DE102004050347B4

DE102004050347B4 - Method and device for determining a loading factor of a particle filter

Info

Publication number: DE102004050347B4
Application number: DE200410050347
Authority: DE
Inventors: Harald Dr. Beck
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2024-10-16
Also published as: DE102004050347A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung eines Beladungsfaktors (m_IF) eines Partikelfilters (2) in einen Abgassystem (15) einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Dieselmotor (1), wobei das Partikelfilter (2) in einem Abgasrohr (14) derart zwischengeschaltet ist, dass sich die im Abgas befindlichen Rußpartikel beim Durchströmen in dem Partikelfilter (2) ablagern, und wobei ein Abgassensor (9) einen zu den Rußpartikeln korrespondierenden Sauerstoffgehalt im Abgas als Lambdawert erfasst, wobei der Abgassensor (9) in Strömungsrichtung gesehen nach dem Partikelfilter (2) angeordnet wird und der Beladungsfaktor (m_IF) mittels eines Algorithmus aus der Differenz zwischen dem vor und nach dem Partikelfilter (9) im Abgasstrom herrschenden Lambdawert bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der errechnete Beladungsfaktor (m_IF) zyklisch wiederholt berechnet und zwischengespeichert wird und durch Aufsummieren oder Integrieren der gespeicherten Werte die Gesamtmenge der im Partikelfilter abgelagerten Rußpartikel wiedergegeben wird.Method for determining a loading factor (m _IF ) of a particulate filter (2) in an exhaust system (15) of an internal combustion engine, in particular a diesel engine (1), wherein the particulate filter (2) is interposed in an exhaust pipe (14) such that the in Depositing exhaust soot particles when flowing through the particulate filter (2), and wherein an exhaust gas sensor (9) detects a corresponding to the soot particles oxygen content in the exhaust gas as lambda value, wherein the exhaust gas sensor (9) seen in the flow direction after the particulate filter (2) is arranged and the loading factor (m _IF ) is determined by means of an algorithm from the difference between the lambda value prevailing in the exhaust gas flow before and after the particle filter (9), characterized in that the calculated loading factor (m _IF ) is cyclically repeatedly calculated and buffered and summed up or Integrate the stored values the total amount of particles deposited in the particulate filter soot particles is reproduced.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Beladungsfaktors eines mit Rußpartikel beladenen Partikelfilters nach der Gattung der nebengeordneten Ansprüche 1 und 9.The The invention relates to a method and a device for determination a loading factor of a particle filter loaded with soot particles according to the preamble of independent claims 1 and 9.

Das Partikelfilter ist in einem Abgassystem derart zwischengeschaltet, dass sich die insbesondere bei der Verbrennung von Kraftstoff in einem Diesel-Motor entstehenden Rußpartikel weitgehend in dem Partikelfilter ablagern. Dadurch soll verhindert werden, dass umweltbelastende und gesundheitsgefährdende Rußpartikel in die Umgebungsluft gelangen können. Das Partikelfilter ist zu diesem Zweck beispielsweise bei einem geschlossenen Filtersystem wie DPF-, CSF-Filtersystem, (DPF Diesel Partikel Filter, CSF Catalysed Soot Filter) mit einem großen Bündel von dünnwandigen Keramikröhren ausgebildet, deren Enden wechselseitig abgedichtet sind. Beim Durchströmen der Verbrennungsabgase (Abgase) strömen die Luftmoleküle durch die Wandflächen der Keramikröhren in den Auslassbereich ab, während die Rußpartikel an den Innenwänden hängen bleiben. Das so mit Rußpartikel beladene Partikelfilter muss jedoch in gewissen Zeitabständen regeneriert werden, um ein Verstopfen des Partikelfilters zu vermeiden. Daher werden die angesammelten Rußpartikel in gewissen Zeitabständen, wenn der Beladungsfaktor des Partikelfilters einen gewissen Grenzwert erreicht hat, in einem Regenerationsmodus durch thermische Verbrennung unter Zuführung von in dem Abgas befindlichen restlichen Sauerstoff beseitigt. Die Steuerung des Regenerationsmodus erfolgt in Abhängigkeit eines Beladungsfaktors. Zur Bestimmung des Beladungsfaktors des Partikelfilters werden daher bei bekannten Verfahren zwei Lambdasonden verwendet, die dem Partikelfilter vor- und nachgeschaltet sind und jeweils einen Lambdawert im ungefilterten und im gefilterten Abgas bestimmen.The Particulate filter is interposed in an exhaust system such that in particular when burning fuel in a diesel engine resulting soot particles largely in the Deposit particle filter. This is to prevent polluting and harmful to health soot can get into the ambient air. The particulate filter is for this purpose, for example, at a closed filter system such as DPF, CSF filter system, (DPF Diesel Particulate Filter, CSF Catalysed Soot Filter) with a large bundle of thin ceramic tubes formed, whose ends are mutually sealed. When flowing through the Combustion gases (exhaust gases) flow the air molecules through the wall surfaces the ceramic tubes into the outlet area while the soot particles on the inner walls hang stay. The so with soot particles however, charged particle filters must be regenerated at certain intervals to prevent clogging of the particulate filter. Therefore become the accumulated soot particles at certain intervals, if the loading factor of the particulate filter has a certain limit achieved in a regeneration mode by thermal combustion under supply of eliminated in the exhaust gas residual oxygen. The control of the regeneration mode takes place as a function of a loading factor. Therefore, to determine the loading factor of the particulate filter in known methods uses two lambda probes, which the particle filter are upstream and downstream and in each case a lambda value in the unfiltered and determine in the filtered exhaust gas.

