DE102008014509B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Masse an Ruß in einem Partikelfilter - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Ermitteln einer Masse (m_Ruß) an Ruß (16) eines in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmten Partikelfilters, bei welchem wenigstens eine partikelfilterspezifische Eingangsgröße (10) erfasst wird, welche zum Bestimmen einer Kenngröße des gegebenenfalls mit Ruß beladenen Partikelfilters herangezogen wird, und bei welchem diese Kenngröße mit der Masse (m_Ruß) der Rußbeladung des Partikelfilters korreliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine physikalische Eigenschaft (h_Ruß, ρ_Ruß) des Rußes als Funktion der wenigstens einen Eingangsgröße (10) zugrunde gelegt wird, und dieser funktionelle Zusammenhang zum Bestimmen der Kenngröße des Partikelfilters herangezogen wird und die wenigstens eine physikalische Eigenschaft (h_Ruß, ρ_Ruß) des Rußes eine Höhe (h_Ruß) und/oder eine Dichte (ρ_Ruß) des Rußes umfasst.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Masse an Ruß eines in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmten Partikelfilters, bei welchem wenigstens eine partikelfilterspezifische Eingangsgröße erfasst wird, welche zum Bestimmen einer Kenngröße des gegebenenfalls mit Ruß beladenen Partikelfilters herangezogen wird, und bei welchem diese Kenngröße mit der Masse der Rußbeladung des Partikelfilters korreliert wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Masse an Ruß eines in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Partikelfilters.
• Die DE 60 2004 001 913 T2 und die DE 10 2006 046 144 A1 beschreiben jeweils ein Verfahren zum Ermitteln einer Masse an Ruß in einem Partikelfilter. Hierbei werden an partikelfilterspezifischen Eingangsgrößen Werte eines Drucks an einem Eingang und an einem Ausgang des Partikelfilters, ein Massenstrom eines den Partikelfilter durchströmenden Abgases sowie eine Temperatur des Partikelfilters erfasst.
• Diese partikelfilterspezifischen Eingangsgrößen werden zum Bestimmen einer Permeabilität als Kenngröße des Partikelfilters herangezogen. Die Permeabilität des Partikelfilters wird mit der Masse an Ruß in dem Partikelfilter korreliert, wobei ein linearer Zusammenhang zwischen der Permeabilität des Partikelfilters und der Masse an Ruß in den Partikelfilter zugrunde gelegt wird.
• Als nachteilig bei dem beschriebenen Verfahren zum Ermitteln der Masse an Ruß in dem Partikelfilter ist der Umstand anzusehen, dass die real in dem Partikelfilter vorhandene Masse an Ruß von der mittels des linearen Zusammenhangs ermittelten Masse an Ruß abweichen kann.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem bzw. mittels welcher ein besonders genaues Ermitteln der Masse an Ruß in dem Partikelfilter ermöglicht ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln einer Masse an Ruß eines in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmten Partikelfilters wird wenigstens eine partikelfilterspezifische Eingangsgröße erfasst. Die Eingangsgröße wird zum Bestimmen einer Kenngröße des gegebenenfalls mit Ruß beladenen Partikelfilters herangezogen. Diese Kenngröße wird mit der Masse der Rußbeladung des Partikelfilters korreliert. Hierbei wird wenigstens eine physikalische Eigenschaft des Rußes als Funktion der wenigstens einen Eingangsgröße zugrunde gelegt, und dieser funktionelle Zusammenhang zum Bestimmen der Kenngröße des Partikelfilters herangezogen.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine gegebene Masse an Ruß in dem Partikelfilter unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen kann. Eine oder mehrere dieser Eigenschaften beeinflussen typischerweise die Kenngröße des Partikelfilters, etwa eine Höhe und/oder eine Dichte des gegebenenfalls mit Ruß beladenen Partikelfilters bzw. einen über dem gesamten Partikelfilter wirksamen Gesamtdruckabfall, der durch den Abgasstrom durch den Partikelfilter verursacht wird. Insbesondere wird typischerweise ein nur durch die Rußbeladung selbst verursachter Anteil des Gesamtdruckverlustes über dem Partikelfilter von den physikalischen Eigenschaften des Rußes im Partikelfilter beeinflusst.
