DE102018205072A1 - Method for operating an exhaust system for an internal combustion engine and corresponding exhaust system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage (1) für eine Brennkraftmaschine, wobei die Abgasanlage (1) eine Abgasreinigungseinrichtung (2) zur Reinigung von Abgas aufweist und ein erster Abgasdruck in einer ersten Abgasteilleitung (7) stromaufwärts der Abgasreinigungseinrichtung (2) und ein zweiter Abgasdruck in einer zweiten Abgasteilleitung (8) stromabwärts der Abgasreinigungseinrichtung (2) zum Berechnen eines den Druckverlust der Abgasreinigungseinrichtung (2) beeinflussenden Zustandsparameters der Abgasreinigungseinrichtung (2) erfasst werden. Dabei ist vorgesehen, dass ein Leitungsdruckverlust der ersten Abgasteilleitung (7) und/oder der zweiten Abgasteilleitung (8) ermittelt und bei dem Berechnen des Zustandsparameters berücksichtigt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Abgasanlage (1) für eine Brennkraftmaschine. The invention relates to a method for operating an exhaust system (1) for an internal combustion engine, wherein the exhaust system (1) comprises an exhaust gas purification device (2) for purifying exhaust gas and a first exhaust gas pressure in a first exhaust partial line (7) upstream of the exhaust gas purification device (2) and a second exhaust gas pressure is detected in a second exhaust gas part line (8) downstream of the exhaust gas purification device (2) for calculating a state parameter of the exhaust gas purification device (2) influencing the pressure loss of the exhaust gas purification device (2). It is provided that a line pressure loss of the first exhaust pipe part (7) and / or the second exhaust pipe part (8) is determined and taken into account in the calculation of the state parameter. The invention further relates to an exhaust system (1) for an internal combustion engine.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, wobei die Abgasanlage eine Abgasreinigungseinrichtung zur Reinigung von Abgas aufweist und ein erster Abgasdruck in einer ersten Abgasteilleitung stromaufwärts der Abgasreinigungseinrichtung und ein zweiter Abgasdruck in einer zweiten Abgasteilleitung stromabwärts der Abgasreinigungseinrichtung zum Berechnen eines des Druckverlust der Abgasreinigungseinrichtung beeinflussenden Zustandsparameters der Abgasreinigungseinrichtung erfasst werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for operating an exhaust system for an internal combustion engine, wherein the exhaust system comprises an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas and a first exhaust pressure in a first exhaust pipe upstream of the exhaust gas purification device and a second exhaust pressure in a second exhaust pipe downstream of the exhaust gas purification device for calculating the pressure loss the exhaust gas purification device influencing state parameter of the exhaust gas purification device are detected. The invention further relates to an exhaust system for an internal combustion engine.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine genauere Ermittlung eines Zustandsparameters der Abgasreinigungseinrichtung ermöglicht.It is an object of the invention to propose a method for operating an exhaust system for an internal combustion engine, which has advantages over known methods, in particular allows a more accurate determination of a state parameter of the exhaust gas purification device.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass ein Leitungsdruckverlust der ersten Abgasteilleitung und/oder der zweiten Abgasteilleitung ermittelt und bei dem Berechnen des Zustandsparameters berücksichtigt wird.This is achieved according to the invention with a method for operating an exhaust system for an internal combustion engine with the features of
Die Abgasanlage dient dem Abführen von Abgasen, die von der Brennkraftmaschine erzeugt werden. Hierzu wird der Abgasanlage das von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas zugeführt und über die Abgasanlage abgeführt, insbesondere in Richtung einer Außenumgebung. Beispielsweise tritt das Abgas durch ein Endrohr aus der Abgasanlage aus. Strömungstechnisch ist insoweit die Abgasanlage einerseits an die Brennkraftmaschine und andererseits vorzugsweise an die Außenumgebung angeschlossen.The exhaust system is used to remove exhaust gases that are generated by the internal combustion engine. For this purpose, the exhaust system is supplied to the exhaust gas generated by the internal combustion engine and discharged via the exhaust system, in particular in the direction of an external environment. For example, the exhaust gas exits through an end pipe from the exhaust system. In terms of flow technology, the exhaust system is connected on the one hand to the internal combustion engine and on the other hand preferably to the outside environment.