Aus der DE 39 35 149 A1 ist ein Verfahren und eine Messanordnung zur Bestimmung des Rußgehaltes in Abgasen bekannt. Die Rußkonzentration (Beladungsfaktor) wird mit zwei Lambdasonden indirekt über den Sauerstoffanteil im Abgas ermittelt. An einem zweigeteilten Abgaskanal misst eine erste Lambdasonde den Sauerstoffanteil im ungefilterten Abgaskanal und eine zweite Lambdasonde misst den Sauerstoffanteil am Ausgang eines heizbaren Rußfilters (Partikelfilter). Mit dem Rußfilter werden innerhalb einer gewissen Zeitspanne die Rußpartikel gefiltert und danach die gesammelten Rußpartikel durch Aufheizen mit dem im Abgas vorhandenen Sauerstoff verbrannt. Danach wird die durch die Verbrennung der Rußpartikel reduzierte Sauerstoffkonzentration erneut gemessen und daraus die Konzentration der Rußpartikel im Abgas bestimmt.From the DE 39 35 149 A1 a method and a measuring arrangement for determining the carbon black content in exhaust gases is known. The soot concentration (loading factor) is determined indirectly with two lambda probes via the oxygen content in the exhaust gas. On a two-part exhaust duct, a first lambda probe measures the oxygen content in the unfiltered exhaust duct and a second lambda sensor measures the oxygen content at the outlet of a heatable soot filter (particle filter). With the soot filter, the soot particles are filtered within a certain period of time and then the collected soot particles are burnt by heating with the oxygen present in the exhaust gas. Thereafter, the reduced by the combustion of soot particles oxygen concentration is measured again and determines the concentration of soot particles in the exhaust gas.

Aus der US 6,655,132 B2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, mit dem die Regeneration eines Filterelementes in einem Abgassystem einer Verbrennungsmaschine gesteuert werden kann. Dabei werden vor und nach dem Filterelement jeweils ein Sauerstoffsensor angeordnet und dabei die unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen entsprechend den Lambdawerten im Abgasstrom vor und nach dem Filterelement gemessen und in einer Steuereinheit ausgewertet. Zur Regeneration wird das Filterelement aufgeheizt, um die Rußpartikel zu verbrennen.From the US 6,655,132 B2 For example, a method and a device is known with which the regeneration of a filter element in an exhaust system of an internal combustion engine can be controlled. In each case, an oxygen sensor is arranged before and after the filter element and the different oxygen concentrations are measured according to the lambda values in the exhaust gas flow before and after the filter element and evaluated in a control unit. For regeneration, the filter element is heated to burn the soot particles.