• Ein Berücksichtigen der physikalischen Eigenschaften des Rußes als Funktion etwa einer Temperatur des Abgases ermöglicht somit ein besonders genaues Ermitteln der Masse an Ruß in dem Partikelfilter, insbesondere für unterschiedliche Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine bzw. für unterschiedliche Fahrzyklen eines von der Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs. Vorteilhaft ist es, bei der Charakterisierung der physikalischen Eigenschaft(en) des Rußes einen Zeitverlauf wenigstens einer partikelfilterspezifischen Eingangsgröße wie beispielsweise der Temperatur als maßgebliche Einflussgröße zu berücksichtigen. Damit kann eine Historie von Einflussgrößen berücksichtigt werden, welche bedeutsam für die physikalischen Eigenschaften des Rußes, insbesondere für seine Höhe und/oder seine Dichte sein kann.
• Durch das besonders genaue Ermitteln der Masse an Ruß in dem Partikelfilter kann ein Zeitpunkt zum thermischen Regenerieren besonders genau festgelegt werden. Beim thermischen Regenerieren des Partikelfilters wird bei mittels Kraftstoff-Nacheinspritzung erhöhter Temperatur des Abgases die Masse des in dem Partikelfilter abgeschiedenen Rußes mit Sauerstoff wenigstens teilweise oxidiert und durch Austragen von Oxidationsprodukten vermindert.
• Durch das genaue Festlegen des Zeitpunkts zum thermischen Regenerieren kann ein zu häufiges Regenerieren vermieden und demzufolge Kraftstoff eingespart werden. Ebenso wird ein beschleunigtes Altern einer katalytischen Beschichtung des Partikelfilters infolge zu kurzer Regenerationsintervalle vermieden.
• Des Weiteren kann durch Bestimmen eines besonders günstigen Regenerationszeitpunktes vermieden werden, dass das Regenerieren des Partikelfilters bei Vorliegen einer besonders großen Masse an Ruß in dem Partikelfilter zu einem thermischen Schädigen des Partikelfilters infolge eines unkontrollierten Abbrennens des Rußes führt. Eine Anzahl von dem Kraftfahrzeug zurücklegbarer Kilometer bis zum thermischen Regenerieren kann so vergleichsweise hoch gewählt werden, da aufgrund des genauen Ermittelns der Masse an Ruß in dem Partikelfilter ein unbemerktes Ansammeln von bedenklich hohen Massen an Ruß in dem Partikelfilter nicht zu befürchten ist.
• Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln der Masse an Ruß in dem Partikelfilter.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
• 1 ein schematisiertes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Masse an Ruß eines in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Partikelfilters; und
• 2 ein schematisiertes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Feststellen von physikalischen Eigenschaften des Rußes.
• Gemäß 1 erfolgt zum Ermitteln einer Masse m_Ruß an Ruß eines in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angeordneten Partikelfilters ein Erfassen 10 von partikelfilterspezifischen Eingangsgrößen.
• Die partikelfilterspezifischen Eingangsgrößen umfassen vorliegend einen Abgasmassenstrom dm_Abg, einen Abgasvolumenstrom dVol, eine Oberflächentemperatur des Partikelfilters T_DPF, einen Umgebungsdruck p_Atm, eine Konzentration an Stickoxiden cNOx und einen Differenzdruck Δp_DPF zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Partikelfilters. Es können auch weniger als die genannten Eingangsgrößen oder zusätzliche Eingangsgrößen berücksichtigt werden.
• Zum Beschreiben einer physikalischen Eigenschaft des Rußes wird die physikalische Eigenschaft als Funktion wenigstens einer der Eingangsgrößen zugrunde gelegt. Beispielsweise verändert sich eine Permeabilität k_Ruß des Rußes infolge einer Erhöhung der Temperatur in dem Partikelfilter. Typischerweise erhöht sich die Rußpermeabilität durch Einwirkung einer erhöhten Temperatur. Eine erhöhte Konzentration an NO₂ kann diesen Effekt zusätzlich verstärken. Ebenso ist eine Dichte des Rußes ρ_Ruß von der Temperatur in dem Partikelfilter abhängig. Aufgrund dieses funktionellen Zusammenhangs zwischen den partikelfilterspezifischen Eingangsgrößen und den physikalischen Eigenschaften des Rußes erfolgt in Abhängigkeit von den Eingangsgrößen gemäß 1 ein Beschreiben 12 von physikalischen Eigenschaften des Rußes oder der Rußschicht, etwa seiner Höhe h_Ruß, seiner Dichte ρ_Ruß und/oder seiner Permeabilität k_Ruß.
• Die partikelfilterspezifischen Eingangsgrößen und die physikalischen Eigenschaften h_Ruß, ρ_Ruß, k_Ruß des Rußes werden zu einem Berechnen 14 eines Teildruckabfalls Δp_Ruß über einer in dem Partikelfilter abgelagerten Schicht des Rußes als Kenngröße herangezogen. Dabei beeinflusst der nur durch den Ruß selbst verursachte Teildruckabfall Δp_Ruß maßgeblich den über dem gesamten Partikelfilterbauteil, beispielsweise mittels Drucksensoren direkt erfassbaren Gesamtdruckabfall Δp_DPF .
• Der Teildruckabfall Δp_Ruß ergibt sich hierbei vorzugsweise aus der Formel: $$\Delta p_{\text{Ruß}}=\Delta p_{\text{DPF}}-\Delta p_{\text{Leer}}-\Delta p_{\text{EK}}-\Delta p_{\text{FH}},$$

