DE202017001691U1 - Diagnostic system for an exhaust system of an engine of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Diagnosesystem für eine Abgasanlage eines Motors (5) eines Kraftfahrzeugs mit einem in einer Abgasleitung (2) der Abgasanlage angeordneten Partikelfilter (4), aufweisendeine stromabwärts des Partikelfilters (4) in der Abgasleitung (2) angeordnete erste Lambdasonde (21) zur Messung eines ersten Lambdawerts;eine stromaufwärts des Partikelfilters (4) in der Abgasleitung (2) angeordnete zweite Lambdasonde (22) zur Messung eines zweiten Lambdawerts;ein Steuergerät (3) zum Ermitteln der im Partikelfilter (4) eingelagerten Rußmasse aus dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert,wobei das Steuergerät (3) eine Diagnoseeinheit (31) aufweist, welche konfiguriert ist, um basierend auf der ermittelten Rußmasse zu diagnostizieren, ob eine Regeneration des Partikelfilters (4) eingeleitet werden soll.Diagnostic system for an exhaust system of an engine (5) of a motor vehicle with a arranged in an exhaust pipe (2) of the exhaust system particulate filter (4), comprising a downstream of the particulate filter (4) in the exhaust pipe (2) arranged first lambda probe (21) for measuring a first A second lambda probe (22) arranged upstream of the particle filter (4) in the exhaust line (2) for measuring a second lambda value; a control device (3) for determining the soot mass stored in the particle filter (4) from the first lambda value and the second lambda value wherein the controller (3) comprises a diagnostic unit (31) configured to diagnose, based on the determined soot mass, whether regeneration of the particulate filter (4) is to be initiated.
Description
Die Erfindung betrifft ein Diagnosesystem für eine Abgasanlage eines Motors eines Kraftfahrzeugs und insbesondere ein Diagnosesystem für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, welches ausgebildet ist, um basierend auf einer ermittelten Rußmasse zu diagnostizieren, ob eine Regeneration eines Partikelfilters eingeleitet werden soll.The invention relates to a diagnostic system for an exhaust system of an engine of a motor vehicle and in particular a diagnostic system for an exhaust system of a motor vehicle, which is designed to diagnose based on a determined Rußmasse whether a regeneration of a particulate filter should be initiated.
Zum umweltschonenden Betrieb eines Kraftfahrzeugs werden in dessen Abgasanlage Katalysatoren und Partikelfilter, insbesondere Rußpartikelfilter, eingesetzt. Solche Partikelfilter werden über die Laufzeit des Kraftfahrzeuges mit Ruß beladen, was in einer Erhöhung des Abgasgegendrucks resultiert. Die Wirksamkeit eines Partikelfilters hängt zudem maßgeblich von seiner Beladung mit Ruß ab. Um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten, ist folglich von Zeit zu Zeit eine Regeneration des Partikelfilters nötig, bei welcher der im Partikelfilter eingelagerte Ruß abgebrannt wird.For the environmentally friendly operation of a motor vehicle, catalytic converters and particle filters, in particular soot particle filters, are used in its exhaust system. Such particulate filters are loaded with soot over the life of the motor vehicle, resulting in an increase in the exhaust backpressure. The effectiveness of a particulate filter also depends significantly on its loading with soot. In order to ensure optimum operation, a regeneration of the particulate filter is required from time to time, in which the soot deposited in the particulate filter is burned off.
Aus der Druckschrift
Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung ist es, ein kostengünstiges und einfaches Diagnosesystem bereitzustellen, mit welchem nahezu exakt diagnostiziert werden kann, ob eine Regeneration eines Partikelfilters eingeleitet werden soll, ohne hierzu zusätzliche Sensoren in der Abgasanlage zu benötigen.Object of embodiments of the invention is to provide a cost-effective and simple diagnostic system with which can be diagnosed almost exactly whether a regeneration of a particulate filter should be initiated without requiring additional sensors in the exhaust system.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Diagnosesystem für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem in einer Abgasleitung der Abgasanlage angeordneten Partikelfilter, welches eine stromabwärts des Partikelfilters in der Abgasleitung angeordnete erste Lambdasonde zur Messung eines ersten Lambdawerts, eine stromaufwärts des Partikelfilters in der Abgasleitung angeordnete zweite Lambdasonde zur Messung eines zweiten Lambdawerts, sowie ein Steuergerät zum Ermitteln der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse aus dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert aufweist, wobei das Steuergerät eine Diagnoseeinheit aufweist, welche konfiguriert ist, um basierend auf der ermittelten Rußmasse zu diagnostizieren, ob eine Regeneration des Partikelfilters eingeleitet werden soll.According to one embodiment of the invention, this object is achieved by a diagnostic system for an exhaust system of a motor vehicle with a arranged in an exhaust pipe of the exhaust system particulate filter, which is arranged downstream of the particulate filter in the exhaust pipe first lambda sensor for measuring a first lambda value, upstream of the particulate filter in the Exhaust gas line arranged second lambda probe for measuring a second lambda value, and a control unit for determining the soot mass stored in the particulate filter from the first lambda value and the second lambda value, wherein the control unit has a diagnostic unit which is configured to diagnose based on the determined Rußmasse, whether a regeneration of the particulate filter should be initiated.