Ein weiteres Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors ist aus der EP 1 323 904 A1 bekannt. Entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel ist insbesondere bei einem Abgassystem eines Dieselmotors jeweils vor und nach dem Partikelfilter eine Lambdasonde angeordnet, um die Sauerstoffkonzentration im Abgasstrom zu ermitteln. Zusätzlich kann ein NOx-Filter zwischengeschaltet sein. Mit Hilfe der Lambdasonden beziehungsweise der NOx-Sonde und einer Steuereinheit wird der Sauerstoffverbrauch ermittelt, wenn der Abgasstrom durch das Partikelfilter strömt. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes wird gegebenenfalls eine Regeneration des Partikelfilters eingeleitet. In Abhängigkeit vom Ergebnis der Regeneration des Partikelfilters kann die Funktionalität der Motorsteuerung modifiziert oder eine Meldung an den Fahrer ausgegeben werden.Another method for the regeneration of a particulate filter in an exhaust system of an internal combustion engine is known from EP 1 323 904 A1 known. According to a first exemplary embodiment, in particular in the case of an exhaust system of a diesel engine, a lambda probe is arranged in each case before and after the particle filter in order to determine the oxygen concentration in the exhaust gas flow. In addition, a NOx filter can be interposed. With the help of lambda probes or the NOx probe and a control unit, the oxygen consumption is determined when the exhaust gas flow through the particulate filter. If a predetermined limit value is exceeded, a regeneration of the particulate filter is optionally initiated. Depending on the result of the regeneration of the particulate filter, the functionality of the engine control can be modified or a message issued to the driver.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das Verfahren beziehungsweise die Vorrichtung zur Bestimmung eines Beladungsfaktors eines mit Rußpartikel belasteten Partikelfilters in einem Abgassystem zu vereinfachen bzw. kostengünstiger herzustellen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 9 gelöst.Of the Invention is based on the object, the method or the device for determining a loading factor of a soot loaded particulate filter in an exhaust system simplify or more cost-effective manufacture. This task comes with the characteristics of the sibling claims 1 and 9 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Beladungsfaktors eines Partikelfilters in einem Abgassystem, insbesondere für einen Diesel-Motor, beziehungsweise bei der Vorrichtung mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 9 ergibt sich der Vorteil, dass auf einen zweiten Abgassensor, wie er beim bekannten Stand der Technik benötigt wird, verzichtet werden kann. Dadurch kann das Abgassystem einfacher und mit geringerem Kostenaufwand hergestellt werden, da auch die Verkabelung zum zweiten Abgassensor sowie die Steuer- und Auswerteeinheit für dessen Signale entfallen kann. Vorzugsweise kann die im ungefilterten Abgasstrom befindliche Kraftstoffmasse mit einem relativ einfachen Softwareprogramm bestimmt werden, das von einem ohnehin vorhandenen Steuerrechner für die Brennkraftmaschine abgearbeitet wird.at the method according to the invention for determining the loading factor of a particulate filter in a Exhaust system, in particular for a diesel engine, or in the device with the Characteristics of the independent claims 1 and 9, the results Advantage that a second exhaust gas sensor, as in the known State of the art needed is, can be waived. This makes the exhaust system easier and be produced at a lower cost, as well as the Wiring to the second exhaust gas sensor and the control and evaluation unit for its Signals can be omitted. Preferably, in the unfiltered exhaust gas stream located fuel mass with a relatively simple software program be determined by an already existing control computer for the Internal combustion engine is processed.

Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass die Bestimmung der Kraftstoffmasse im ungefilterten Abgasstrom mittels eines Algorithmus durchgeführt werden kann, für den nur wenigstens zwei geeignete Betriebsparameter der Brennkraftmaschine benötigt werden. Von der so ermittelten Kraftstoffmasse wird die aus dem gemessenen Lambdawert bestimmte Kraftstoffmasse subtrahiert, da der Differenzwert der momentanen Ablagerungsrate ein aktuelles Maß für die im Partikelfilter abgelagerten Rußpartikel wiederspiegelt.It is considered to be particularly advantageous the determination of the fuel mass in the unfiltered exhaust gas stream can be carried out by means of an algorithm for which only at least two suitable operating parameters of the internal combustion engine are required. The fuel mass determined from the measured lambda value is subtracted from the fuel mass determined in this way, since the difference value of the instantaneous deposition rate reflects a current measure of the soot particles deposited in the particle filter.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 9 angegebenen Verfahrens beziehungsweise der Vorrichtung gegeben. Zur Bestimmung der Kraftstoffmasse im ungefilterten Abgas werden vorzugsweise die beiden Betriebsparameter, die aktuell zugeführte Luftmasse und die eingespritzte Kraftstoffmenge verwendet. Diese beiden Betriebsparameter stehen ohnehin für die Steuerung der Brennkraftmaschine zur Verfügung. Die zugeführte Luftmasse wird mit einem Luftmassenmesser erfasst. In Verbindung mit diversen aktuellen Betriebsparametern wird aus einem entsprechenden Kennfeld eine in die einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge oder Kraftstoffmasse berechnet. Diese Werte können somit auf sehr einfache Weise für die Bestimmung der Kraftstoffmasse berechnet werden.By those in the dependent Claims listed measures are advantageous developments and improvements in the sibling claims 1 and 9 given method or device. To determine the fuel mass in the unfiltered exhaust gas preferably the two operating parameters, the currently supplied air mass and the amount of fuel injected. These two operating parameters stand for anyway the control of the internal combustion engine available. The supplied air mass is detected with an air mass meter. In connection with various current operating parameters is from a corresponding map an injected into the individual cylinder of the internal combustion engine Fuel quantity or fuel mass calculated. These values can thus in a very simple way for the determination of the fuel mass can be calculated.

Eine weitere vorteilhafte Lösung besteht darin, dass das Rechenmodel mit dem Algorithmus durch Berücksichtigung weiterer Einflussfaktoren verbessert werden kann. Beispielsweise ist vorgesehen, bei der Bestimmung der Luftmasse die Temperatur und den Ansaugdruck zu berücksichtigen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, den Lambdawert in Abhängigkeit vom Druckabfall im Partikelfilter zu korrigieren. Eine weitere Möglichkeit wird darin gesehen, die Abgasrückführungsrate zu berücksichtigen. Moderne Abgassysteme sind üblicherweise mit einer AGR-Regelung (Abgas-Rückführungs-Regelung) ausgebildet. Die AGR-Regelung führt einen Teil des Abgasstromes wieder in den Zylinder zurück, so dass dadurch die Emissionswerte des Abgasstromes verbessert werden. Alternativ oder in Kombination zu den genannten Faktoren kann die Abgastemperatur, der Sau erstoffgehalt und/oder ein zeitlicher Verlauf der Lastanforderung zur Korrektur herangezogen werden.A further advantageous solution is that the calculation model with the algorithm by considering other influencing factors can be improved. For example is provided, in determining the air mass, the temperature and to consider the suction pressure. Furthermore, there is the possibility the lambda value in dependence to correct for the pressure drop in the particle filter. One more way is seen therein, the exhaust gas recirculation rate to take into account. modern Exhaust systems are common formed with an EGR control (exhaust gas recirculation control). The EGR control leads a portion of the exhaust stream back into the cylinder, so that the emission values of the exhaust gas stream are improved. alternative or in combination with the mentioned factors, the exhaust gas temperature, the Sau erstoffgehalt and / or a time course of the load request be used for correction.