  

  wobei Δp_Leer einen Druckabfall des leeren, unbeladenen Partikelfilters beschreibt, Δp_EK einen Druckabfall an einem verengten Einlass- und/oder Auslassbereich des Partikelfilterbauteils (Einlass- bzw. Auslasstrichter), und Δp_FH einen volumenstromabhängigen, beispielsweise aus Turbulenzen herrührenden Anteil des Druckabfalls. Hierbei steht der Index FH für „Forchheimer“ und der Term Δp_FH beschreibt typischerweise den entsprechenden Forchheimer-Term der Gleichung. Der letztgenannte Term kann gegebenenfalls auch entfallen bzw. vernachlässigt werden. Die Größen Δp_Leer, Δp_EK können empirisch ermittelt und in einem Datenspeicher abrufbar vorgehalten werden.
• Die partikelfilterspezifischen Eingangsgrößen, die physikalischen Eigenschaften des Rußes und der Druckabfall Δp_Ruß werden zum Ermitteln 16 der Masse m_Ruß des Rußes in dem Partikelfilter herangezogen. Hierbei findet vorzugsweise ein Gesetz von Darcy in der Form: $$\frac{k_{Ruß}\cdot {\rho }_{Ruß}\cdot \Delta p_{Ruß}\cdot A^2{}_{DPF}}{V_{Abgas}\cdot {\mu }_{Abgas}}=m_{Ruß},$$