Die Abgasanlage verfügt über die Abgasreinigungseinrichtung zur Reinigung von Abgas sowie über die beiden Abgasteilleitungen, nämlich die erste Abgasteilleitung und die zweite Abgasteilleitung. Die beiden Abgasteilleitungen sind Bestandteil einer Abgasleitung der Abgasanlage. Über die erste Abgasteilleitung ist die Abgasreinigungseinrichtung strömungstechnisch an die Brennkraftmaschine angeschlossen. Über die zweite Abgasteilleitung steht die Abgasreinigungseinrichtung auf ihrer der ersten Abgasteilleitung abgewandten Seite vorzugsweise mit der Außenumgebung in strömungstechnischer Verbindung.The exhaust system has the exhaust gas purification device for purifying exhaust gas as well as the two exhaust gas sub-lines, namely the first exhaust partial line and the second exhaust partial line. The two exhaust partial pipes are part of an exhaust pipe of the exhaust system. The exhaust gas purification device is fluidically connected to the internal combustion engine via the first exhaust gas part line. The exhaust gas purification device is preferably in fluid communication with the outside environment via the second exhaust gas part line on its side facing away from the first exhaust part line.
Die Abgasreinigungseinrichtung liegt beispielsweise als Partikelfilter, insbesondere als Rußpartikelfilter, vor. Die Abgasreinigungseinrichtung kann jedoch auch in Form einer anderen Einrichtung vorliegen, welche allgemein der Reinigung des Abgases dient. Das von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas enthält Partikel, beispielsweise Rußpartikel. Diese Partikel sammeln sich mit der Zeit in der Abgasreinigungseinrichtung an. Beispielsweise, um rechtzeitig eine Regeneration der Abgasreinigungseinrichtung veranlassen zu können, während welcher die Partikel aus der Abgasreinigungseinrichtung ausgetragen werden, beispielsweise durch Oxidation, wird der Zustandsparameter der Abgasreinigungseinrichtung ermittelt.The exhaust gas purification device is present, for example, as a particle filter, in particular as a soot particle filter. However, the exhaust gas purification device may also be in the form of another device which generally serves to purify the exhaust gas. The exhaust gas generated by the internal combustion engine contains particles, such as soot particles. These particles accumulate over time in the exhaust gas purification device. For example, in order to promptly initiate a regeneration of the exhaust gas purification device, during which the particles are discharged from the exhaust gas purification device, for example by oxidation, the state parameter of the exhaust gas purification device is determined.
Der Zustandsparameter beschreibt den Druckverlust der Abgasreinigungseinrichtung beziehungsweise den Druckverlust des Abgases über der Abgasreinigungseinrichtung. Zum Bestimmen des Zustandsparameters werden zunächst der erste Abgasdruck und der zweite Abgasdruck ermittelt. Der erste Abgasdruck entspricht dem Druck des Abgases in der ersten Abgasteilleitung und der zweite Abgasdruck dem Druck des Abgases in der zweiten Abgasteilleitung. Es kann vorgesehen sein, den ersten Abgasdruck und den zweiten Abgasdruck separat voneinander zu erfassen, insbesondere mittels jeweils eines Drucksensors. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Ermitteln des ersten Abgasdrucks und des zweiten Abgasdrucks lediglich in Form eines Erfassens eines Differenzdrucks erfolgt, der die Druckdifferenz zwischen dem ersten Abgasdruck und dem zweiten Abgasdruck beziehungsweise umgekehrt beschreibt.The state parameter describes the pressure loss of the exhaust gas purification device or the pressure loss of the exhaust gas over the exhaust gas purification device. For determining the state parameter, first the first exhaust gas pressure and the second exhaust gas pressure are determined. The first exhaust gas pressure corresponds to the pressure of the exhaust gas in the first exhaust partial line and the second exhaust gas pressure corresponds to the pressure of the exhaust gas in the second exhaust gas partial line. It can be provided to detect the first exhaust gas pressure and the second exhaust gas pressure separately, in particular by means of a respective pressure sensor. However, it can also be provided that determining the first exhaust gas pressure and the second exhaust gas pressure takes place only in the form of detecting a differential pressure which describes the pressure difference between the first exhaust gas pressure and the second exhaust gas pressure or vice versa.