Um die kontinuierlich wachsende Beladung des Partikelfilters mit Rußpartikel ermitteln zu können, ist vorgesehen, die Messung und Bestimmung des aktuellen Beladungsfaktors zyklisch zu wiederholen und die einzelnen Werte zu speichern.Around the continuously growing loading of the particle filter with soot particles to be able to determine is provided, the measurement and determination of the current load factor cyclically repeat and save the individual values.

Der Beladungsfaktor, der die Gesamtmenge der im Partikelfilter abgelagerten Rußpartikel wiedergibt, lässt sich am Einfachsten durch Aufsummieren oder Integrieren der gespeicherten Werte bestimmen.Of the Loading factor, which is the total amount of deposited in the particulate filter soot reproduces, lets easiest by summing up or integrating the stored ones Determine values.

Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht darin, dass bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes für den Beladungsfaktor ein Regenerationszyklus eingeleitet und dabei überwacht wird, dass die angesammelten Rußpartikel durch Nachverbrennung abgebaut werden. Auf diese Weise wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass der Partikelfilter stets funktionsfähig bleibt und die im Abgasstrom befindlichen Rußpartikel wirkungsvoll gefiltert werden.One Another advantageous aspect of the invention is that upon reaching a predetermined limit value for the loading factor, a regeneration cycle initiated and monitored is that the accumulated soot particles through Afterburning be reduced. This way will be beneficial Way ensures that the particulate filter always remains functional and the soot particles in the exhaust stream are effectively filtered become.

Da die Ermittlung der Lambdawerte auch während des Regenerationszyklus durchgeführt wird, kann auf einfache Weise überwacht werden, wie erfolgreich die Regeneration des Partikelfilters abläuft.There the determination of lambda values also during the regeneration cycle is carried out, can be easily monitored How successful is the regeneration of the particulate filter.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.One embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described in the following Description closer explained.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung des Beladungsfaktors eines Partikelfilters, die in vereinfachter Form als Blockschaltbild dargestellt ist und 1 shows a device according to the invention for determining the loading factor of a particulate filter, which is shown in simplified form as a block diagram and

2 zeigt ein Flussdiagramm zur Ermittlung des Beladungsfaktors. 2 shows a flow chart for determining the loading factor.

1 zeigt in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der ein Beladungsfaktor m_IF eines Partikelfilters 2 in einem Abgassystem 15 einer Brennkraftmaschine 1, insbesondere eines Dieselmotors bestimmt werden kann. Eingangsseitig sind die Zylinder der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise ein Diesel-Motor mit vier Zylindern, mit einem Ansaugkanal 18 verbunden, in dem eine von einem Steuergerät 5 steuerbare Drosselklappe 11 angeordnet ist. Der Fahrer eines Kraftfahrzeugs gibt über einen Pedalwertgeber 13 eine Leistungsanforderung an das Steuergerät 5 weiter, welches dann die zugeführte Luftmenge und Kraftstoffmenge der Brennkraftmaschine 1 entsprechend regelt. Der Drosselklappe 11 ist ein Luftmassenmesser 3 vorgeschaltet, mit dem die zugeführte Luftmasse bestimmbar ist. Zur Bestimmung des Ansaugdrucks ist zwischen der Brennkraftmaschine 1 und der Drosselklappe 11 ein Drucksensor 7 angeordnet. Des Weiteren ist zwischen dem Luftmassenmesser 3 und der Drosselklappe 11 ein erster Temperatursensor 6 im Ansaugkanal 18 eingebaut, mit dem die Temperatur der zugeführten Luftmasse gemessen werden kann. Die Signalwerte der einzelnen Baugruppen wie des Luftmassenmessers 3, des ersten Temperatursensors 6, der Drosselklappe 11, dem Pedalwertgeber 13 und des Drucksensors 7 werden dem Motor-Steuergerät 5 (Steuergerät) zugeführt, das in der Regel als programmgesteuerte Rechnereinheit ausgebildet ist. Das Steuergerät 5 ermittelt unter anderem aus den empfangenen Daten die der Brennkraftmaschine 1 zugeführte Luftmasse und berechnet unter zu Hilfenahme eines entsprechend angepassten Kennfeldes eine für eine aktuelle Lastsituation einzuspritzende Kraftstoffmenge. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt mittels eines Einspritzsystems, beispielsweise eines Common Rail Einspritzsystems 8. Das Einspritzsystem 8 erhält seine Spritzbefehle von dem Steuergerät 5. 1 shows a schematic representation of a block diagram of a device according to the invention, with a loading factor m _{IF of} a particulate filter 2 in an exhaust system 15 an internal combustion engine 1 , in particular a diesel engine can be determined. On the input side, the cylinders of the internal combustion engine 1 For example, a four-cylinder diesel engine with an intake passage 18 connected in which one of a control unit 5 controllable throttle 11 is arranged. The driver of a motor vehicle gives about a pedal encoder 13 a power request to the controller 5 Next, which then the amount of air supplied and fuel quantity of the internal combustion engine 1 governs accordingly. The throttle 11 is an air mass meter 3 upstream, with which the supplied air mass can be determined. For determining the intake pressure is between the internal combustion engine 1 and the throttle 11 a pressure sensor 7 arranged. Furthermore, between the air mass meter 3 and the throttle 11 a first temperature sensor 6 in the intake channel 18 installed, with which the temperature of the supplied air mass can be measured. The signal values of the individual components such as the air mass meter 3 , the first temperature sensor 6 , the throttle 11 , the pedal encoder 13 and printing sors 7 be the engine control unit 5 (Control unit) supplied, which is usually designed as a program-controlled computer unit. The control unit 5 determines among other things from the received data that of the internal combustion engine 1 supplied air mass and calculated with the help of a suitably adapted map a fuel quantity to be injected for a current load situation. The fuel injection takes place by means of an injection system, for example a common rail injection system 8th , The injection system 8th receives its spray commands from the controller 5 ,

