücksichtigt werden und bei welchem bei der Auswertung der Signalverläufe die Fläche zwischen den Drucksignalen der von den beiden Drucksensoren gemessenen Drucksignale ermittelt wird.
According to the present invention, the following steps are carried out in a method for diagnosing a particle filter arranged in the exhaust tract of a gasoline engine operated with direct fuel injection:
  • - Measurement of the pressure by means of a first pressure sensor arranged in front of the particle filter,
  • - Measurement of the pressure by means of a second pressure sensor arranged behind the particle filter,
  • - Determination of the loading state of the particle filter and / or the presence of the particle filter by evaluating the pressure signals measured by the two pressure sensors, wherein
  • - In this evaluation, the signal curves of the pressure signals measured by the two pressure sensors are taken into account during a crankshaft segment and in which the area between the pressure signals of the pressure signals measured by the two pressure sensors is determined during the evaluation of the signal curves.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass sie die Möglichkeit schafft, dass auch bei mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotoren eine genaue Diagnose des Partikelfilters vorgenommen werden kann, wobei auch individuelle Umstände des jeweils vorliegenden Einzelsystems berücksichtigt werden.The advantages of the invention are, in particular, that it creates the possibility that an accurate diagnosis of the particle filter can also be carried out in gasoline engines operated with direct fuel injection, whereby individual circumstances of the individual system present are also taken into account.

Insbesondere besteht bei der Erfindung die Möglichkeit, eine genaue Information über die Rußbeladung des Partikelfilters zu erhalten. Ferner besteht bei der Erfindung die Möglichkeit, eine genaue Information darüber zu erhalten, ob im jeweils vorliegenden Fahrzeug ein Partikelfilter eingebaut ist oder nicht. In particular, the invention provides the possibility of obtaining precise information about the soot load in the particle filter. The invention also provides the possibility of obtaining precise information as to whether or not a particle filter is installed in the vehicle in question.

Die erhaltene Information kann dem Fahrer des jeweiligen Fahrzeugs und dem Werkstattpersonal auf einem Display angezeigt werden.The information received can be shown on a display to the driver of the respective vehicle and the workshop personnel.

In vorteilhafter Weise erfolgt die Messung des Druckes mittels der beiden Drucksensoren hochauflösend.The pressure is advantageously measured at high resolution by means of the two pressure sensors.

Dabei wird unter einer hochauflösenden Messung verstanden, dass die jeweilige Messung des Druckes mittels der beiden Drucksensoren mit einer Abtastrate erfolgt, die kleiner oder gleich 1 ms ist.A high-resolution measurement is understood to mean that the respective measurement of the pressure by means of the two pressure sensors takes place at a sampling rate that is less than or equal to 1 ms.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird bei der Auswertung der Signalverläufe die Fläche zwischen den Drucksignalen der von den beiden Drucksensoren gemessenen Drucksignale ermittelt.According to a preferred embodiment, the area between the pressure signals of the pressure signals measured by the two pressure sensors is determined when the signal curves are evaluated.

Vorzugsweise wird die ermittelte Fläche mit einem abgespeicherten Erwartungswert verglichen.The area determined is preferably compared with a stored expected value.

Dieser Erwartungswert wird in vorteilhafter Weise einem gespeicherten Kennfeld entnommen, in welchem eine Vielzahl von verschiedenen Erwartungswerten abgespeichert ist, wobei jeder Erwartungswert eine Kombination eines die Rußbeladung des Partikelfilters beschreibenden Wertes mit einem den Abgasvolumenstrom beschreibenden Wertes zugeordnet ist.This expected value is advantageously taken from a stored characteristic diagram in which a large number of different expected values are stored, each expected value being assigned a combination of a value describing the soot load of the particle filter with a value describing the exhaust gas volume flow.

Den Abgasvolumenstrom beschreibende Werte sind insbesondere der gemessene Abgasvolumenstrom, der Abgasmassenstrom, die Motordrehzahl, das Motordrehmoment oder eine Kombination eines oder mehrerer dieser Parameter.Values describing the exhaust gas volume flow are in particular the measured exhaust gas volume flow, the exhaust gas mass flow, the engine speed, the engine torque or a combination of one or more of these parameters.

