Titel

Verfahren zur Sperrung einer Regeneration eines Abgaspartikelsensors

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sperrung einer Regeneration eines Abgaspartikelsensors eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das

Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein

elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das Verfahren auszuführen.

Stand der Technik

Der Partikelausstoß von Kraftfahrzeugen während des Fährbetriebs muss laut OBD-Gesetzgebung (On Board Diagnose) überwacht werden. Hierzu können resistive Partikelsensoren verwendet werden, die zur Detektion des

Partikelausstoßes eine durch Partikelanlagerung hervorgerufene elektrische Widerstandsänderung eines Elektrodensystems mit zwei oder mehr kammartig ineinander greifenden Elektroden verwenden. Derart ineinander greifende Elektroden werden auch als interdigitales Elektrodensystem bezeichnet. Unter Einwirkung einer elektrischen Messspannung schließen an die

Interdigitalelektroden angelagerte Rußpartikel, die elektrisch leitfähig sind, die Elektroden kurz, sodass mit steigender Partikelkonzentration auf der

Sensorfläche ein abnehmender elektrischer Widerstand beziehungsweise ein zunehmender elektrischer Strom bei konstanter angelegter Spannung zwischen den Elektroden messbar wird. Nach Überschreiten eines Stromschwellenwertes wird ein defekter Dieselpartikelfilter (DPF) im Abgasstrang des Kraftfahrzeugs erkannt. Resistive Partikelsensoren arbeiten üblicherweise zyklisch und werden nach einer vorgegebenen Messzeit oder bei Überschreitung des

Stromschwellenwertes regeneriert. Dieses Regenerieren erfolgt, indem die Interdigitalelektroden des Partikelsensors so stark erhitzt werden, dass darauf angelagerte Partikel verbrennen. Dieses Messprinzip wird beispielsweise in der DE 10 2007 021 913 Al beschrieben. Nachdem ein Dieselpartikelfilter innerhalb einer vorgegebenen Anzahl an Messzyklen als fehlerhaft erkannt wurde, wird ein Fehlerspeichereintrag vorgenommen und dem Fahrer durch Aufleuchten der Motorkontrolllampe mitgeteilt, dass ein Fehler vorliegt. Diese Möglichkeit wird durch den Gesetzgeber gegeben, um die Motorkontrolllampe erst dann zu aktivieren, wenn in nachfolgenden Messzyklen wiederholt ein Fehler aufgetreten ist.

Ziel der Regeneration ist es, den Sensor vollständig von angelagerten Partikeln freizubrennen. Dies gelingt jedoch nicht immer. In Fahrzuständen des

Kraftfahrzeugs mit einem schnellen Abgasstrom kann dieser die

Interdigitalelektroden so stark kühlen, dass sie sich trotz einer aktiven Beheizung nicht ausreichend erwärmen, um ein Verbrennen daran angelagerter Rußpartikel zu ermöglichen.

Offenbarung der Erfindung

In dem Verfahren zur Sperrung einer Regeneration eines Abgaspartikelsensors eines Kraftfahrzeugs wird eine Erfolgswahrscheinlichkeit der Regeneration berechnet. Wenn die Erfolgswahrscheinlichkeit den Schwellenwert unterschreitet, dann wird die Regeneration gesperrt. Auf diese Weise kann der Start und somit die Durchführung von potenziell nicht erfolgreichen Sensorregenerationen vermieden werden. Durch die Vermeidung dieser Regenerationen kann bei gleichbleibender Gesamtanzahl der Regenerationen über die Lebensdauer des Sensors dessen Lebensdauer verlängert werden. Die Vermeidung von nicht erfolgreich durchgeführten Sensorregenerationen erhöht auch die

Überwachungshäufigkeit des Dieselpartikelfilters. Nach nicht erfolgreichen und abgebrochenen Sensorregenerationen kann die nächste Regeneration nämlich erst wieder nach einer Wartezeit durchgeführt werden. Zu Beginn eines Fahrzyklus eines Kraftfahrzeugs wird dessen Abgaspartikelsensor in einem Schutzheizmodus betrieben, um seine Abkühlung unter den Taupunkt von Wasser zu verhindern, damit kein Wasser an den Sensorelektroden kondensiert. Diese Schutzheizphase kann bei der