  

  wobei A_dpf eine Oberfläche des Partikelfilters, V_Abgas einen Volumenstrom des Abgases und µ_Abgas eine dynamische Viskosität des Abgases beschreiben.
• Das Beschreiben 12 der physikalischen Eigenschaften des Rußes aufgrund des funktionellen Zusammenhangs der physikalischen Eigenschaften des Rußes und der Eingangsgrößen ermöglicht ein besonders genaues, realitätsnahes Ermitteln der Masse m_Ruß an Ruß in dem Partikelfilter.
• Wie erwähnt hängen die physikalischen Eigenschaften des Rußes von der Temperatur des Abgases und von der NO₂-Konzentration in dem Abgas ab. Sorgen beispielsweise eine vergleichsweise hohe Temperatur und eine vergleichsweise hohe Konzentration an NO₂ für ein Ansteigen der Permeabilität des Rußes, so nimmt die Permeabilität des Rußes wieder ab, wenn die Temperatur und/oder die NO₂-Konzentration wieder sinken, während gleichzeitig zusätzlicher Ruß in den Partikelfilter eingelagert wird.
• Somit ist als funktioneller Zusammenhang zwischen der Permeabilität des Rußes und beispielsweise der Temperatur des Abgases eine progressiv zunehmende Proportionalität zugrunde gelegt. Ebenso hat die NO₂-Konzentration einen Einfluss auf die Permeabilität k_Ruß des Rußes und auf die Dichte ρ_Ruß des Rußes.
• Daher erfolgt vorliegend beim Erfassen 10 der partikelfilterspezifischen Eingangsgrößen ein Erfassen der Konzentration an Stickoxiden NO₂ mittels einer Berechnung 18, welche in dem Ablaufdiagramm in 2 dargestellt ist. Die Berechnung 18 bedient sich hierbei bevorzugt eines Modells, gemäß welchem mittels eines Oxidationskatalysators erzeugte Konzentrationen an NO₂ in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Oxidationskatalysators und/oder der Verbrennungskraftmaschine berechnet werden. Der Oxidationskatalysator ist vorliegend dem Partikelfilter in dem Abgasstrang vorgeschaltet.
• Somit wird dem Partikelfilter in dem Oxidationskatalysator durch Oxidation von im Abgas enthaltenem NO gebildetes NO₂ zugeführt. Dieses NO₂ ist geeignet, in dem Partikelfilter vorhandenen Ruß zu oxidieren. Dieser Effekt wird bei einem als CRT-Verfahren (CRT = Continuous Regeneration Trap) bezeichneten Regenerationsverfahren zum Regenerieren von Diesel-Partikelfiltern eingesetzt, bei welchem ein kontinuierliches Regenerieren des Partikelfilters angestrebt wird.
• Aufgrund der berechneten Konzentration an NO₂ erfolgt gemäß 2 in einem an die Berechnung 18 anschließenden Schritt ein Abschätzen 20 einer Reaktionsrate eines Oxidierens von Ruß für einen unbeschichteten Partikelfilter. Da der Partikelfilter vorliegend eine Beschichtung aufweist, welche ebenfalls zum Bilden von NO₂ beiträgt, erfolgt gemäß 2 ein Einbeziehen 22 eines Einflusses der Beschichtung in ein Bestimmen 24 einer Reaktionsrate der Rußoxidation.
• Das Bestimmen 24 stellt somit ein Berechnen einer Gesamtreaktionsrate dar, welche die beim Abschätzen 20 der Reaktionsrate für den unbeschichteten Partikelfilter und beim Einbeziehen 22 des Beschichtungseinflusses sich ergebenden Reaktionsraten integriert.
• Mit Hilfe der Gesamtreaktionsrate erfolgt gemäß 2 eine Beschreibung 26 eines Oxidationszustandes des Rußes in dem Partikelfilter. Der Oxidationszustand beschreibt hierbei, wie stark der Ruß oxidiert ist. Der Oxidationszustand ist eine Folge von in der Vergangenheit sich eingestellt habenden Reaktionsraten für ein Oxidieren des Rußes. So haben etwa über kurze Zeit wirkende sehr hohe Reaktionsraten einen vergleichbaren Einfluss wie über lange Zeit wirkende, vergleichsweise niedrige Reaktionsraten. Anhand des Oxidationszustandes des Rußes in dem Partikelfilter können gemäß 2 Änderungen der physikalischen Eigenschaften h_Ruß, k_Ruß, ρ_Ruß des Rußes beschrieben werden. In analoger Weise wird bevorzugt eine betragsgewichtete Einwirkungsdauer weiterer Eingangsgrößen bei der Ermittlung der physikalischen Rußeigenschaften und zur Bestimmung einer Kenngröße des Partikelfilters herangezogen.
• Das vorliegend beschriebene Verfahren zum Ermitteln der Masse m_Ruß an Ruß in dem Partikelfilter steht im Einklang mit physikalischen Ansätzen von Fachliteratur und ist aufgrund seiner Einfachheit problemlos in ein differenzdruckbasiertes Beladungsmodell des Partikelfilters zu integrieren.
• Somit kann der Partikelfilter, welcher vorliegend zum Verringern von Rußemissionen des Kraftfahrzeugs eingesetzt wird, auf eine besonders kraftstoffsparende Weise und bei stark verringertem Risiko einer thermischen Schädigung des Partikelfilters thermisch regeneriert werden. Das thermische Regenerieren wird hierbei eingeleitet, wenn die besonders genau ermittelte Masse m_Ruß an in dem Partikelfilter zurückgehaltenem Ruß einen vorgegebenen Wert erreicht.