Wie der 1 weiter entnehmbar ist, ist die Brennkraftmaschine 1 mit einem Abgassystem 15 verbunden. Das Abgassystem 15 weist ein Abgasrohr 14 auf, das mit den Ausgangskanälen der Zylinder der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. Des Weiteren ist an der Brennkraftmaschine 1 eine Abgasrückführleitung 19 zwischen dem Abgasrohr 14 und dem Ansaugkanal 18 vorgesehen, von einem AGR-Ventil steuerbar ist. Das AGR-Ventil 4 ist elektrisch mit der Rechnereinheit 5 verbunden. Diese liefert ein Steuersignal, mit dem das AGR-Ventil 4 mehr oder weniger weit geöffnet wird, um einen Teil des Abgases für eine Nachverbrennung in die Zylinder zurückzuführen.Again 1 is further removed, is the internal combustion engine 1 with an exhaust system 15 connected. The exhaust system 15 has an exhaust pipe 14 on, that with output channels of cylinders of the internal combustion engine 1 connected is. Furthermore, on the internal combustion engine 1 an exhaust gas recirculation line 19 between the exhaust pipe 14 and the intake channel 18 provided, is controllable by an EGR valve. The EGR valve 4 is electrical with the computer unit 5 connected. This provides a control signal with which the EGR valve 4 is opened more or less wide, due to a portion of the exhaust gas for post-combustion in the cylinder.

An einer geeigneten Stelle des Abgasrohres 14 ist ein Partikelfilter 2 eingefügt. Das Partikelfilter 2 kann als offenes Partikelabscheidesystem oder als geschlossenes Filtersystem wie ein DPF- oder CSF-Filtersystem (DPF Diesel Partikel Filter, CSF Catalysed Soot Filter) ausgebildet sein. Bei dem geschlossenen Partikelabscheidesystem, das bevorzugt bei einem Diesel-Motor verwendet wird, ist eine Vielzahl von dünnwandigen Keramikrohren nebeneinander liegend gebündelt angeordnet. Jeweils wechselseitig sind die Enden von benachbarten Rohren verschlossen, so dass kein direkter Durchfluss des Abgases möglich ist. Der Abgasstrom wandert durch die dünnwandigen, feinporigen Keramikwände zu den am Ausgang offenen Rohren. Dabei werden die Rußpartikel an oder in den Wänden der Rohre abgeschieden. Vor und nach dem Partikelfilter 2, d.h. im ungefilterten und im gefilterten Abgasstrom ist jeweils ein Drucksensor oder ein Differenzdrucksensor 12a, 12b angeordnet, um den Strömungswiderstand des Abgases zu überwachen. Vor dem Partikelfilter 2 ist des Weiteren ein zweiter Temperatursensor 10 angeordnet. Zur Messung eines Lambdawertes λnF ist am Ausgang des Partikelfilters 2 ein Abgassensor 9 angeordnet, der vorzugsweise als Lambdasonde ausgebildet ist und den Sauerstoffanteil O₂ im gefilterten Abgasstrom misst. Die Lambdasonde 9 ist vorzugsweise mit einer linearen Charakteristik ausgebildet. Eine Abscheidung von Kohlenstoff aus dem Abgas strom in Form von Ruß führt somit zwangsläufig zu einem Anstieg des Lambdawertes λnF im gefilterten Abgasstrom.At a suitable point of the exhaust pipe 14 is a particle filter 2 inserted. The particle filter 2 may be designed as an open particle separation system or as a closed filtration system such as a DPF or CSF (DPF Diesel Particulate Filter, CSF Catalysed Soot Filter) filtration system. In the closed Partikelabscheidesystem, which is preferably used in a diesel engine, a plurality of thin-walled ceramic tubes arranged side by side bundled. In each case mutually the ends of adjacent tubes are closed, so that no direct flow of the exhaust gas is possible. The exhaust gas flow travels through the thin-walled, fine-pored ceramic walls to the tubes which are open at the outlet. The soot particles are deposited on or in the walls of the tubes. Before and after the particle filter 2 ie in the unfiltered and in the filtered exhaust gas flow is in each case a pressure sensor or a differential pressure sensor 12a . 12b arranged to monitor the flow resistance of the exhaust gas. In front of the particle filter 2 is also a second temperature sensor 10 arranged. For measuring a lambda value λnF is at the output of the particulate filter 2 an exhaust gas sensor 9 arranged, which is preferably designed as a lambda probe and measures the oxygen content O ₂ in the filtered exhaust gas stream. The lambda probe 9 is preferably formed with a linear characteristic. A deposition of carbon from the exhaust stream in the form of soot thus inevitably leads to an increase in the lambda value λnF in the filtered exhaust stream.