Durchführung des Verfahrens insbesondere zur Berechnung der

Erfolgswahrscheinlichkeit verwendet werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es bevorzugt, dass ein Mittelwert einer Abgasgeschwindigkeit am Einbauort des Abgaspartikelsensors über einen vorgegebenen Zeitraum berechnet wird. Dieser Mittelwert wird dann bei der Berechnung der Erfolgswahrscheinlichkeit berücksichtigt. Diesem Vorgehen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine hohe Abgasgeschwindigkeit die Oberfläche des Abgaspartikelsensors abkühlt und deshalb zu einer erfolglosen Regeneration führen kann.

Alternativ oder zusätzlich ist es in dieser Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, dass ein Mittelwert einer Abgastemperatur am Einbauort des

Abgaspartikelsensors über einen vorgegebenen Zeitraum berechnet wird. Auch dieser Mittelwert wird bei der Berechnung der Erfolgswahrscheinlichkeit berücksichtigt. Diesem Vorgehen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine niedrige Temperatur des über den Abgaspartikelsensor strömenden Abgases zu einer besonders starken Kühlung und damit zu einem hohen Risiko für eine erfolglose Regeneration des Abgaspartikelsensors führt.

Während die voranstehend beschriebene Ausführungsform des Verfahrens eine Überwachung der Abgasbedingungen, die aktuell im Abgasstrang vorliegen, vorsieht, werden die Abgasbedingungen in einer alternativen Ausführungsform prädiziert. Dort ist es bevorzugt, dass Verkehrsinformationen über eine aktuelle und eine zukünftige Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs darauf überprüft werden, ob für eine erfolgreiche Regeneration vorteilhafte oder nachteilige

Verkehrsbedingungen vorliegen. Das Ergebnis dieser Überprüfung wird bei der Berechnung der Erfolgswahrscheinlichkeit berücksichtigt. Die aktuelle und zukünftige Fahrstrecke kann dabei insbesondere mittels GPS-Daten und Daten eines Navigationsgeräts des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Die Verkehrsbedingungen können beispielsweise dem Internet oder einer Cloud entnommen werden.

Die Verkehrsbedingungen beeinflussen, mit welcher Geschwindigkeit das Kraftfahrzeug fahren kann, was einen Einfluss auf die Geschwindigkeit und die Temperatur seines Abgases hat. Insbesondere werden Stadtverkehr,

Ampelphasen und Stau als vorteilhafte Verkehrsbedingungen für eine

Regeneration beurteilt. Diese führen zu einer niedrigen Geschwindigkeit oder sogar einem vorübergehenden Stillstehen des Kraftfahrzeugs und damit zu einer niedrigen Abgasgeschwindigkeit. Als nachteilige Verkehrsbedingungen werden insbesondere Fahrstrecken ohne Tempolimit, beispielsweise auf einer Autobahn, beurteilt, welche ein schnelles Fahren des Kraftfahrzeugs mit hohen

Abgasgeschwindigkeiten ermöglichen.

Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf dem Rechengerät oder einem elektronischen Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung unterschiedlicher Ausführungsformen des Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen.

Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.

Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches

elektronisches Steuergerät wird dieses, wenn nötig die Regeneration des Abgaspartikelsensors auf Basis des Verfahrens sperren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Abgaspartikelsensors gemäß dem Stand der Technik. Fig. 2 zeigt in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf eines Messstromes beim Betrieb eines Abgaspartikelsensors gemäß einem Verfahren des Standes der Technik.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem anderen

Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung

Ein herkömmlicher Abgaspartikelsensor 10, wie er in der DE 10 2007 021 913 Al beschrieben wird, ist in Fig. 1 dargestellt. Er weist ein Sensorelement 11 mit zwei linear kammartig ineinander greifenden Interdigitalelektroden 12 auf. Weiterhin umfasst er eine separate Heizvorrichtung 13 auf der Basis eines Platinmäanders und eine Temperaturmessvorrichtung 14. Schließlich sind mehrere

Isolationsschichten 15 und Trägerelemente 16 vorgesehen.