• Das Verfahren zur Ermittlung einer Masse der Rußbeladung in einem Partikelfilter kann durch Berücksichtigung folgender Einflüsse weiter verbessert werden.
• • Einlaufeffekt eines neuen und/oder frisch regenerierten Partikelfilters auf der Basis von Laufzeit und/oder Kraftstoffverbrauch
• • Einfluss abgelagerter Asche auf Gegendruck und filterwirksamer Filterfläche
• • Einfluss von Alterungseffekten insbesondere im Oxidationskatalysator und/oder im Partikelfilter auf die NO₂-Bildung
• • Einfluss der Rußeigenschaften während der thermischen Regeneration des Partikelfilters aufgrund:
  • - eines Sauerstoffgehalts im Abgas,
  • - eines Abgasmassenstroms
  • - einer Abgas- und/oder einer Partikelfiltertemperatur
  • - der aktuellen Rußmasse.
• Nachfolgend wird auf die weiteren, vorzugsweise ebenfalls berücksichtigten Einflussgrößen eingegangen.
• Zur Berücksichtigung eines Einlaufeffekts für einen neuen und/oder frisch regenerierten Partikelfilters wird vorzugsweise eine zeitliche Änderung von Rußabscheideeigenschaften berücksichtigt. Die Rußabscheidung ist typischerweise abhängig von der Laufleistung des Partikelfilters und korreliert beispielsweise mit der verbrauchten Kraftstoffmenge, der Betriebslaufzeit, der Kilometerlaufleistung oder ähnlichem seit Einbau eines ungebrauchten bzw. neuen Partikelfilters oder seit der letzten thermischen Partikelfilterregeneration durch Rußabbrand. Dies kann beispielsweise durch einen mit einem oder mehreren der letztgenannten Größen verknüpften, zeitlich auf- oder abklingenden Faktor berücksichtigt werden.
• Während des Betriebes des Partikelfilters werden zum einen brennbare Stoffe (Ruß) und zum anderen nichtbrennbare Stoffe (Asche) abgesetzt. Während eine Rußbeladung bei einer thermischen Regeneration durch die Umwandlung in ein gasförmiges Reaktionsprodukt aus dem Partikelfilter entfernt werden kann, verbleiben nicht brennbare Stoffe als Asche in dem Partikelfilter. Dadurch steigt nach und nach der Gegendruck des in Bezug auf Ruß leeren Partikelfilters an. Ohne Berücksichtigung dieser zeitlich zunehmend Aschebeladung würde folglich die Rußmasse zunehmend fehlerhaft berechnet werden. Bevorzugt wird daher bei der Berechnung der Rußmasse im Partikelfilter der Druckverlust durch Aschebeladung berücksichtigt. Vorzugsweise wird zum einen die Verkleinerung der zur Rußfilterung zur Verfügung stehende Filterfläche und zum anderen der Druckverlust durch Veraschung des Filters durch ein Kennfeld berücksichtigt.
• Die katalytischen Eigenschaften der Beschichtung eines dem Partikelfilter vorgeschalteten Oxidationskatalysators und des Partikelfilters beeinflussen die Oxidation von Stickstoffmonoxid (NO) zu Stickstoffdioxid (NO₂) . Im vorstehend erläuterten Rußbeladungsmodell wird die NO₂-Konzentration im Abgas vor dem Partikelfilter beispielsweise berechnet unter Berücksichtung von Abgastemperatur nach Oxidationskatalysator, NOx-Konzentration im Abgas und Abgasmassenstrom. Aus der NO₂-Konzentration und der vorher detektierten Rußmasse im Partikelfilter wird die Rußoxidationsrate bestimmt. Diese beschreibt den Rußabbrand durch den CRT-Effekt und damit maßgeblich die Änderung der physikalischen Eigenschaften der Rußschicht. Durch hohe thermische Belastungen des Oxidationskatalysators und des Partikelfilters insbesondere während der Regeneration altert die Beschichtung des Oxidationskatalysators und des Partikelfilters. Damit sinkt über der Lebensdauer der Umsatz von NO zu NO₂. Vorzugsweise wird daher in einem Modell die Alterung der Beschichtung von Oxidationskatalysator und des Partikelfilters und deren Einfluss auf die NO₂-Konzentration im Abgas beispielsweise in Abhängigkeit von der Abgastemperatur und der Rußmasse zu Beginn einer Regeneration ermittelt.
• Bei der thermischen Partikelfilterregeneration bei vergleichsweise hohen Abgastemperaturen von mehr als 550 °C erfolgt eine Oxidation von Ruß mit Sauerstoff. In manchen Fahrzuständen, z.B. Volllast, treten solche thermischen Regenerationen ohne weitere Zusatzmaßnahmen zwangsläufig auf. Das Abbrennen von Ruß aus dem Dieselpartikelfilter ändert typischerweise die Permeabilität des Rußes. In dem vorliegenden Rußbeladungsmodell wird daher vorzugsweise für die thermische Regeneration eine Rußreaktionsrate bestimmt in Abhängigkeit von Abgastemperatur, Oxidationsgrad des Rußes, Sauerstoffanteil im Abgas, Abgasmassenstrom und/oder Rußmasse im Partikelfilter. Mit dieser Rußreaktionsrate wird sowohl der Rußabbrand im Partikelfiter als auch die Änderung von Rußeigenschaften ermittelt bzw. errechnet.
• Bezugszeichenliste