Wenigstens einer der beiden Abgasdrücke, also entweder der erste Abgasdruck oder der zweite Abgasdruck, oder beide Abgasdrücke werden strömungstechnisch beabstandet von der Abgasreinigungseinrichtung ermittelt. Entsprechend umfasst die Differenz zwischen den beiden Abgasdrücken nicht unmittelbar die Druckdifferenz und mithin den Druckverlust über die Abgasreinigungseinrichtung, sondern zusätzlich einen Druckverlust, der in der jeweiligen Abgasteilleitung auftritt. Hierbei ist der Leitungsdruckverlust über die jeweilige Abgasteilleitung nicht oder allenfalls geringfügig von dem Zustandsparameter abhängig, wohingegen der Druckverlust der Abgasreinigungseinrichtung selbst eine ausgeprägte Abhängigkeit von dem Zustandsparameter aufweist, welcher schlussendlich die Beladung der Abgasreinigungseinrichtung mit Partikeln beschreibt.At least one of the two exhaust gas pressures, that is to say either the first exhaust gas pressure or the second exhaust gas pressure, or both exhaust gas pressures are determined by the exhaust gas purification device at a distance from the flow. Correspondingly, the difference between the two exhaust gas pressures does not directly include the pressure difference and therefore the pressure loss via the exhaust gas purification device, but additionally a pressure loss that occurs in the respective exhaust gas part line. Here is the Line pressure loss over the respective exhaust pipe part not or at most slightly dependent on the state parameter, whereas the pressure drop of the exhaust gas purification device itself has a pronounced dependence on the state parameter, which ultimately describes the loading of the exhaust gas purification device with particles.
Zusätzlich ist der Druckverlust der Abgasreinigungseinrichtung von einem Abgasvolumenstrom abhängig, mit welchem das Abgas die Abgasanlage beziehungsweise die Abgasreinigungseinrichtung durchströmt. Die Abhängigkeit des Druckverlusts der Abgasreinigungseinrichtung von dem Abgasvolumenstrom ist dabei weitgehend linear. Die Abhängigkeit des Leitungsdruckverlusts von dem Abgasvolumenstrom ist hingegen häufig von zweiter Ordnung, sodass sich über dem Abgasvolumenstrom deutliche Diskrepanzen zwischen dem Verlauf des Druckverlusts der Abgasreinigungseinrichtung und dem Leitungsdruckverlust ergeben.In addition, the pressure loss of the exhaust gas purification device is dependent on an exhaust gas volume flow with which the exhaust gas flows through the exhaust system or the exhaust gas purification device. The dependence of the pressure loss of the exhaust gas purification device of the exhaust gas flow is largely linear. By contrast, the dependence of the line pressure loss on the exhaust gas volume flow is often of the second order, so that significant discrepancies between the course of the pressure loss of the exhaust gas purification device and the line pressure loss arise over the exhaust gas volume flow.
Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, den Leitungsdruckverlust der ersten Abgasteilleitung und/oder der zweiten Abgasteilleitung zu ermitteln und bei dem Berechnen des Zustandsparameters zu berücksichtigen. Der Zustandsparameter liegt damit als Funktion zumindest des Leitungsdruckverlusts, des ersten Abgasdrucks und des zweiten Abgasdrucks vor. Durch das Berücksichtigen des Leitungsdruckverlusts wird ein Zustandsparameter erhalten, welcher weitgehend unabhängig von dem Abgasvolumenstrom ist. Daraus folgt, dass der Zustandsparameter über einen weiten Bereich des Abgasvolumenstroms konstant ist. Das bedeutet schlussendlich, dass der Zustandsparameter lediglich bei einem Abgasvolumenstrom ermittelt werden muss und der ermittelte Abgasvolumenstrom auch bei von diesem Abgasvolumenstrom abweichenden Abgasvolumenströmen aussagekräftig ist.For this reason, it is now provided to determine the line pressure drop of the first exhaust partial line and / or the second exhaust partial line and to take into account in the calculation of the state parameter. The state parameter is thus present as a function of at least the line pressure loss, the first exhaust gas pressure and the second exhaust gas pressure. By taking account of the line pressure loss, a state parameter is obtained which is largely independent of the exhaust gas volume flow. It follows that the state parameter is constant over a wide range of exhaust gas flow rates. This ultimately means that the state parameter only has to be determined in the case of an exhaust gas volume flow, and the determined exhaust gas flow rate is meaningful even for exhaust gas flow rates that deviate from this exhaust gas volume flow.