Für gewöhnlich weist ein Diagnosesystem zwei Drucksensoren auf, die die Druckwerte stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters messen, oder Differenzdrucksensoren auf. Dabei ist der Druckwert stromaufwärts des Partikelfilters um den vom Partikelfilter aufgebauten Gegendruck, insbesondere den durch in dem Partikelfilter eingelagerten Ruß aufgebauten Gegendruck, größer als der Druckwert stromabwärts des Partikelfilters. Aus einer gestiegenen Druckdifferenz kann auf eine gesteigerte Rußmasse geschlossen werden und weiter diagnostiziert werden, ob eine Regeneration des Partikelfilters eingeleitet werden soll. Weiter weisen gewöhnliche Kraftfahrzeuge zwei Lambdasonden auf, wovon je eine stromaufwärts und eine stromabwärts des Partikelsensors angeordnet sein kann. Zudem ist der von einer Lambdasonde gemessene Wert druckabhängig. Folglich misst die stromabwärts des Partikelfilters angeordnete Lambdasonde näherungsweise einen realen Lambdawert, nachdem diese von dem Gegendruck des Partikelfilters nicht betroffen ist. Die Lambdasonde stromaufwärts des Partikelfilters ist hingegen dem Einfluss des Gegendrucks des Partikelfilters ausgesetzt und misst folglich einen Lambdawert, welcher von dem realen Lambdawert des Abgases abweicht. Wird die Druckdifferenz über den Partikelfilter infolge zunehmender Rußeinlagerung größer, so verändert sich die Abweichung des Messwertes der Lambdasonde stromaufwärts des Partikelfilters weiter. Grundgedanke ist somit, die Druckdifferenz über den Partikelfilter direkt aus Werten bereits vorhandener Lambdasensoren zu berechnen und somit ohne gesonderte, kostspielige Drucksensoren, wie sie bei gewöhnlichen Diagnosesystemen für Abgasanlagen anfallen, auszukommen.Typically, a diagnostic system includes two pressure sensors that measure the upstream and downstream pressures of the particulate filter, or differential pressure sensors. In this case, the pressure value upstream of the particulate filter is greater than the pressure value downstream of the particulate filter by the backpressure built up by the particulate filter, in particular the back pressure built up by soot embedded in the particulate filter. From an increased pressure difference can be concluded on an increased soot mass and further diagnosed whether a regeneration of the particulate filter should be initiated. Furthermore, ordinary motor vehicles have two lambda probes, one of which may be arranged one upstream and one downstream of the particle sensor. In addition, the value measured by a lambda probe is pressure-dependent. As a result, the lambda probe disposed downstream of the particulate filter measures approximately a real lambda value after it is unaffected by the backpressure of the particulate filter. The lambda probe upstream of the particulate filter, on the other hand, is exposed to the influence of the backpressure of the particulate filter and consequently measures a lambda value which deviates from the real lambda value of the exhaust gas. If the pressure difference across the particulate filter becomes greater as a result of increasing deposition of soot, the deviation of the measured value of the lambda probe upstream of the particulate filter continues to change. The basic idea is thus to calculate the pressure difference across the particulate filter directly from the values of already existing lambda sensors and thus to manage without separate, costly pressure sensors, such as are the case in ordinary diagnostic systems for exhaust systems.
Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen mit Ottomotoren sind für gewöhnlich mit wenigstens einer Lambdasonde ausgestattet, um die Funktion eines Katalysators zu ermöglichen. Für diesen Zweck wird im einfachsten Fall eine sogenannte Sprungsonde, auch als Nernstsonde bekannt, eingesetzt, die es erlaubt, auf einfach Weise ein stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis mit λ=1 zu erhalten. Dazu stellt eine Sprungsonde ein Spannungssignal bereit, das am Übergang von einem Lambdawert λ<1 zu einem Lambdawert λ>1 einen charakteristischen Sprung macht. Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen mit Dieselmotoren sind ebenfalls zunehmend mit wenigstens einer Lambdasonde ausgestattet, um schädliche Verbrennungen im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs zu erkennen und Rauchentwicklung im Vollastbetrieb wirksam zu verhindern. Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen mit Dieselmotoren sowie Kraftfahrzeugen mit Ottomotoren sind mit wenigstens einer Lambdasonde ausgestattet, unter anderem um einen Katalysator zu überwachen. Für diese Zwecke kann eine sogenannte Breitbandlambdasonde eingesetzt werden. Dabei stellt die Breitbandsonde ein Pumpstromsignal bereit, das in einem breiten Bereich um λ=1 proportional zu dem Lambdawert ist. Zunehmend sind Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen für gewöhnlich auch mit zwei Lambdasonden ausgestatten, beispielsweise um den Ablauf und den Erfolg der Konvertierung der gasförmigen Emissionen zu überwachen.Exhaust systems of motor vehicles with gasoline engines are usually equipped with at least one lambda probe to enable the function of a catalyst. For this purpose, in the simplest case, a so-called jump probe, also known as Nernst probe, is used, which allows to easily obtain a stoichiometric combustion air ratio with λ = 1. For this purpose, a jump probe provides a voltage signal which makes a characteristic jump at the transition from a lambda value λ <1 to a lambda value λ> 1. Exhaust systems of motor vehicles with diesel engines are also increasingly equipped with at least one lambda probe to detect harmful burns in overrun mode of the motor vehicle and effectively prevent smoke in full load operation. Exhaust systems of motor vehicles with diesel engines and vehicles with gasoline engines are equipped with at least one lambda probe, including to monitor a catalyst. For these purposes, a so-called broadband lambda probe can be used. In this case, the broadband probe provides a pump current signal that is proportional to the lambda value in a broad range around λ = 1. Increasingly, exhaust systems of motor vehicles are usually also equipped with two lambda probes, for example around the drain and to monitor the success of the conversion of gaseous emissions.