In vorteilhafter Weise kann der Erwartungswert ein einem fehlenden Partikelfilter zugeordneter Erwartungswert sein. The expected value can advantageously be an expected value assigned to a missing particle filter.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Diagnose eines im Abgastrakt eines mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotors angeordneten Partikelfilters bereitzustellen, welche eine Steuereinheit aufweist, die zur Steuerung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.An advantageous embodiment of the invention consists in providing a device for diagnosing a particle filter arranged in the exhaust tract of a gasoline engine operated with direct fuel injection, which has a control unit designed to control a method according to one of the preceding claims.

Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt

  • 1 eine Blockdarstellung, in welcher die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Bauteile einer Vorrichtung zur Diagnose eines im Abgastrakt eines mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotors angeordneten Partikelfilters gezeigt sind, und
  • 2 Diagramme zur Erläuterung der Erfindung.
Further advantageous properties of the invention emerge from the following exemplary explanation based on the figures. It shows
  • 1 a block diagram in which the components of a device for diagnosing a particulate filter arranged in the exhaust tract of a gasoline engine operated with direct fuel injection are shown which are essential for understanding the invention, and
  • 2 Diagrams to explain the invention.

Die 1 zeigt eine Blockdarstellung, in welcher die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Bauteile einer Vorrichtung zur Diagnose eines im Abgastrakt eines mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotors angeordneten Partikelfilters gezeigt sind. Dazu gehören der Abgastrakt 1 eines mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotors, ein in diesem Abgastrakt 1 angeordnetes Partikelfilter 2, ein vor dem Partikelfilter angeordneter erster Drucksensor 3, ein hinter dem Partikelfilter 2 angeordneter zweiter Drucksensor 4, eine Steuereinheit 5 und ein Display 6. Auf dem Display 6 können unter Steuerung durch die Steuereinheit 5 die Ergebnisse der beim erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Diagnoseergebnisse angezeigt werden.The 1 shows a block diagram in which the essential components for understanding the invention of a device for diagnosing a particulate filter arranged in the exhaust tract of a gasoline engine operated with direct fuel injection are shown. This includes the exhaust tract 1 a gasoline engine operated with direct fuel injection, one in this exhaust tract 1 arranged particle filter 2 , a first pressure sensor arranged in front of the particle filter 3 , one behind the particle filter 2 arranged second pressure sensor 4th , a control unit 5 and a display 6th . On the display 6th can be under control of the control unit 5 the results of the diagnostic results obtained in the method according to the invention are displayed.

Der erste Drucksensor 3 ist zur Messung des vor dem Partikelfilter 2 herrschenden Druckes vorgesehen. Das Ausgangssignal dieses ersten Drucksensors wird der Steuereinheit 5 zugeführt.The first pressure sensor 3 is for measuring the before the particle filter 2 prevailing pressure provided. The output of this first pressure sensor is sent to the control unit 5 fed.

Der zweite Drucksensor 4 ist zur Messung des hinter dem Partikelfilter 2 herrschenden Druckes vorgesehen. Das Ausgangssignal dieses zweiten Drucksensors wird ebenfalls der Steuereinheit 5 zugeführt.The second pressure sensor 4th is for measuring the downstream of the particle filter 2 prevailing pressure provided. The output signal of this second pressure sensor is also sent to the control unit 5 fed.

Die Steuereinheit 5, die auch eine Recheneinheit umfasst, ist dazu ausgebildet, die von den Drucksensoren bereitgestellten Drucksensorsignale zu empfangen und zur Ermittlung des Beladungszustands des Partikelfilters und/oder des Vorhandenseins des Partikelfilters auszuwerten. Bei dieser Auswertung berücksichtigt sie die Signalverläufe der von den beiden Drucksensoren gemessenen Drucksignale während eines Kurbelwellensegments.The control unit 5 , which also includes a computing unit, is designed to receive the pressure sensor signals provided by the pressure sensors and to evaluate them in order to determine the loading status of the particle filter and / or the presence of the particle filter. In this evaluation, it takes into account the signal curves of the pressure signals measured by the two pressure sensors during a crankshaft segment.