Beispielsweise ist es vorgesehen, eine Regeneration der Abgasreinigungseinrichtung einzuleiten, wenn der Zustandsparameter einen bestimmten Zustandsparameterschwellenwert übersteigt. Im Rahmen der Regeneration wird beispielsweise die Abgastemperatur derart erhöht, dass die in der Abgasreinigungseinrichtung befindlichen Partikel oxidieren beziehungsweise abbrennen und abgeführt werden. Die Regeneration wird beispielsweise durchgeführt, bis der Zustandsparameter einen bestimmten weiteren Zustandsparameterschwellenwert unterschreitet.For example, it is provided to initiate a regeneration of the exhaust gas purification device if the state parameter exceeds a certain state parameter threshold value. As part of the regeneration, for example, the exhaust gas temperature is increased such that the particles located in the exhaust gas purification device oxidize or burn off and are dissipated. The regeneration is carried out, for example, until the state parameter falls below a certain further state parameter threshold value.
Zusätzlich oder alternativ kann anhand des Zustandsparameters auf einen ordnungsgemäßen Verbau der Abgasreinigungseinrichtung geprüft werden. Ist beispielsweise der Zustandsparameter zu gering, so kann darauf erkannt werden, dass die Abgasreinigungseinrichtung nicht oder zumindest nicht ordnungsgemäß montiert ist beziehungsweise an die Abgasteilleitungen strömungstechnisch angeschlossen ist. Übersteigt hingegen der Zustandsparameter den bestimmten Wert, so wird auf eine ordnungsgemäße Anordnung der Abgasreinigungseinrichtung erkannt.Additionally or alternatively, it can be checked on the basis of the state parameter to a proper installation of the exhaust gas purification device. If, for example, the state parameter is too low, then it can be recognized that the exhaust gas purification device is not or at least not properly mounted or is fluidically connected to the exhaust gas sub-lines. If, on the other hand, the condition parameter exceeds the specific value, a proper arrangement of the exhaust-gas purification device is recognized.
Die beschriebene Vorgehensweise zum Betreiben der Abgasanlage beziehungsweise zum Bestimmen des Zustandsparameters ermöglicht zum einen eine hohe Genauigkeit bei dem Bestimmen des Zustandsparameters. Zusätzlich wird eine weitgehende Unabhängigkeit des Zustandsparameters von dem Abgasvolumenstrom erzielt.On the one hand, the described procedure for operating the exhaust system or for determining the state parameter enables high accuracy in determining the state parameter. In addition, a substantial independence of the state parameter from the exhaust gas volume flow is achieved.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der erste Abgasdruck mit einem ersten Drucksensor und der zweite Abgasdruck mit einem zweiten Drucksensor gemessen wird oder mittels eines Differenzdrucksensors die Druckdifferenz zwischen dem ersten Abgasdruck und dem zweiten Abgasdruck erfasst wird. Die beiden Drucksensoren, also der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor, stehen also zumindest mit der jeweiligen Abgasteilleitung zumindest in strömungstechnischer Verbindung. Beispielsweise liegen die Drucksensoren in der jeweiligen Abgasteilleitung vor oder ragen zumindest in diese hinein.A further embodiment of the invention provides that the first exhaust gas pressure with a first pressure sensor and the second exhaust gas pressure with a second pressure sensor is measured or by means of a differential pressure sensor, the pressure difference between the first exhaust pressure and the second exhaust pressure is detected. The two pressure sensors, that is, the first pressure sensor and the second pressure sensor, so at least in fluid communication with the respective exhaust partial line at least. For example, the pressure sensors are in the respective exhaust partial line or at least project into this.