mRuß

Masse an Ruß

dmAbg

Abgasmassenstrom

dVol

Abgasvolumenstrom

TDPF

Oberflächentemperatur

pAtm

Umgebungsdruck

cNOx

Konzentration NOx

ΔpDPF

Differenzdruck

kRuß

Permeabilität des Rußes

hRuß

Höhe des Rußes

ρRuß

Dichte des Rußes

ΔpRuß

Teildruckabfall

ΔpDPF

Gesamtdruckabfall

ΔpLeer

Druckabfall unbeladener Partikelfilter

ΔpEK

Druckabfall an einem verengten Einlass- und/oder Auslassbereich eines Partikelfilterbauteils

ΔpFH

volumenstromabhängiger Anteil des Druckabfalls

ADPF

Oberfläche Partikelfilter

VAbgas

Volumenstrom Abgas

µAbgas

dynamische Viskosität Abgas

10

Erfassen partikelfilterspezifischer Eingangsgrößen

12

Beschreiben physikalischer Eigenschaften Ruß

14

Berechnen Teildruckabfall Δp_Ruß

16

Ermitteln Masse m_Ruß

18

Berechnung Konzentration Stickoxide NO₂

20

Abschätzen Reaktionsrate Oxidieren von Ruß

22

Beschichtungseinfluss

24

Bestimmen Reaktionsrate Rußoxidation

26

Beschreibung Oxidationszustand Ruß

Claims (8)