Die einzelnen Signale und Messwerte werden über entsprechende elektrische Leitungen an das Steuergerät 5 übertragen.The individual signals and measured values are transmitted to the control unit via corresponding electrical lines 5 transfer.

Bei modernen Diesel-Motoren werden üblicherweise noch ein Turbolader und ein Katalysator angeordnet. In 1 ist der Turbolader und der Katalysator aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.In modern diesel engines usually a turbocharger and a catalyst are arranged. In 1 the turbocharger and the catalyst is not shown for clarity.

Im Steuergerät 5 ist ein Programm implementiert, das mit Hilfe eines Algorithmus, wie später noch näher erläutert wird, aus den empfangenen Werten einen Beladungsfaktor m_IF für den Partikelfilter 2 berechnet. Der errechnete Beladungsfaktor m_IF wird zyklisch wiederholt berechnet und zwischengespeichert. Durch Aufsummieren oder Integrieren der gespeicherten Werte können somit die im Partikelfilter 2 gesammelten Rußpartikel, die dem Beladungsfaktor m_IF entsprechen, bestimmt werden. Ein zweiter Abgassensor oder eine zweite Lambdasonde ist nicht erforderlich.In the control unit 5 For example, a program is implemented which uses an algorithm, as will be explained in more detail below, to calculate a loading factor m _IF for the particle filter from the received values 2 calculated. The calculated loading factor m _IF is cyclically repeatedly calculated and buffered. By summing up or integrating the stored values can thus in the particulate filter 2 collected soot particles that correspond to the loading factor m _IF determined. A second exhaust gas sensor or a second lambda probe is not required.

Erreicht der Beladungsfaktor m_IF einen vorgegebenen Grenzwert, dann leitet das Steuergerät 5 für das Partikelfilter 2 einen Regenerationszyklus ein und überwacht die Wirkung der Regeneration, d.h. die Nachverbrennung der Rußpartikel mit Hilfe des Abgassensors 9 durch Überwachung des Sauerstoffgehaltes im gefilterten Abgasstrom.If the loading factor m _{IF reaches} a predefined limit value, then the control unit initiates 5 for the particle filter 2 a regeneration cycle and monitors the effect of regeneration, ie the afterburning of the soot particles by means of the exhaust gas sensor 9 by monitoring the oxygen content in the filtered exhaust stream.

Im folgenden wird an Hand der 2 die Wirkungsweise dieser Anordnung für die Bestimmung des Beladungsfaktors m_IF näher erläutert.The following will be on hand 2 the operation of this arrangement for the determination of the loading factor m _IF explained in more detail.

In Position 21 wird vom Luftmassensensor 3 ein Wert für eine aktuell angesaugte Luftmasse gemessen und dem Steuergerät 5 zugeführt. Das Steuergerät 5 entnimmt in Position 22 beispielweise einem Kennfeld eine entsprechende Kraftstoffmenge oder Kraftstoffmasse, die daraufhin in die Zylinder der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt wird. Die Kraftstoffmenge kann von mehreren anderen Parametern beeinflusst werden, zum Beispiel von der Lastanforderung, der Temperatur, dem Ansaugdruck, dem AGR-Wert usw.In position 21 is from the air mass sensor 3 a value for a currently aspirated air mass measured and the controller 5 fed. The control unit 5 withdraws into position 22 For example, a map a corresponding amount of fuel or fuel mass, which then in the cylinder of the engine 1 is injected. The amount of fuel may be affected by several other parameters, such as load demand, temperature, intake pressure, EGR value, etc.