Die Verwendung der beiden Drucksensoren hat den Vorteil, dass der erste Abgasdruck und der zweite Abgasdruck mit hoher Genauigkeit ermittelt werden, sodass der schlussendlich bestimmte Zustandsparameter aussagekräftig ist. Der erste Drucksensor ist bezüglich einer Durchströmungsrichtung der Abgasanlage beziehungsweise der ersten Abgasteilleitung, der Abgasreinigungseinrichtung und der zweiten Abgasteilleitung stromaufwärts der Abgasreinigungseinrichtung und der zweite Drucksensor stromaufwärts der Abgasreinigungseinrichtung angeordnet. Wird der Differenzdrucksensor verwendet, so ist dieser an einer ersten Anschlussstelle an die erste Abgasteilleitung und an einer zweiten Anschlussstelle an die zweite Abgasteilleitung strömungstechnisch angeschlossen. Hinsichtlich der Anordnung der Anschlussstellen sind die Ausführungen für den ersten Drucksensor auf die erste Anschlussstelle und die Ausführungen für den zweiten Drucksensor auf die zweite Anschlussstelle jeweils unmittelbar übertragbar.The use of the two pressure sensors has the advantage that the first exhaust gas pressure and the second exhaust gas pressure are determined with high accuracy, so that the finally determined state parameter is meaningful. The first pressure sensor is arranged upstream of the exhaust gas purification device and the second pressure sensor upstream of the exhaust gas purification device with respect to a direction of flow through the exhaust system or the first exhaust gas part line, the exhaust gas purification device and the second exhaust gas part line. If the differential pressure sensor is used, it is fluidically connected at a first connection point to the first exhaust gas part line and at a second connection point to the second exhaust part line. With regard to the arrangement of the connection points, the embodiments for the first pressure sensor on the first connection point and the versions for the second pressure sensor on the second connection point are each directly transferable.
Zumindest einer der Drucksensoren ist strömungstechnisch von der Abgasreinigungseinrichtung beabstandet angeordnet, vorzugsweise gilt dies für beide Drucksensoren. Der erste Drucksensor liegt also um eine gewisse Strecke stromaufwärts der Abgasreinigungseinrichtung und der zweite Drucksensor um eine gewisse Strecke stromabwärts der Abgasreinigungseinrichtung vor. Entsprechend fällt zwischen dem ersten Drucksensor und der Abgasreinigungseinrichtung ein Druckverlust in der ersten Abgasteilleitung und zwischen der Abgasreinigungseinrichtung und dem zweiten Drucksensor ein Druckverlust in der zweiten Abgasteilleitung auf. Diese beiden Druckverluste summieren sich zu dem Leitungsdruckverlust und sind abhängig von dem Abgasvolumenstrom und dem jeweiligen Abstand des Drucksensors zu der Abgasreinigungseinrichtung sowie von Parametern der ersten Abgasteilleitung und der zweiten Abgasteilleitung abhängig. Die letztgenannten Parameter der Abgasteilleitungen können beispielsweise über Koeffizienten bei dem Berechnen des Leitungsdruckverlusts berücksichtigt werden. Die vorstehenden Ausführungen gelten analog für die Anschlussstellen, die bei Verwendung des Differenzdrucksensors vorliegen.At least one of the pressure sensors is fluidly arranged at a distance from the exhaust gas purification device, this preferably applies to both pressure sensors. Thus, the first pressure sensor is located a certain distance upstream of the exhaust gas purification device and the second pressure sensor is located a certain distance downstream of the exhaust gas purification device. Accordingly, a pressure loss in the first drops between the first pressure sensor and the exhaust gas purification device Exhaust part line and between the exhaust gas purification device and the second pressure sensor, a pressure drop in the second exhaust pipe part. These two pressure losses add up to the line pressure loss and are dependent on the exhaust gas volume flow and the respective distance of the pressure sensor to the exhaust gas purification device as well as parameters of the first exhaust partial line and the second exhaust partial line. The latter parameters of the exhaust partial lines can be taken into account, for example, via coefficients in calculating the line pressure loss. The above explanations apply analogously to the connection points which are present when using the differential pressure sensor.