1. Verfahren zum Ermitteln einer Masse (m_Ruß) an Ruß (16) eines in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmten Partikelfilters, bei welchem wenigstens eine partikelfilterspezifische Eingangsgröße (10) erfasst wird, welche zum Bestimmen einer Kenngröße des gegebenenfalls mit Ruß beladenen Partikelfilters herangezogen wird, und bei welchem diese Kenngröße mit der Masse (m_Ruß) der Rußbeladung des Partikelfilters korreliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine physikalische Eigenschaft (h_Ruß, ρ_Ruß) des Rußes als Funktion der wenigstens einen Eingangsgröße (10) zugrunde gelegt wird, und dieser funktionelle Zusammenhang zum Bestimmen der Kenngröße des Partikelfilters herangezogen wird und die wenigstens eine physikalische Eigenschaft (h_Ruß, ρ_Ruß) des Rußes eine Höhe (h_Ruß) und/oder eine Dichte (ρ_Ruß) des Rußes umfasst.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße des Partikelfilters durch einen Wert für einen Teildruckabfall (Δp_Ruß) eines durch die Abgasströmung an der Rußbeladung des Partikelfilters verursachten Anteils eines über dem gesamten Partikelfilter wirksamen Gesamtdruckabfalls (Δp_DPF) repräsentiert ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als wenigstens eine partikelfilterspezifische Eingangsgröße (10) eine, insbesondere berechnete, Konzentration an Stickoxiden (cNOX) in dem Abgasstrang erfasst wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als funktioneller Zusammenhang zwischen der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft (h_Ruß, ρ_Ruß) des Rußes (12) und der wenigstens einen Eingangsgröße (10) eine progressiv zunehmende Proportionalität zugrundegelegt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bestimmen der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft (h_Ruß, ρ_Ruß) des Rußes (12) ein Oxidationszustand des Rußes (26) berücksichtigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen des Oxidationszustands (26) eine Reaktionsrate einer Rußoxidation (24) berücksichtigt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsrate (24) in Abhängigkeit von einer, insbesondere berechneten, Konzentration an Stickoxiden (18) in dem Abgasstrang und/oder von einer Beschichtung des Partikelfilters (22) bestimmt wird.
8. Vorrichtung zum Ermitteln einer Masse (m_Ruß) an Ruß (16) eines in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Partikelfilters, mit: - Mitteln zum Erfassen wenigstens einer partikelfilterspezifischen Eingangsgröße (10) - Mitteln zum Bestimmen einer Kenngröße des Partikelfilters in Abhängigkeit von der wenigstens einen Eingangsgröße - Mitteln zum Korrelieren der Kenngröße des Partikelfilters mit der Masse (m_Ruß) an Ruß in dem Partikelfilter, dadurch gekennzeichnet, dass in den Mitteln zum Bestimmen der Kenngröße des Partikelfilters ein funktioneller Zusammenhang zwischen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft (h_Ruß, ρ_Ruß) des Rußes und der wenigstens einen Eingangsgröße zugrundegelegt ist, wobei die Mittel zum Bestimmen der Kenngröße dazu ausgelegt sind, die wenigstens eine physikalische Eigenschaft (h_Ruß, ρ_Ruß) des Rußes als Funktion der wenigstens einen Eingangsgröße beim Bestimmen der Kenngröße des Partikelfilters heranzuziehen und die wenigstens eine physikalische Eigenschaft (h_Ruß, ρ_Ruß) des Rußes eine Höhe (h_Ruß) und/oder eine Dichte (ρ_Ruß) des Rußes umfasst.

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