Da keine zusätzlichen Sensoren benötigt werden, kann zudem auch das Gewicht des Kraftfahrzeugs gesenkt werden. Der Zeitpunkt der Einleitung der Regeneration des Partikelfilters kann dabei weiterhin genau gesteuert werden, da durch die regelmäßige Ermittlung der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse rechtzeitig erkannt werden kann, ob eine Regeneration des Partikelfilters eingeleitet werden soll.Since no additional sensors are needed, also the weight of the motor vehicle can be lowered. The timing of the initiation of the regeneration of the particulate filter can continue to be controlled precisely because it can be detected in good time by the regular determination of the particulate matter stored in the particulate filter, whether a regeneration of the particulate filter should be initiated.
Mit einem derartigen Diagnosesystem kann folglich nahezu exakt diagnostiziert werden, ob eine Regeneration des Partikelfilters eingeleitet werden soll, ohne zusätzliche kostspielige und aufwendige Sensoren in der Abgasanlage zu benötigen.With such a diagnostic system can thus be diagnosed almost exactly whether a regeneration of the particulate filter should be initiated without the need for additional expensive and expensive sensors in the exhaust system.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Steuergerät dabei eine erste Recheneinheit zum Berechnen einer Druckdifferenz über den Partikelfilter aus dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert sowie eine zweite Recheneinheit zum Ermitteln der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse aus der Druckdifferenz umfassen. Dadurch, dass das Diagnosesystem ausgebildet ist, die im Partikelfilter eingelagerte Rußmasse in zwei Rechenschritten mittels zweier Recheneinheiten zu ermitteln, besitzt das Diagnosesystem den Vorteil, dass die Ermittlung der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse sehr genau mittels einfacher, für Steuergeräte in Kraftfahrzeugen bekannter Komponenten realisiert werden kann. Zudem können in die Berechnung der Druckdifferenz auch weitere Werte mit einfließen, beispielweise eine Historie der Lambdawerte, eine Abgastemperatur, oder Werte einer Motorsteuerung. Vorteilhaft ist weiter, dass auch bei dieser Ausführungsform bekannte, ohnehin vorhandene Bauelemente genutzt werden können und somit das Diagnosesystem einfach und kostengünstig realisiert werden kann.According to one embodiment, the control unit may comprise a first arithmetic unit for calculating a pressure difference across the particulate filter from the first lambda value and the second lambda value and a second arithmetic unit for determining the soot mass embedded in the particulate filter from the pressure difference. Because the diagnostic system is designed to determine the soot mass stored in the particle filter in two calculation steps by means of two arithmetic units, the diagnostic system has the advantage that the determination of the soot mass stored in the particulate filter can be realized very precisely by means of simple components known for control devices in motor vehicles , In addition, other values can also be included in the calculation of the pressure difference, for example a history of the lambda values, an exhaust gas temperature, or values of a motor control. A further advantage is that in this embodiment known, already existing components can be used and thus the diagnostic system can be realized easily and inexpensively.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Steuergerät einen ersten Speicher, in dem Zuordnungen von Paaren aus je einem realen Lambdawert und einem gemessenen Lambdawert zu Druckwerten gespeichert sind, umfassen. Dabei kann die erste Recheneinheit ein Mittel zum Ermitteln eines ersten Druckwerts stromaufwärts des Partikelfilters aus den in dem ersten Speicher hinterlegten Daten, wobei der erste Druckwert in dem in dem ersten Speicher gespeicherten Zuordnungen dem Paar aus dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert zugeordnet ist, ein Mittel zum Abschätzen eines zweiten Druckwerts stromabwärts des Partikelfilters basierend auf dem zweiten Lambdawert, und ein Mittel zum Berechnen der Druckdifferenz aus dem ersten Druckwert und dem zweiten Druckwert aufweisen. Der Druckwert stromabwärts des Partikelfilters lässt sich gut anhand der Geometrie der Abgasanlage und der Motorbetriebswerte schätzen, da zwischen dem Partikelfilter und dem Abgasauslass keine größeren Hindernisse das Abgas behindern. Üblicherweise liegen zu einer Lambdasonde weiter Zuordnungen von Druckwerten zu Abweichungen von gemessenen Lambdawerten für die Druckkompensation der gemessenen Lambdawerte vor, da die gemessenen Werte der Lambdasonde druckabhängig sind. Diese lassen sich in beschriebener Weise entsprechend nutzen, um aus dem realen Lambdawert und dessen Differenz zu dem zweiten Lambdawert auf einen Druckwert stromaufwärts des Partikelfilters zu schließen. In Verbindung mit dem abgeschätzten Druckwert stromabwärts des Partikelfilters lässt sich somit eine Druckdifferenz über den Partikelfilter ermitteln. Das so ausgebildete Diagnosesystem hat den Vorteil, dass auf einfache und kostengünstige Weise eine