Nach der Verbrennung, die mehr oder weniger vollständig abläuft, entweicht das entstehende Abgas über das Abgasrohr 14 durch das Partikelfilter 2 hindurch, soweit es nicht teilweise über das AGR-Ventil 4 zurückgeführt wird. Durch das Abscheiden von Rußpartikel aus dem Abgasstrom wird der Lambdawert λnF des Abgases erhöht. Dieser erhöhte Lambdawert λnF wird in Position 23 von der Abgassonde (lineare Lambdasonde 9) gemessen, die nach dem Partikelfilter 1 angeordnet ist. In Position 24 wird über die Formel mnF = mLuft/(14,5·λnF) (I)die Kraftstoffmasse m_nF berechnet, die noch im gefilterten Abgas vorhanden ist. m_Luft ist die zugeführte, gemessene Luftmasse.After combustion, which is more or less complete, the resulting exhaust gas escapes via the exhaust pipe 14 through the particle filter 2 as far as it is not partially through the EGR valve 4 is returned. By separating soot particles from the exhaust gas flow, the lambda value λnF of the exhaust gas is increased. This increased lambda value λnF is in position 23 from the exhaust gas probe (linear lambda probe 9 ) measured after the particulate filter 1 is arranged. In position 24 is about the formula m nF = m air / (14.5 · λnF) (I) calculates the fuel _mass m _nF , which is still present in the filtered exhaust gas. m _Air is the measured, measured air mass.

Im ungefilterten Abgasstrom ist die Kraftstoffmasse m_KS enthalten.The unfiltered exhaust gas flow contains the fuel mass m _KS .

In Position 25 wird der Beladungsfaktor m_IF berechnet. Diese Berechnung erfolgt ebenfalls mit dem Algorithmus des Rechnerprogramms nach der Gleichung mIF = A(mKS – mnF) (II) In position 25 the loading factor m _{IF is} calculated. This calculation is also done with the algorithm of the computer program according to the equation m IF = A (m KS - m nF ) (II)

Durch Einsetzen der Gleichung (I) in Gleichung (II) ergibt sich für den Beladungsfaktor m_IF mIF = A(mKS – mLuft/(14,5·λnF)) (III)wobei A ein Korrekturfaktor ist, der für die Dichteänderung von Kraftstoff zu Ruß beispielsweise empirisch ermittelt oder einer Tabelle entnommen werden kann.By substituting equation (I) into equation (II), the loading factor m _IF results m IF = A (m KS - m air / (14.5 · λnF)) (III) where A is a correction factor that can be empirically determined for the density change from fuel to soot, for example, or taken from a table.

Alternativ kann die Ermittlung des Beladungsfaktors m_IF auch über die Berechnung eines zweiten Lambdawertes durchgeführt werden, der für den ungefilterten Abgasstrom gilt, da die Kraftstoffmasse analog zur Gleichung (I) über das konstante stöchiometrische Verhältnis mit dem Lambdawert verknüpft ist.Alternatively, the determination of the loading factor m _{IF can} also be carried out by calculating a second lambda value which applies to the unfiltered exhaust gas flow, since the fuel mass is linked to the lambda value via the constant stoichiometric ratio analogously to equation (I).

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das Modell für den Algorithmus durch Berücksichtigung weiterer Parameter zu verbessern. Insbesondere ist vorgesehen, die gemessene Luftmasse m_Luft in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Ansaugdruck anzupassen. Des weiteren kann eine Korrektur der Druckabhängigkeit, insbesondere vom Differenzdruck über dem Partikelfilter 2 für den gemessenen Lambdawert λnF durchgeführt werden. Eine weitere Korrekturmöglichkeit besteht für ein internes Lambda, bedingt durch die Abgasrückführung nach der Formel (m_O2AGR + m_O2LUFT)/m_KS.In a further embodiment of the invention, it is provided to improve the model for the algorithm by taking into account further parameters. In particular, it is provided to adapt the measured air mass m _air as a function of the temperature and the intake pressure. Furthermore, a correction of the pressure dependence, in particular of the differential pressure over the particulate filter 2 be carried out for the measured lambda value λnF. A further _{possibility of} correction exists for an internal lambda, due to the exhaust gas recirculation according to the formula (m _O2AGR + m _O2LUFT) / m _KS .

Schließlich kann eine Korrektur über den zeitlichen Verlauf der Lastanforderung erfolgen.Finally, can a correction over the time course of the load request.