Der Betrieb des Abgaspartikelsensors 10 beginnt mit der in Fig. 2 dargestellten Regeneration 21. Zur Regeneration wird der Abgaspartikelsensor 10 mittels der Heizvorrichtung 13 so stark beheizt, dass auf den Interdigitalelektroden 12 angelagerte Rußpartikel abgebrannt werden. Anschließend folgt eine

Thermalisierungsphase 22, in der sich ein thermisches Gleichgewicht zwischen dem Abgaspartikelsensor 10 und einem über dessen Interdigitalelektroden 12 geführten Abgases eines Kraftfahrzeugs einstellt. Anschließend folgt eine Messphase 23, in der eine konstante elektrische Spannung an die

Interdigitalelektroden 12 angelegt wird. Zunächst fließt zwischen den

Interdigitalelektroden 12 kein Strom I. Mit Anlagerung von Rußpartikeln an den Interdigitalelektroden 12 werden diese allerdings kurzgeschlossen und der Strom I steigt an. Erreicht er innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums einen

Stromschwellenwert l _s , so wird der Dieselpartikelfilter im Abgasstrang des Kraftfahrzeugs als fehlerhaft erkannt. Anschließend erfolgt eine erneute

Regeneration 21 des Abgaspartikelsensors 10, um die darauf angelagerten Rußpartikel abzubrennen. In einem Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt nach dem Beginn 31 eines Fahrzyklus eines Kraftfahrzeugs zunächst ein Warten 32 auf allgemeine Freigabebedingungen für die Regeneration des Abgaspartikelsensors 10. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Während des Wartens auf die allgemeinen Freigabebedingungen wird der Abgaspartikelsensor 10 in einem Schutzheizmodus mittels der Heizvorrichtung 13 über den Taupunkt von Wasser erwärmt. Dies kann mittels der Temperaturmessvorrichtung 14 ermittelt werden. Hierbei erfolgt eine Prüfung 33, ob diese allgemeinen Freigabebedingungen erfüllt sind. In einem herkömmlichen Verfahren zum Betreiben des

Abgaspartikelsensors 10 würde bei Erfüllung der allgemeinen

Freigabebedingungen sofort die Regeneration gestartet. Das Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht hingegen eine weitere Prüfung 34 vor, in der überprüft wird, ob die Erfolgschance W der Regeneration ausreichend ist, also über einem Schwellenwert liegt. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird die Regeneration so lange gesperrt, bis die Erfolgschance W der Regeneration den Schwellenwert überschreitet. Zur Berechnung der Erfolgschance W der Regeneration erfolgt eine Berechnung 41 einer mittleren Abgasgeschwindigkeit am Einbauort des Abgaspartikelsensors 10 über einen vorgegebenen Zeitraum. Die Abgasgeschwindigkeit kann vorliegend

beispielsweise mittels eines Massenstromsensors im Abgasstrang des

Kraftfahrzeugs ermittelt werden oder modelliert werden. Für denselben vorgegebenen Zeitraum wird auch ein Mittelwert einer Abgastemperatur am Einbauort des Abgaspartikelsensors 10 berechnet 42. Für diese Berechnung können beispielsweise Messergebnisse eines im Abgasstrang verbauten Temperatursensors oder ein Modell verwendet werden. Aus den beiden

Mittelwerten erfolgt anschließend die Berechnung 43 der

Erfolgswahrscheinlichkeit W.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, das in Fig. 4 dargestellt ist, erfolgt ebenfalls eine weitere Prüfung 34, ob die

Erfolgswahrscheinlichkeit W der Regeneration einen Schwellenwert

überschreitet. In diesem Ausführungsbeispiel werden allerdings mittels GPS- Daten und Daten des Navigationsgeräts des Kraftfahrzeugs eine aktuelle und eine zukünftige Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs ermittelt, Verkehrsinformationen über diese Fahrstrecke aus einer Cloud geladen und daraufhin überprüft, ob für eine erfolgreiche Regeneration vorteilhafte oder nachteilige

Verkehrsbedingungen vorliegen 51. Dabei wird ein Fahren im Stadtverkehr, ein Halten an roten Ampeln oder ein Fahren im Stau als vorteilhaft für die

Regeneration angesehen und ein Fahren auf der Autobahn ohne Tempolimit als nachteilig angesehen. Aus diesen Informationen erfolgt anschließend die Berechnung 52 der Erfolgswahrscheinlichkeit W.