Druckdifferenz über den Partikelfilter ermittelt werden kann, ohne dass zusätzliche aufwendige und kostspielige Sensoren, insbesondere Drucksensoren, in der Abgasanlage vonnöten wären.According to a further embodiment, the control device may comprise a first memory in which associations of pairs of a real lambda value and a measured lambda value to pressure values are stored. In this case, the first arithmetic unit a means for determining a first pressure value upstream of the particulate filter from the data stored in the first memory, wherein the first pressure value is assigned to the pair stored in the first memory of the pair of the first lambda value and the second lambda value Means for estimating a second pressure value downstream of the particulate filter based on the second lambda value, and having means for calculating the pressure difference from the first pressure value and the second pressure value. The downstream pressure value of the particulate filter can be well estimated from the geometry of the exhaust system and engine operating values since there are no major obstacles between the particulate filter and the exhaust gas outlet. Usually, lambda sensor assignments of deviations from measured lambda values for the pressure compensation of the measured lambda values are still present, since the measured values of the lambda probe are pressure-dependent. These can be used correspondingly in the manner described in order to deduce from the real lambda value and its difference to the second lambda value to a pressure value upstream of the particulate filter. In conjunction with the estimated pressure downstream of the particulate filter can thus determine a pressure difference across the particulate filter. The diagnostic system designed in this way has the advantage that a pressure difference across the particle filter can be determined in a simple and cost-effective manner, without the need for additional expensive and costly sensors, in particular pressure sensors, in the exhaust system.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Steuergerät einen zweiten Speicher, in dem eine Zuordnung von Druckdifferenzwerten zu Rußmassewerten gespeichert ist, umfassen. Dabei kann die zweite Recheneinheit ein Mittel zum Ermitteln einer in dem Partikelfilter eingelagerten Rußmasse basierend auf den in dem zweiten Speicher gespeicherten Zuordnungen aufweisen. Das so ausgebildete Diagnosesystem hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise, anhand der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse sehr exakt diagnostiziert werden kann, ob eine Regeneration des Partikelfilters eingeleitet werden soll. Sofern die im Partikelfilter eingelagerte Rußmasse gering ist, sollte beispielsweise keine Regeneration des Partikelfilters eingeleitet werden, da dies unnötig Energie oder Kraftstoff verbrauchen würde. Eine Regeneration des Partikelfilters sollte folglich eingeleitet werden, wenn die im Partikelfilter eingelagerte Rußmasse hoch ist.According to a further embodiment, the control device may comprise a second memory in which an assignment of pressure difference values to soot mass values is stored. In this case, the second arithmetic unit may have a means for determining a soot mass stored in the particulate filter based on the allocations stored in the second memory. The diagnostic system designed in this way has the advantage that it can be diagnosed very accurately in a simple manner, based on the particulate matter deposited in the particulate filter, whether a regeneration of the particulate filter should be initiated. If the soot mass stored in the particle filter is low, for example, no regeneration of the particle filter should be initiated, since this would unnecessarily consume energy or fuel. Regeneration of the particulate filter should therefore be initiated when the soot mass stored in the particulate filter is high.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Steuergerät weiter einen stromabwärts des Partikelfilters in der Abgasleitung angeordneten ersten Temperatursensor zum Messen einer ersten Abgastemperatur und/oder einen stromaufwärts des Partikelfilters in der Abgasleitung angeordneten zweiten Temperatursensor zum Messen einer zweiten Abgastemperatur. Dabei ist das Steuergerät ausgebildet, die im Partikelfilter eingelagerte Rußmasse aus dem ersten Lambdawert, dem zweiten Lambdawert sowie der ersten Abgastemperatur und/oder der zweiten Abgastemperatur zu ermitteln. Durch das Einbeziehen der Abgastemperatur ist die Berechnung der Druckdifferenz aus den Lambdawerten genauer, da eine Temperaturkorrektur der Messwerte der Lambdasonden vorgenommen werden kann. Zudem kann auch die Berechnung der Druckwerte durch Einbeziehung der Abgastemperaturen exakter vorgenommen werden. Dabei ist der erste Temperatursensor bevorzug benachbart zu der ersten Lambdasonde sowie der zweite Temperatursensor bevorzugt benachbart zu der zweiten Lambdasonde angeordnet.According to a further embodiment of the invention, the control device further comprises a first temperature sensor arranged downstream of the particulate filter in the exhaust pipe for measuring a first exhaust gas temperature and / or