Eine besonders bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Zustandsparameter eine Partikelbeladung der Abgasreinigungseinrichtung verwendet wird. Die Abgasreinigungseinrichtung ist entsprechend derart ausgestaltet, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine in dem Abgas enthaltene Partikel in der Abgasreinigungseinrichtung verbleiben, sodass die Partikelbeladung der Abgasreinigungseinrichtung mit der Zeit zunimmt. Die Abgasreinigungseinrichtung liegt insoweit beispielsweise als Partikelfilter oder dergleichen vor. Bei zu hoher Partikelbeladung wird der Druckverlust über die Abgasreinigungseinrichtung derart hoch, dass das Abgas der Brennkraftmaschine nicht mehr ordnungsgemäß über die Abgasanlage abgeführt werden kann.A particularly preferred further embodiment of the invention provides that a particle loading of the exhaust gas purification device is used as the state parameter. The exhaust gas purification device is configured accordingly such that during the operation of the internal combustion engine contained in the exhaust gas particles remain in the exhaust gas purification device, so that the particle load of the exhaust gas purification device increases with time. The exhaust gas cleaning device is so far, for example, as a particle filter or the like. If the particle loading is too high, the pressure loss via the exhaust gas purification device becomes so high that the exhaust gas of the internal combustion engine can no longer be properly discharged via the exhaust gas system.
Aus diesem Grund wird von Zeit zu Zeit die vorstehend bereits erwähnte Regeneration der Abgasreinigungseinrichtung durchgeführt, während welcher die Partikelbeladung reduziert wird. Das Berücksichtigen des Leitungsdruckverlusts beim Bestimmen des Zustandsparameters und mithin der Partikelbeladung ermöglich einen besonders zuverlässigen Betrieb der Abgasanlage und entsprechend der Brennkraftmaschine.For this reason, the above-mentioned regeneration of the exhaust gas purification device is performed from time to time, during which the particle load is reduced. The consideration of the line pressure loss in determining the state parameter and thus the particle load allows a particularly reliable operation of the exhaust system and according to the internal combustion engine.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Leitungsdruckverlust mittels eines Modells aus einem Abgasvolumenstrom des Abgases ermittelt wird. Ganz allgemein kann der Leitungsdruckverlust aus der Beziehung
Die Rohrreibungszahl kann hierbei aus der Beziehung
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei dem Berechnen des Zustandsparameters zusätzlich ein Modelldruckverlust berücksichtigt wird, der für einen einem minimalen Druckverlust der Abgasreinigungseinrichtung entsprechenden Druckverlust der Abgasreinigungseinrichtung aus dem Abgasvolumenstrom berechnet wird. Der Modelldruckverlust beschreibt insoweit beispielsweise den Druckverlust der Abgasreinigungseinrichtung im Neuzustand, also beispielsweise unmittelbar nach einem Verbau der Abgasreinigungseinrichtung in der Abgasanlage. Er kann auch den Druckverlust unmittelbar nach einer Regeneration der Abgasreinigungseinrichtung beschreiben.A further development of the invention provides that, in calculating the condition parameter, a model pressure loss which is calculated for a pressure loss of the exhaust gas purification device corresponding to a minimum pressure loss of the exhaust gas purification device from the exhaust gas volume flow is additionally taken into account. In this respect, the model pressure loss describes, for example, the pressure loss of the exhaust gas purification device when new, ie, for example, immediately after the exhaust gas purification device has been installed in the exhaust gas system. It can also describe the pressure loss immediately after a regeneration of the exhaust gas purification device.
Analog zu dem Leitungsdruckverlust wird der Modelldruckverlust nur über die Abgasreinigungseinrichtung anhand der Beziehung
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Modelldruckverlust mittels einer Beziehung wenigstens erster Ordnung und/oder der Leitungsdruckverlust mittels einer Beziehung zweiter Ordnung aus dem Abgasvolumenstrom berechnet wird. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen, auch die konkreten Beziehungen wurden bereits angegeben. Grundsätzlich reicht für die Ermittlung des Modelldruckverlusts die Beziehung erster Ordnung aus. Eine höhere Genauigkeit kann jedoch mittels einer Beziehung von wenigstens zweiter Ordnung erzielt werden. Entsprechendes gilt für den Leitungsdruckverlust.A further preferred embodiment of the invention provides that the model pressure loss is calculated by means of a relationship of at least first order and / or the line pressure loss by means of a second order relationship from the exhaust gas volume flow. As has already been pointed out above, the specific relationships have already been specified. Basically, the first-order relationship suffices for determining the model pressure loss. However, higher accuracy can be achieved by means of a least second order relationship. The same applies to the line pressure loss.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Zustandsparameter aus der Beziehung
Unter Berücksichtigung des Zustandsparameters ergibt sich der Druckverlust der Abgasreinigungseinrichtung aus der Beziehung
Wird nun der Gesamtdruckverlust zu der Summe aus dem Modelldruckverlust und dem Leitungsdruckverlust ins Verhältnis gesetzt, so ergibt sich der Term
Der Gesamtdruckverlust ist bekannt und entspricht der Differenz zwischen dem ersten Abgasdruck und dem zweiten Abgasdruck. Zudem ist er gleich der Summe aus dem Leitungsdruckverlust und dem mit dem Zustandsparameter multiplizierten Modelldruckverlust. Folglich ergibt sich die Beziehung
Durch Kürzen und Umstellen ergibt sich schlussendlich die Beziehung
Diese Beziehung ermöglicht eine einfache und genaue Ermittlung des Zustandsparameters mit geringem Rechenaufwand.This relationship allows a simple and accurate determination of the state parameter with little computational effort.
Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass bei unterschiedlichen Abgasvolumenströmen Werte für den Zustandsparameter bestimmt werden und aus diesen Werten der Zustandsparameter ermittelt wird. Es ist also vorgesehen, bei verschiedenen Abgasvolumenströmen den Zustandsparameter zu bestimmen, sodass für jeden der unterschiedlichen Abgasvolumenströme ein Wert für den Zustandsparameter vorliegt. Die Bestimmung des Zustandsparameters erfolgt dabei im Rahmen dieser Beschreibung. Aus den Werten für den Zustandsparameter wird schlussendlich der Zustandsparameter selbst ermittelt.Finally, within the scope of a further embodiment of the invention, it may be provided that values for the state parameter are determined for different exhaust gas volume flows and the state parameter is determined from these values. It is therefore intended to determine the state parameter at different exhaust gas flow rates, so that there is a value for the state parameter for each of the different exhaust gas volume flows. The determination of the state parameter takes place within the scope of this description. From the values for the state parameter, the state parameter itself is finally determined.
Beispielsweise entspricht der Zustandsparameter einem Mittelwert der Werte. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Abweichung der Werte voneinander oder von dem Mittelwert ermittelt wird und der Zustandsparameter gleich demjenigen Wert gesetzt wird, der den kleinsten Abstand von allen anderen Werten beziehungsweise dem Mittelwert aufweist. Mit einer derartigen Vorgehensweise wird die Genauigkeit des Zustandsparameters weiter verbessert.For example, the state parameter corresponds to an average of the values. However, it can also be provided that the deviation of the values from one another or from the mean value is determined and the state parameter is set equal to the value which has the smallest distance from all other values or the mean value. With such a procedure, the accuracy of the state parameter is further improved.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Abgasanlage eine Abgasreinigungseinrichtung zur Reinigung von Abgas aufweist und ein erster Abgasdruck in einer ersten Abgasteilleitung stromaufwärts der Abgasreinigungseinrichtung und ein zweiter Abgasdruck in einer zweiten Abgasteilleitung stromabwärts der Abgasreinigungseinrichtung zum Berechnen eines den Druckverlust der Abgasreinigungseinrichtung beeinflussenden Zustandsparameters der Abgasreinigungseinrichtung erfasst werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Abgasanlage dazu ausgebildet ist, einen Leitungsdruckverlust der ersten Abgasteilleitung und/oder der zweiten Abgasteilleitung zu ermitteln und bei dem Berechnen des Zustandsparameters zu berücksichtigen.The invention further relates to an exhaust system for an internal combustion engine, in particular for carrying out the method according to the statements in this description, wherein the exhaust system comprises an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas and a first exhaust gas pressure in a first exhaust pipe section upstream of the exhaust gas purification device and a second Exhaust gas pressure in a second exhaust pipe part downstream of the exhaust gas purification device for calculating a pressure loss of the exhaust gas purification device influencing state parameter of the exhaust gas purification device are detected. It is provided that the exhaust system is designed to determine a line pressure loss of the first exhaust pipe part and / or the second exhaust pipe part and to take into account in the calculation of the state parameter.
Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Abgasanlage wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Abgasanlage als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such an approach or such an embodiment of the exhaust system has already been pointed out. Both the exhaust system and the method for its operation can be further developed according to the statements in the context of this description, so that reference is made to this extent.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Abgasreinigungseinrichtung mehrere Teilabgasreinigungseinrichtungen aufweist, die strömungstechnisch parallel angeordnet und jeweils einerseits an die erste Abgasteilleitung und andererseits an die zweite Abgasteilleitung angeschlossen sind. Zwischen der ersten Abgasteilleitung und dem Teilabgasreinigungseinrichtungen ist insoweit ein Abzweig vorgesehen, ebenso zwischen der zweiten Abgasteilleitung und den Teilabgasreinigungseinrichtungen. Das die erste Abgasteilleitung durchströmende Abgas wird insoweit zunächst strömungstechnisch auf die mehreren Teilabgasreinigungseinrichtungen aufgeteilt und nachfolgend wieder in der zweiten Abgasteilleitung zusammengefasst.A further embodiment of the invention provides that the exhaust gas purification device comprises a plurality of partial exhaust gas purification devices, which are fluidly arranged in parallel and connected in each case on the one hand to the first exhaust partial line and on the other hand to the second exhaust partial line. Between the first exhaust partial line and the partial exhaust gas purification devices, a branch is provided in this respect, as well as between the second exhaust partial line and the partial exhaust gas purification devices. In this respect, the exhaust gas flowing through the first exhaust gas part line is first of all fluidly divided between the several partial exhaust gas purification devices and subsequently combined again in the second exhaust gas partial line.
Vorzugsweise sind die Teilabgasreinigungseinrichtungen identisch ausgebildet. Es können jedoch auch unterschiedliche Ausgestaltungen der Teilabgasreinigungseinrichtungen vorgesehen sein. Insbesondere das Aufteilen des Abgases auf die mehreren Teilabgasreinigungseinrichtungen ist mit einem hohen Leitungsdruckverlust in der ersten Abgasteilleitung verbunden, sodass ohne Berücksichtigung des Leitungsdruckverlustes starke Abweichungen des Zustandsparameters über dem Abgasvolumenstrom auftreten. Insbesondere bei einer derartigen Ausgestaltung der Abgasanlage mit mehreren Teilabgasreinigungseinrichtungen resultiert die Berücksichtigung des Leitungsdruckverlusts bei dem Berechnen des Zustandsparameters in einer deutlich höheren Genauigkeit und in einer wesentlich besseren Unabhängigkeit des Zustandsparameters von dem Abgasvolumenstrom.Preferably, the partial exhaust gas purification devices are identical. However, different configurations of the partial exhaust gas purification devices may also be provided. In particular, the splitting of the exhaust gas to the plurality of partial exhaust gas purification devices is associated with a high line pressure loss in the first exhaust partial line, so that without consideration of the line pressure loss strong deviations of the state parameter on the exhaust gas volume flow occur. Particularly in such an embodiment of the exhaust system with a plurality of partial exhaust gas purification devices, the consideration of the line pressure loss in the calculation of the state parameter results in a much higher accuracy and in a much better independence of the state parameter of the exhaust gas volume flow.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine in einer zweiten Ausführungsform, -
2 ein Diagramm, in welchem ein Druckverlauf für eine Abgasreinigungseinrichtung der Abgasanlage bei Vorliegen eines ersten Zustandsparameters und ein zweiter Druckverlauf bei Vorliegen eines zweiten Zustandsparameters gezeigt sind, -
3 ein Diagramm, in welchem verschiedene Druckverläufe über einen Abgasvolumenstrom aufgetragen sind, sowie -
4 ein Diagramm, in welchem der Zustandsparameter über dem Abgasvolumenstrom aufgetragen ist.
-
1 a schematic representation of an exhaust system for an internal combustion engine in a second embodiment, -
2 1 is a diagram in which a pressure curve for an exhaust gas purification device of the exhaust system in the presence of a first state parameter and a second pressure curve in the presence of a second state parameter are shown, -
3 a diagram in which various pressure curves are plotted on an exhaust gas flow, and -
4 a diagram in which the state parameter is plotted against the exhaust gas flow.
Die
Die Abgasanlage
Aus den beiden Abgasdrücken beziehungsweise der Druckdifferenz wird nun der Zustandsparameter der Abgasreinigungseinrichtung
Die
Die
Die
Das beschriebene Verfahren zum Betreiben der Abgasanlage
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10234791 A1 [0002]DE 10234791 A1 [0002]
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