Die genannte Messung des Druckes mittels der beiden Drucksensoren 3 und 4 erfolgt jeweils hochauflösend. Unter hochauflösend wird dabei verstanden, dass die Messung des Druckes mittels der beiden Drucksensoren mit einer Abtastrate erfolgt, die kleiner oder gleich 1 ms ist.The mentioned measurement of the pressure by means of the two pressure sensors 3 and 4th is done in high resolution. High resolution is understood to mean that the pressure is measured by means of the two pressure sensors at a sampling rate that is less than or equal to 1 ms.

Hierzu wird bei der Auswertung der Signalverläufe die Fläche zwischen den Drucksignalen der von den beiden Drucksensoren gemessenen Drucksignale ermittelt.For this purpose, when evaluating the signal curves, the area between the pressure signals of the pressure signals measured by the two pressure sensors is determined.

Dabei wird die ermittelte Fläche mit einem abgespeicherten Erwartungswert verglichen.The area determined is compared with a stored expected value.

Dieser Erwartungswert wird einem abgespeicherten Kennfeld entnommen, in welchem eine Vielzahl von verschiedenen Erwartungswerten abgespeichert ist, wobei jeder Erwartungswert eine Kombination eines die Rußbeladung des Partikelfilters beschreibenden Wertes mit einem den Abgasvolumenstrom beschreibenden Wert zugeordnet ist. Ein den Abgasvolumenstrom beschreibender Wert ist beispielsweise der gemessene Abgasvolumenstrom selbst, der Abgasmassenstrom, die Motordrehzahl, das Motordrehmoment oder eine Kombination eines oder mehrerer dieser Parameter.This expected value is taken from a stored characteristic map in which a large number of different expected values are stored, each expected value being assigned a combination of a value describing the soot load of the particle filter with a value describing the exhaust gas volume flow. A value describing the exhaust gas volume flow is, for example, the measured exhaust gas volume flow itself, the exhaust gas mass flow, the engine speed, the engine torque or a combination of one or more of these parameters.

Des Weiteren kann der Erwartungswert auch ein einem fehlenden Partikelfilter zugeordneter Erwartungswert sein. In diesem Fall ist es möglich, das Vorhandensein oder Fehlen eines Partikelfilters im Abgastrakt 1 zu detektieren.Furthermore, the expected value can also be an expected value assigned to a missing particle filter. In this case, it is possible the presence or absence of a particulate filter in the exhaust tract 1 to detect.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren erfolgt folglich eine Auswertung der Amplituden zweier Drucksignale, von denen eines mittels eines vor dem Partikelfilter angeordneten Drucksensor und das andere von einem hinter dem Partikelfilter angeordneten Drucksensor bereitgestellt wird, um den Beladungszustand des Partikelfilters zu ermitteln. Des Weiteren kann mittels des beschriebenen Verfahrens eine Verbauprüfung vorgenommen werden, bei welcher erkannt wird, ob im Abgastrakt ein Partikelfilter vorhanden ist oder nicht.In the method described above, the amplitudes of two pressure signals are evaluated, one of which is provided by a pressure sensor arranged in front of the particle filter and the other of which is provided by a pressure sensor arranged behind the particle filter, in order to determine the loading state of the particle filter. Furthermore, the method described can be used to carry out an installation test in which it is recognized whether or not there is a particle filter in the exhaust tract.

Vorher bekannte Verfahren zur Abschätzung der Rußbeladung eines Partikelfilters basieren auf einem open-loop-Modell. Ein derartiges Modell kann jedoch individuelle Änderungen des jeweils betrachteten Einzelsystems nicht berücksichtigen. Kommt es bei bekannten Verfahren beispielsweise zu einem erhöhten Rußeintrag in den Partikelfilter aufgrund eines defekten Injektors, dann kann das genannte Modell dies nicht berücksichtigen. Beim Vorliegen eines Partikelfilters im Abgastrakt eines Dieselmotors wird daher die Beladung des Partikelfilters unter Verwendung eines Differenzdrucksensors ermittelt. Bei mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotoren führt eine derartige Differenzdruckmessung nicht zum Erfolg, da nur ein sehr geringer Druckabfall über den Partikelfilter vorliegt.Previously known methods for estimating the soot loading of a particulate filter are based on an open-loop model. However, such a model cannot take into account individual changes in the individual system under consideration. For example, if there is a known method increased soot entry into the particle filter due to a defective injector, the model mentioned cannot take this into account. If there is a particle filter in the exhaust system of a diesel engine, the loading of the particle filter is determined using a differential pressure sensor. In gasoline engines operated with direct fuel injection, such a differential pressure measurement does not lead to success, since there is only a very small pressure drop across the particle filter.

Ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen ermöglicht im Unterschied zu den vorgenannten bekannten Verfahren auch beim Vorliegen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotoren eine genaue Diagnose des im Abgastrakt angeordneten Partikelfilters, d.h. eine genaue Ermittlung des Beladungszustands des Partikelfilters und ermöglicht auch eine zuverlässige Verbauprüfung, bei welcher erkannt wird, ob im Abgastrakt ein Partikelfilter vorhanden ist oder nicht.In contrast to the aforementioned known methods, a method with the features specified in claim 1 enables an exact diagnosis of the particulate filter arranged in the exhaust tract, ie an exact determination of the loading state of the particulate filter and also enables a reliable installation test, even when gasoline engines are operated with direct fuel injection, which recognizes whether or not there is a particle filter in the exhaust tract.

Für eine Verbauprüfung war es bisher bekannt, einen vor dem Partikelfilter angeordneten Temperatursensor und einen hinter dem Partikelfilter angeordneten weiteren Temperatursensor zu verwenden. Da der Partikelfilter eine thermische Masse besitzt, kann aus der Differenz der Temperatur vor und hinter dem Partikelfilter auf das Vorhandensein oder Fehlen des Partikelfilters geschlossen werden. Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass ein zusätzlicher Temperatursensor hinter dem Partikelfilter notwendig ist. Dieser Nachteil wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren vermieden.For an installation test it was previously known to use a temperature sensor arranged in front of the particle filter and a further temperature sensor arranged behind the particle filter. Since the particle filter has a thermal mass, the presence or absence of the particle filter can be deduced from the difference in temperature in front of and behind the particle filter. However, this procedure has the disadvantage that an additional temperature sensor is required behind the particle filter. This disadvantage is avoided by a method according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt, dass das Drucksignal vor und hinter dem Partikelfilter ein starkes Rauschen aufweist. Deshalb wurde bei bekannten Verfahren eine Filterung der Signale durchgeführt und Mittelwerte der Signale zur Beladungsbestimmung und für die Verbauprüfung verwendet.The method according to the invention takes into account that the pressure signal upstream and downstream of the particle filter has a high level of noise. Therefore, in known methods, the signals were filtered and mean values of the signals were used to determine the load and for the installation test.

Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt im Unterschied dazu eine Auswertung des Signalverlaufes der vorzugsweise hochauflösend gemessenen Drucksignale während eines Kurbelwellensegments (720° Kurbelwinkel/Anzahl der Zylinder). Die Erfinder haben erkannt, dass sich dieser Signalverlauf während eines Kurbelwellensegments deutlich ausgeprägter ändert als die Signalmittelwerte, wenn der Partikelfilter entfernt oder dessen Rußbeladung erhöht wird. So ändert sich insbesondere die Differenz der Maximalwerte der von den beiden Drucksensoren abgeleiteten Drucksignale während eines Kurbelwellensegments bei steigender Beladung und bei einer Entfernung des Partikelfilters deutlich stärker als die Differenz der Mittelwerte. Deshalb wird die Fläche zwischen den Drucksignalen vor und hinter dem Partikelfilter ausgewertet. Auch diese ändert sich stärker als die Mittelwerte der Drucksignale. Der vom hoch- aufgelösten Drucksignal abgeleitete Parameter wird anschließend mit einem in der Motorsteuerung abgelegten Erwartungswert verglichen. Dieser Erwartungswert ist -wie es ebenfalls bereits oben ausgeführt wurde- eine Funktion des Abgasvolumenstroms selbst oder von abgeleiteten Werten wie Abgasmassenstrom, Motordrehzahl, Motordrehmoment oder eine Kombination zweier oder mehrerer dieser Parameter und der Rußbeladung des Partikelfilters. Des Weiteren kann der Erwartungswert -wie es ebenfalls bereits oben ausgeführt wurde- auch einem nicht verbauten Partikelfilter zugeordnet sein.In the method according to the invention, in contrast to this, the signal profile of the pressure signals, which are preferably measured in high resolution, is evaluated during a crankshaft segment (720 ° crank angle / number of cylinders). The inventors have recognized that this signal curve changes significantly more markedly during a crankshaft segment than the signal mean values when the particle filter is removed or its soot load is increased. In particular, the difference between the maximum values of the pressure signals derived from the two pressure sensors during a crankshaft segment changes significantly more strongly than the difference between the mean values when the load increases and when the particle filter is removed. Therefore, the area between the pressure signals in front of and behind the particle filter is evaluated. This also changes more than the mean values of the pressure signals. The parameter derived from the high-resolution pressure signal is then compared with an expected value stored in the engine control. As already stated above, this expected value is a function of the exhaust gas volume flow itself or of derived values such as exhaust gas mass flow, engine speed, engine torque or a combination of two or more of these parameters and the soot load of the particle filter. Furthermore, the expected value - as has also already been explained above - can also be assigned to a particle filter that is not installed.