a second temperature sensor arranged upstream of the particulate filter in the exhaust pipe for measuring a second exhaust gas temperature. In this case, the control unit is designed to determine the soot mass stored in the particulate filter from the first lambda value, the second lambda value and the first exhaust gas temperature and / or the second exhaust gas temperature. By including the exhaust gas temperature, the calculation of the pressure difference from the lambda values is more accurate since a temperature correction of the measured values of the lambda probes can be carried out. In addition, the calculation of the pressure values can be done by including the Exhaust gas temperatures are made more accurate. In this case, the first temperature sensor is preferably adjacent to the first lambda probe and the second temperature sensor is preferably arranged adjacent to the second lambda probe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Diagnosesystem weiter einen dritten Speicher, in welchem wenigstens ein Grenzwert für die Rußmasse gespeichert ist, und weist das Diagnoseeinheit einen Vergleicher zum Vergleichen der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse mit dem wenigstens einem Grenzwert für die Rußmasse, und ein Mittel zum Einleiten einer Regeneration des Partikelfilters, falls die im Partikelfilter eingelagerte Rußmasse größer als der wenigstens eine Grenzwert ist, auf. Dadurch, dass der Zeitpunkt der Einleitung einer Regeneration des Partikelfilters von der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse abhängt, wird die Einleitung einer Regeneration eines unzureichend beladenen Partikelfilters, welche Kraftstoff verbraucht, ebenso vermieden wie die Einleitung einer Regeneration eines übermäßig beladenen Partikelfilters, welche mit dem Risiko einer Zerstörung des Partikelfilters einhergeht.According to a further embodiment, the diagnostic system further comprises a third memory in which at least one threshold value for the soot mass is stored, and the diagnostic unit comprises a comparator for comparing the soot mass stored in the particulate filter with the at least one threshold value for the soot mass, and a means for initiating a regeneration of the particulate filter, if the soot mass stored in the particulate filter is greater than the at least one limit value, on. The fact that the time of initiation of a regeneration of the particulate filter depends on the soot mass stored in the particulate filter, the initiation of regeneration of an insufficiently loaded particulate filter, which consumes fuel, as well as the initiation of regeneration of an excessively laden particulate filter, which with the risk of Destruction of the particulate filter is accompanied.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird zudem auch eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem in einer Abgasleitung der Abgasanlage angeordneten Partikelfilter angegeben, welche ein oben beschriebenes Diagnosesystem aufweist.In accordance with one embodiment of the invention, an exhaust system of a motor vehicle with a particle filter arranged in an exhaust pipe of the exhaust system is also specified, which has a diagnostic system described above.
Dadurch, dass die Abgasanlage über ein Diagnosesystem verfügt, welches die im Partikelfilter eingelagerte Rußmasse aus dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert ermittelt, besitzt die Abgasanlage den Vorteil, dass zur Ermittlung der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse über die zwei Lambdasonden hinaus keine weiteren Sensoren, insbesondere Drucksensoren, kostspielig und aufwendig in die Abgasanlage integriert werden müssen. Da keine zusätzlichen Sensoren benötigt werden, ist zudem auch das Gewicht der Abgasanlage geringer. Der Zeitpunkt der Einleitung der Regeneration des Partikelfilters kann dabei weiterhin genau gesteuert werden, da durch die regelmäßige Ermittlung der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse rechtzeitig erkannt werden kann, ob eine Regeneration des Partikelfilters eingeleitet werden soll.Due to the fact that the exhaust system has a diagnostic system which determines the soot mass stored in the particulate filter from the first lambda value and the second lambda value, the exhaust system has the advantage that no further sensors, in particular for determining the soot mass embedded in the particulate filter via the two lambda probes Pressure sensors, costly and expensive to be integrated into the exhaust system. Since no additional sensors are needed, also the weight of the exhaust system is lower. The timing of the initiation of the regeneration of the particulate filter can continue to be controlled precisely because it can be detected in good time by the regular determination of the particulate matter stored in the particulate filter, whether a regeneration of the particulate filter should be initiated.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird weiter auch ein Kraftfahrzeug angegeben, welches eine oben beschriebene Abgasanlage aufweist.According to one embodiment of the invention, a motor vehicle is also specified, which has an exhaust system described above.