In Position 26 erfolgt während des Fahrbetriebes eine Zwischenspeicherung der ermittelten Werte und in Position 27 können die gespeicherten Werte aufsummiert oder integriert werden, um die gesamte Rußbeladung des Partikelfilters 2 zu erhalten. Danach beginnt ein neuer Zyklus wieder in Position 21.In position 26 During the driving operation, a temporary storage of the determined values takes place and in position 27 The stored values can be summed up or integrated to the total soot loading of the particulate filter 2 to obtain. Thereafter, a new cycle begins again in position 21 ,

Wird für den Beladungsfaktor m_IF ein vorgegebener Grenzwert erreicht, dann leitet das Steuergerät 5 einen Regenerationszyklus ein. Während der Regeneration des Partikelfilters 2 wird dem Abgas durch die thermische Umsetzung der Russpartikel im Partikelfilter ein Kraftstoffäquivalent zugeführt bzw. der Sauerstoffanteil des Abgases erniedrigt. Dies führt in der Folge zu einer Abnahme des Lambdawertes (λnF) im Abgas nach dem Partikelfilter. Der integrierte Wert der Zunahme dieses Lambdawertes entspricht dabei der Beladungsabnahme des Partikelfilters 2.If a predefined limit value is reached for the loading factor m _IF , then the control unit initiates 5 a regeneration cycle. During the regeneration of the particulate filter 2 the exhaust gas is supplied by the thermal conversion of the soot particles in the particulate filter, a fuel equivalent or the oxygen content of the exhaust gas is lowered. As a result, this leads to a decrease in the lambda value (λnF) in the exhaust gas after the particle filter. The integrated value of the increase of this lambda value corresponds to the load decrease of the particulate filter 2 ,

Es ist daher vorgesehen, den Entladungsvorgang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu überwachen. Dabei werden sowohl gezielt durchgeführte als auch zufällig vorkommende Entladungsvorgänge erfasst.It is therefore provided, the discharge process with the inventive method to monitor. There are both deliberately performed as well as random occurring discharge processes detected.

Claims

Method for determining a loading factor (m _IF ) of a particulate filter ( 2 ) in an exhaust system ( 15 ) an internal combustion engine, in particular a diesel engine ( 1 ), the particulate filter ( 2 ) in an exhaust pipe ( 14 ) is interposed such that the soot particles located in the exhaust gas flow through in the particle filter ( 2 ) and wherein an exhaust gas sensor ( 9 ) detects a corresponding to the soot particles oxygen content in the exhaust gas as lambda value, wherein the exhaust gas sensor ( 9 ) in the flow direction after the particle filter ( 2 ) and the loading factor (m _IF ) by means of an algorithm from the difference between the before and after the particle filter ( 9 ) is determined in the exhaust gas stream prevailing lambda value, characterized in that the calculated loading factor (m _IF ) is cyclically repeatedly calculated and buffered and is summed up or integrating the stored values, the total amount of deposited in the particulate filter soot particles.

A method according to claim 1, characterized in that the lambda value before the particulate filter ( 9 ) is replaced by the fuel mass in the exhaust gas.

A method according to claim 1, characterized in that the lambda value before the particulate filter ( 9 ) is determined in the unfiltered exhaust gas flow from at least two predetermined engine operating parameters.

Method according to claim 3, characterized that as operating parameters, the supplied air mass and a by a map is used certain injected fuel mass.

A method according to claim 3 or 4, characterized in that as a further operating parameter via the temperature and the suction pressure corrected air mass (m _air ), one of the pressure drop in the particulate filter ( 2 ) dependent lambda value (λnF), one of the exhaust gas recirculation rate, the temperature and the oxygen content dependent value and / or a time course of the load request is used.

Method according to one of claims 2-5, characterized in that the current loading factor (m _IF ) of the particulate filter ( 2 ) is determined from the difference values of the lambda values or the fuel masses before and after the particulate filter in the exhaust gas.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that upon reaching a predetermined limit value for the loading factor (m _IF ) a regeneration cycle for the particulate filter ( 2 ) is initiated and monitored.

A method according to claim 7, characterized in that during the regeneration, the load decrease of the particulate filter ( 2 ) is determined by the integrative value of the lambda value decrease (λnF).

Device for determining a loading factor of a particle filter ( 2 ), which in an exhaust system ( 15 ) an internal combustion engine ( 1 ), in particular a diesel engine, with an exhaust gas probe ( 9 ), with an air mass meter ( 3 ) and with a program-controlled computer unit ( 5 ) for determining one of the internal combustion engine ( 1 ) to be injected fuel mass for a method according to any one of the preceding claims, characterized in that the computer unit ( 5 ) has a program with an algorithm with which from a lambda value before the particle filter ( 2 ) and one with the exhaust gas probe ( 9 ) in the filtered exhaust gas flow measured lambda value (λnF) of the loading factor (m _IF ) can be determined, wherein the algorithm for determining the loading factor of the particulate filter ( 2 ) integrates the stored difference values and, upon reaching a predetermined limit value, regenerates the particle filter ( 2 ) and / or supervised.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the lambda value before the particulate filter ( 2 ) is calculated from a supplied fuel mass.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the algorithm is adapted to form the loading factor (m _IF ) from the difference between the injected fuel mass (m _KS ) and the fuel mass (m _nF ) determined by the lambda value (λnF) in the filtered exhaust gas and save.