Die Vorteile der Erfindung werden nachfolgend nochmals anhand der in der 2 dargestellten Diagramme erläutert.The advantages of the invention will be explained again below with reference to the 2 illustrated diagrams.

In den in der 2 dargestellten Diagrammen ist jeweils nach oben die Druckdifferenz dp in hPa und nach rechts die Zeit in s aufgetragen.In the in the 2 The diagrams shown show the pressure difference dp in hPa upwards and the time in s to the right.

Die in den Diagrammen dargestellten beispielhaften Signalverläufe wurden bei einer Drehzahl n von 2500 Umdrehungen pro Minute und einem Frischluftmassenstrom maf von 165 kg/h ermittelt.The exemplary signal curves shown in the diagrams were determined at a speed n of 2500 revolutions per minute and a fresh air mass flow maf of 165 kg / h.

Die Kurve K1 (dp.up.mes) beschreibt jeweils den gemessenen Differenzdruck zwischen dem Abgas vor dem Partikelfilter und der Umgebung. Die Kurve K2 (dp.up.mes.fil) beschreibt jeweils den tiefpassgefilterten Wert dieses Differenzdruckes.The curve K1 (dp.up.mes) describes the measured differential pressure between the exhaust gas in front of the particle filter and the environment. The curve K2 (dp.up.mes.fil) describes the low-pass filtered value of this differential pressure.

Die Kurve K3 (dp.dw.mes) beschreibt jeweils den gemessenen Differenzdruck zwischen dem Abgas nach dem Partikelfilter und der Umgebung. Die Kurve K4 (dp.dw.mes.fil) beschreibt jeweils den tiefpassgefilterten Wert dieses Differenzdruckes.The curve K3 (dp.dw.mes) describes the measured differential pressure between the exhaust gas after the particle filter and the environment. The curve K4 (dp.dw.mes.fil) describes the low-pass filtered value of this differential pressure.

Die im oberen Diagramm dargestellten Signalverläufe wurden bei einem nicht verbauten Partikelfilter ermittelt.The signal curves shown in the diagram above were determined when a particle filter was not installed.

Die im mittleren Diagramm dargestellten Signalverläufe wurden bei einem neuen Partikelfilter mit einer Rußbeladung von 0 g/l ermittelt (vollständig regeneriert).The signal curves shown in the middle diagram were determined for a new particle filter with a soot load of 0 g / l (completely regenerated).

Die im unteren Diagramm dargestellten Signalverläufe wurden bei einem neuen Partikelfilter mit einer Rußbeladung von 4 g/l ermittelt (hoch beladen).The signal curves shown in the diagram below were determined for a new particle filter with a soot load of 4 g / l (highly loaded).

Es ist ersichtlich, dass die Unterschiede der ermittelten Maxima der Druckamplituden deutlich größer sind als die gemittelten Druckdifferenzen der unterschiedlichen Partikelfilterzustände.It can be seen that the differences between the determined maxima of the pressure amplitudes are significantly greater than the averaged pressure differences between the different particle filter states.

Folglich ist das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren besser dazu geeignet, die unterschiedlichen Partikelfilterzustände (nicht verbaut, vollständig regeniert, hoch beladen) zu detektieren als bekannte Verfahren, bei denen eine Tiefpassfilterung bzw. Mittelwertbildung vorgenommen wird.Consequently, the described method according to the invention is better suited to detecting the different particle filter states (not installed, completely regenerated, highly charged) than known methods in which low-pass filtering or averaging is carried out.