Dadurch, dass das Kraftfahrzeug über eine Abgasanlage mit einem Diagnosesystem verfügt, welches die im Partikelfilter eingelagerte Rußmasse aus dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert ermittelt, besitzt das Kraftfahrzeug den Vorteil, dass zur Ermittlung der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse über die zwei Lambdasonden hinaus keine weiteren Sensoren, insbesondere Drucksensoren, kostspielig und aufwendig in die Abgasanlage des Kraftfahrzeugs integriert werden müssen. Da keine zusätzlichen Sensoren benötigt werden, ist zudem auch das Gewicht des Kraftfahrzeugs geringer. Der Zeitpunkt der Einleitung der Regeneration des Partikelfilters kann dabei weiterhin genau gesteuert werden, da durch die regelmäßige Ermittlung der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse rechtzeitig erkannt werden kann, ob eine Regeneration des Partikelfilters eingeleitet werden soll.Due to the fact that the motor vehicle has an exhaust system with a diagnostic system which determines the particulate matter stored in the particulate filter from the first lambda value and the second lambda value, the motor vehicle has the advantage that there is no further determination of the soot mass interposed in the particulate filter beyond the two lambda probes Sensors, in particular pressure sensors, costly and expensive to be integrated into the exhaust system of the motor vehicle. In addition, since no additional sensors are needed, the weight of the motor vehicle is also lower. The timing of the initiation of the regeneration of the particulate filter can continue to be controlled precisely because it can be detected in good time by the regular determination of the particulate matter stored in the particulate filter, whether a regeneration of the particulate filter should be initiated.
Ein Diagnosesystem gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen kann mit einem der folgenden mit Ziffern durchnummerierten Verfahren zum Diagnostizieren, ob eine Regeneration eines Partikelfilters eingeleitet werden soll, betrieben werden. Rückbezüge deuten an, dass das betreffende Verfahren auch als Unterkombination der zuvor genannten allgemeinen Verfahrensschritte ausgeführt werden kann.
- 1. Verfahren zur Diagnose ob eine Regeneration eines in einer Abgasleitung einer Abgasanlage eines Motors angeordneten Partikelfilters eingeleitet werden soll, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Messen eines ersten Lambdawerts durch eine stromabwärts des Partikelfilters angeordnete erste Lambdasonde;
- Messen eines zweiten Lambdawerts durch eine stromaufwärts des Partikelfilters angeordnete zweite Lambdasonde;
- Ermitteln einer in dem Partikelfilter eingelagerten Rußmasse aus dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert; und
- Diagnostizieren, ob eine Regeneration des Partikelfilters eingeleitet werden soll auf Basis der eingelagerten Rußmasse.
- 2. Verfahren nach
Ziffer 1, wobei der Schritt des Ermittelns einer Rußmasse folgendes umfasst:- Berechnen einer Druckdifferenz über den Partikelfilter aus dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert; und
- Berechnen einer im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse aus der Druckdifferenz über den Partikelfilter.
- 3. Verfahren nach
Ziffer 2, wobei der Schritt des Berechnens einer Druckdifferenz folgendes umfasst:- Abschätzen eines ersten Druckwerts stromabwärts des Partikelfilters;
- Auslesen einer Zuordnung von dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert zu einem zweiten Druckwert stromaufwärts des Partikelfilters aus einem ersten Speicher; und
- Berechnen einer Druckdifferenz aus dem ersten Druckwert und dem zweiten Druckwert.
- 4. Verfahren nach
Ziffer 2 oder 3, wobei der Schritt des Berechnens der Rußmasse folgendes umfasst:- Auslesen einer Zuordnung von einem Druckdifferenzwert zu einem Rußmassewert aus einem zweiten Speicher.
- 5. Verfahren nach einer der Ziffern 1 bis 4, wobei das Verfahren weiter umfasst:
- Ermitteln einer ersten Abgastemperatur stromabwärts des Partikelfilters; und/oder
- Ermitteln einer zweiten Abgastemperatur stromaufwärts des Partikelfilters;
- und wobei der Schritt des Ermittelns einer Rußmasse umfasst, die im Partikelfilter eingelagerte Rußmasse aus dem ersten Lambdawert, dem zweiten Lambdawert sowie der ersten Abgastemperatur und/oder der zweiten Abgastemperatur zu bestimmen.
- 6. Verfahren nach einer der Ziffern 1
bis 5, wobei das Verfahren weiter umfasst:- Vergleichen der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse mit wenigstens einem Grenzwert; und
- 1. A method for diagnosing whether a regeneration of a particulate filter arranged in an exhaust pipe of an exhaust system of an engine is to be initiated, the method comprising the following steps:
- Measuring a first lambda value by a first lambda probe arranged downstream of the particulate filter;
- Measuring a second lambda value by a second lambda probe disposed upstream of the particulate filter;
- Determining a stored in the particulate filter soot mass of the first lambda value and the second lambda value; and
- Diagnose whether a regeneration of the particulate filter should be initiated based on the stored soot mass.
- 2. The method of
item 1, wherein the step of determining a soot mass comprises:- Calculating a pressure difference across the particulate filter from the first lambda value and the second lambda value; and
- Calculating a soot mass stored in the particulate filter from the pressure difference across the particulate filter.
- 3. The method of
clause 2, wherein the step of calculating a pressure difference comprises:- Estimating a first pressure value downstream of the particulate filter;
- Reading out an assignment from the first lambda value and the second lambda value a second pressure value upstream of the particulate filter from a first reservoir; and
- Calculating a pressure difference from the first pressure value and the second pressure value.
- 4. The method of
item 2 or 3, wherein the step of calculating soot mass comprises:- Reading an assignment from a pressure difference value to a soot mass value from a second memory.
- 5. A method according to any one of
items 1 to 4, the method further comprising:- Determining a first exhaust gas temperature downstream of the particulate filter; and or
- Determining a second exhaust temperature upstream of the particulate filter;
- and wherein the step of determining a soot mass comprises determining the soot mass stored in the particulate filter from the first lambda value, the second lambda value and the first exhaust gas temperature and / or the second exhaust gas temperature.
- 6. A method according to any one of
items 1 to 5, the method further comprising:- Comparing the soot mass stored in the particulate filter with at least one limit value; and
Einleiten einer Regeneration des Partikelfilters, falls die ermittelte Rußmasse außerhalb eines erlaubten Bereichs liegt.Initiating a regeneration of the particulate filter if the determined soot mass is outside an allowable range.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass gemäß der vorliegenden Erfindung ein kostengünstiges und einfaches Diagnosesystem, eine Abgasanlage mit einem derartigen Diagnosesystem, und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Abgasanlage angegeben werden, mit welchem nahezu exakt diagnostiziert werden kann, ob eine Regeneration eines Partikelfilters eingeleitet werden soll, ohne hierzu zusätzliche Sensoren in der Abgasanlage zu benötigen.In summary, according to the present invention, a low-cost and simple diagnostic system, an exhaust system with such a diagnostic system, and a motor vehicle with such an exhaust system are specified with which can be diagnosed almost exactly whether a regeneration of a particulate filter to be initiated without this requires additional sensors in the exhaust system.
Insbesondere kann mit dem Diagnosesystem unter Einsatz der ersten Lambdasonde, der zweiten Lambdasonde und des Steuergeräts diagnostiziert werden, ob eine Regeneration des Partikelfilters eingeleitet werden soll, ohne dass hierfür über die zwei Lambdasonden hinaus, welche zur Steuerung eines Regenerationsvorgangs des Partikelfilters für gewöhnlich ohnehin vorgesehen sind, weitere teure und aufwendige in die Abgasanlage zu integrierende Sensoren, insbesondere Drucksensoren, vonnöten wären.In particular, the diagnosis system using the first lambda probe, the second lambda probe and the control unit can be used to diagnose whether regeneration of the particulate filter should be initiated without the addition of the two lambda probes, which are usually provided anyway to control a regeneration process of the particulate filter , more expensive and expensive to be integrated into the exhaust system sensors, especially pressure sensors, would be needed.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Diagnosesystems gemäß Ausführungsformen der Erfindung; -
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Diagnostizieren, ob eine Regeneration eines Partikelfilters eingeleitet werden soll, mithilfe zweier in einer Abgasleitung der Abgasanlage angeordneter Lambdasonden, wie es von einem Diagnosesystem gemäß Ausführungsformen der Erfindung ausgeführt werden kann.
-
1 shows a block diagram of a diagnostic system according to embodiments of the invention; -
2 FIG. 10 shows a flow chart of a method for diagnosing whether a regeneration of a particulate filter is to be initiated by means of two lambda probes arranged in an exhaust pipe of the exhaust system, as may be carried out by a diagnostic system according to embodiments of the invention.
Insbesondere zeigt
Gewöhnliche Diagnosesysteme für Abgasanlagen weisen je einen Drucksensor stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters auf. Bei der Nutzung eines Kraftfahrzeugs ist es regelmäßig nötig, dass der Partikelfilter einer Abgasanlage regeneriert wird. Für eine gute Haltbarkeit des Partikelfilters und einen günstigen Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs ist es dabei wichtig, die Regeneration des Partikelfilters nicht zu früh oder zu spät einzuleiten, was maßgeblich von der im Partikelfilter
Gemäß den Ausführungsformen der
Dadurch, dass das Steuergerät
Weiter ist zu erkennen, dass das Steuergerät
Insbesondere ist dabei in dem ersten Speicher
Weiter ist zu erkennen, dass das Diagnosesystem
Zudem ist zu erkennen, dass das Diagnosesystem
Zusätzlich kann die Genauigkeit der Ermittlung der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse weiter auch verbessert werden, indem in die Berechnung der Druckdifferenz weitere Faktoren wie beispielweise die Historie der Lambdawerte, die Abgastemperatur oder Werte der Motorsteuerung mit einfließen. In die Ermittlung der im Partikelfilter eingelagerten Rußmasse aus der Druckdifferenz können beispielsweise die Historie der Regenerationsvorgänge, die Abgastemperatur oder die Entwicklung der Druckdifferenz über die Zeit mit einfließen.In addition, the accuracy of determining the soot mass stored in the particulate filter can be further improved by including in the calculation of the pressure difference other factors such as the history of the lambda values, the exhaust gas temperature or values of the engine control. For example, the history of the regeneration processes, the exhaust gas temperature or the development of the pressure difference over time can be included in the determination of the soot mass stored in the particle filter from the pressure difference.