Claims (8)

Verfahren zur Diagnose eines im Abgastrakt (1) eines mit Kraftstoff-Direkteinspritzung betriebenen Benzinmotors angeordneten Partikelfilters (2) mit folgenden Schritten: - Messung des Drucks mittels eines vor dem Partikelfilter angeordneten ersten Drucksensors (3), - Messung des Drucks mittels eines hinter dem Partikelfilter angeordneten zweiten Drucksensors (4), - Ermittlung des Beladungszustands des Partikelfilters (2) und/oder des Vorhandenseins des Partikelfilters (2) durch eine Auswertung der von den beiden Drucksensoren (3, 4) gemessenen Drucksignale, wobei - bei dieser Auswertung die Signalverläufe der von den beiden Drucksensoren (3, 4) gemessenen Drucksignale während eines Kurbelwellensegments berücksichtigt werden und bei welchem bei der Auswertung der Signalverläufe die Fläche zwischen den Drucksignalen der von den beiden Drucksensoren (3, 4) gemessenen Drucksignale ermittelt wird.Method for diagnosing a particle filter (2) arranged in the exhaust tract (1) of a gasoline engine operated with direct fuel injection, comprising the following steps: - Measurement of the pressure by means of a first pressure sensor (3) arranged in front of the particle filter, - Measurement of the pressure by means of a second pressure sensor (4) arranged behind the particle filter, - Determination of the loading state of the particle filter (2) and / or the presence of the particle filter (2) by evaluating the pressure signals measured by the two pressure sensors (3, 4), wherein - In this evaluation, the signal curves of the pressure signals measured by the two pressure sensors (3, 4) are taken into account during a crankshaft segment and in which the area between the pressure signals of the pressure signals measured by the two pressure sensors (3, 4) is determined during the evaluation of the signal curves . Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Messung des Druckes mittels der beiden Drucksensoren (3, 4) hochauflösend erfolgt.Procedure according to Claim 1 , in which the pressure is measured with the two pressure sensors (3, 4) in high resolution. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Messung des Druckes mittels der beiden Drucksensoren (3, 4) mit einer Abtastrate erfolgt, die kleiner oder gleich 1 ms ist.Procedure according to Claim 2 , in which the pressure is measured by means of the two pressure sensors (3, 4) with a sampling rate that is less than or equal to 1 ms. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die ermittelte Fläche mit einem abgespeicherten Erwartungswert verglichen wird.Method according to one of the preceding claims, in which the area determined is compared with a stored expected value. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem der Erwartungswert einem abgespeicherten Kennfeld entnommen wird, in welchem eine Vielzahl von verschiedenen Erwartungswerten abgespeichert ist, wobei jeder Erwartungswert eine Kombination eines die Russbeladung des Partikelfilters (2) beschreibenden Wertes mit einem den Abgasvolumenstrom beschreibenden Wertes zugeordnet ist.Procedure according to Claim 4 , in which the expected value is taken from a stored characteristic map in which a large number of different expected values is stored, each expected value being assigned a combination of a value describing the soot load of the particle filter (2) with a value describing the exhaust gas volume flow. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem ein den Abgasvolumenstrom beschreibender Wert der gemessene Abgasvolumenstrom, der Abgasmassenstrom, die Motordrehzahl, das Motordrehmoment oder eine Kombination eines oder mehrerer dieser Parameter ist.Procedure according to Claim 5 , for which a value describing the exhaust gas volume flow is the measured exhaust gas volume flow, the exhaust gas mass flow, the engine speed, the engine torque or a combination of one or more of these parameters. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem der Erwartungswert ein einem fehlenden Partikelfilter (2) zugeordneter Erwartungswert ist.Procedure according to Claim 4 , at which the expected value is an expected value assigned to a missing particle filter (2). Vorrichtung zur Diagnose eines im Abgastrakt eines direkt einspritzenden Benzinmotors angeordneten Partikelfilters (2), welche eine Steuereinheit (5) aufweist, die zur Steuerung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.Device for diagnosing a particle filter (2) which is arranged in the exhaust tract of a direct injection gasoline engine and which has a control unit (5) which is designed to control a method according to one of the preceding claims.
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