Weiter ist zu erkennen, dass das Steuergerät
Wie
Weiter zeigt
Weiter ist in
Der Schritt 85 des Ermittelns einer Rußmasse kann dabei umfassen, in einem Schritt 851 aus dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert einen Differenzdruck zu berechnen, und dann in einem weiteren Schritt 852 aus dem Differenzdruck die in dem Partikelfilter der Abgasanlage eingelagerte Rußmasse zu ermitteln. Die Druckabhängigkeit der Messwerte einer Lambdasonde ist bekannt und wird in der Regel mit dem Datenblatt der Lambdasonde zur Verfügung gestellt. Daraus kann einfach ein Algorithmus aufgestellt werden, um aus einem ersten Lambdawert und einem zweiten Lambdawert die der Verfälschung zugrundeliegende Druckdifferenz zu berechnen. Hierzu kann auch ein Kennfeld eingesetzt werden, das auch weitere Variablen einbeziehen kann.The
Der Differenzdruck kann aus dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert berechnet werden, da der Messwert einer Lambdasonde bei steigendem Druck sinkt. Da der Druck stromaufwärts des Partikelfilters in der Regel größer ist als der Druck stromabwärts des Filters, wird also der erste Lambdawert größer sein als der zweite Lambdawert. Steigt diese Differenz, so kann daraus auf eine gestiegene Druckdifferenz geschlossen werden. Aus einer gestiegenen Druckdifferenz kann weiter auf eine gesteigerte Rußmasse geschlossen werden. Die Druckabhängigkeit einer Lambdasonde äußert sich darin, dass ein Messwert m der Lambdasonde von dem tatsächlichen Lambdawert λ und dem Druck p abhängt, d.h. m=m(A,p).The differential pressure can be calculated from the first lambda value and the second lambda value, since the measured value of a lambda probe decreases with increasing pressure. Since the pressure upstream of the particulate filter is generally greater than the pressure downstream of the filter, therefore, the first lambda value will be greater than the second lambda value. If this difference increases, it can be concluded that an increased pressure difference has occurred. From an increased pressure difference can be further concluded on an increased soot mass. The pressure dependence of a lambda probe manifests itself in that a measured value m of the lambda probe depends on the actual lambda value λ and the pressure p, i. m = m (A, p).
Gemäß den Ausführungsformen der
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.Although at least one exemplary embodiment has been shown in the foregoing description, various changes and modifications may be made. The above embodiments are merely examples and are not intended to limit the scope, applicability, or configuration in any way. Rather, the foregoing description provides those skilled in the art with a scheme for practicing at least one example embodiment, which may make numerous changes in the function and arrangement of elements described in an exemplary embodiment without departing from the scope of the appended claims and their legal equivalents ,
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Diagnosesystemdiagnostic system
- 22
- Abgasleitungexhaust pipe
- 33
- Steuergerätcontrol unit
- 44
- Partikelfilterparticulate Filter
- 55
- Motorengine
- 66
- Vergleichercomparator
- 77
- Mittel zum EinleitenMeans for initiating
- 2121
- erste Lambdasondefirst lambda probe
- 2222
- zweite Lambdasondesecond lambda probe
- 2323
- erster Temperatursensorfirst temperature sensor
- 2424
- zweiter Temperatursensorsecond temperature sensor
- 3131
- Diagnoseeinheitdiagnostic unit
- 3232
- erste Recheneinheitfirst arithmetic unit
- 3333
- erster Speicherfirst memory
- 3434
- zweite Recheneinheitsecond arithmetic unit
- 35 35
- zweiter Speichersecond memory
- 3636
- dritter Speicherthird memory
- 321321
- Mittel zum ErmittelnMeans for determining
- 322322
- Mittel zum AbschätzenMeans for estimating
- 323323
- Mittel zum BerechnenMeans for calculating
- 341341
- Mittel zum ErmittelnMeans for determining
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1602807 A1 [0003]EP 1602807 A1 [0003]
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202017001691.5U DE202017001691U1 (en) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | Diagnostic system for an exhaust system of an engine of a motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202017001691.5U DE202017001691U1 (en) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | Diagnostic system for an exhaust system of an engine of a motor vehicle |
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| DE202017001691U1 true DE202017001691U1 (en) | 2018-07-02 |
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Family Applications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE202017001691U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11624303B1 (en) | 2022-02-22 | 2023-04-11 | GM Global Technology Operations LLC | Deceleration fuel cut-off enabled regeneration for gas particulate filter |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1602807A1 (en) | 2004-06-01 | 2005-12-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for controlling a particle filter |
-
2017
- 2017-03-29 DE DE202017001691.5U patent/DE202017001691U1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1602807A1 (en) | 2004-06-01 | 2005-12-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for controlling a particle filter |
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| US11624303B1 (en) | 2022-02-22 | 2023-04-11 | GM Global Technology Operations LLC | Deceleration fuel cut-off enabled regeneration for gas particulate filter |
| DE102022125907A1 (en) | 2022-02-22 | 2023-08-24 | GM Global Technology Operations LLC | Particulate filter regeneration enabled by deceleration fuel cutoff |
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