CN109563763B

CN109563763B - 用于对颗粒过滤器进行再生的方法

Info

Publication number: CN109563763B
Application number: CN201780047422.6A
Authority: CN
Inventors: F.津克
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2021-11-09
Anticipated expiration: 2037-08-02
Also published as: EP3494297A1; US20190309669A1; EP3494297B1; CN109563763A; US11028745B2; WO2018024768A1; DE102016114427A1

Abstract

本发明涉及一种用于对内燃机的排气装置中的颗粒过滤器进行再生的方法，其包括至少以下步骤：a)执行颗粒过滤器的第一再生，直到达到颗粒过滤器的颗粒加载的下限值；b)执行验证测量，其中内燃机在第一运行点运行，使得在颗粒过滤器的上游提供具有至少‑氧气剩余或者‑增加的第一温度的废气；其中，如果在步骤b)期间或之后，在颗粒过滤器的下游确定到第二温度的升高，则c)启动颗粒过滤器的第二再生。

Description

用于对颗粒过滤器进行再生的方法

技术领域

本发明涉及一种用于对颗粒过滤器进行再生的方法，该颗粒过滤器特别是布置在内燃机的排气装置中。

背景技术

颗粒过滤器应用在内燃机的排气装置中。颗粒过滤器旨在从废气流中去除颗粒并且至少暂时地滞留它们。特别地，颗粒过滤器被重复地清洁，例如，通过烧掉储存或沉积在颗粒过滤器中的颗粒(例如积碳)。

这种所谓的再生通过在颗粒过滤器的上游增加废气温度和/或通过增加废气中的氧气浓度来实现。然而，在这种情况下要在再生期间检测温度走向，否则可能会损坏颗粒过滤器。

用于再生的方法例如从文献DE 10 2004 000 065 A1中已知。在那里建议对再生过程进行建模，其中在建模中考虑颗粒过滤器内部的温度、温度梯度、颗粒量和燃烧速率。通过建模旨在对废气的氧气浓度、质量流量和温度进行控制和调节，从而能够控制颗粒的(局部的)燃烧速率。由此也旨在避免超过或者低于颗粒过滤器内部的温度或者温度梯度。

已知的用于再生的方法需要高仪器结构的排气装置并且根据排气装置中的当前条件不足以导致再生，或者导致燃料消耗的增加。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是至少减轻参考现有技术所描述的问题。特别地，还要提出另一种用于再生颗粒过滤器的方法，通过该方法可以检查再生措施是否成功。此外，还应该有效地防止颗粒过滤器过热。该方法应该只借助很少的仪器开销就可以执行。

一种用于对布置在内燃机的排气装置中的颗粒过滤器进行再生的方法为解决该技术问题做出了贡献。在本申请中单独描述的特征可以以技术上有意义的方式相互组合，并且可以通过描述中阐述的事实和/或附图中的细节补充，其中示出了本发明的其他实施变形方案。

在此建议了一种用于对内燃机的排气装置中的颗粒过滤器进行再生的方法，其包括至少以下步骤：

a)执行颗粒过滤器的第一再生，直到达到颗粒过滤器的颗粒加载的(预定的)下限值；

b)执行验证测量，其中内燃机在(预先给定的)第一运行点运行，使得在颗粒过滤器的上游提供具有至少

○增加/提高的氧气量或者

○增加/提高的第一温度

的废气；

其中，如果在步骤b)期间或之后，在颗粒过滤器的下游确定到第二温度的升高，则执行以下步骤：

c)启动颗粒过滤器的第二再生。

该方法在颗粒过滤器的已经启动的第一再生中应用。第一再生通过在颗粒过滤器的上游增加废气温度和/或通过在废气中提供额外的氧气来实现。废气温度或者氧气在废气中的比重可以通过内燃机措施来增加。废气温度或者氧气的比重的增加是关于通常例如通过驾驶员预先确定的内燃机的运行点预先确定的废气温度或者氧气的比重。因此，对于机动车将内燃机的具体运行点处的(通常的)废气温度和/或氧气在废气中(通常)的比重预先给定或者设置(特性曲线)，并且在执行在此建议的方法时设置与其不同的、增加的值。在步骤b)中可以启动(内燃机的)过程，通过该过程(必要时还存在于颗粒过滤器中的)颗粒的反应在这种范围中进行，从而能够期望第二温度的增加。

特别地，第一再生特别是作为建模的结果启动，即不根据在废气流中的具体的测量启动。通常使用的仪器开销(例如用于确定颗粒加载的颗粒过滤器上对压降的测量)在此可以省略。因此，优选地，没有压力传感器直接(或者邻近地)布置在颗粒过滤器的上游或下游。

建模考虑了内燃机运行的过程，特别是在考虑环境条件的情况下的内燃机运行的过程。

在步骤a)中，执行第一再生直至颗粒过滤器的颗粒加载(计算地)达到(预定的)下限值。当例如基于建模(例如基于对驾驶行为的分析和/或对内燃机运行的分析)确定颗粒过滤器对颗粒的加载已经达到上限值时，启动第一再生。

颗粒过滤器对颗粒的加载导致可以在内燃机的特定的运行点中，即在内燃机的正常运行期间而不是在故意启动的再生期间开始颗粒的放热反应。根据在哪个运行点中内燃机从该时间点开始运行，或者根据颗粒加载的强度，可能会由于颗粒的放热反应局部不同地发生颗粒过滤器的(局部的)损坏。出于这个原因，内燃机对于颗粒过滤器的特定的加载，例如当达到下限值(或者上限值)时仅在特定的运行点运行，或者禁止在特定的运行点的运行。

下限值特别是描述了在(第一次再生)之后允许布置在颗粒过滤器中的颗粒过滤器中的最大的颗粒量(例如，关于颗粒的数量和/或关于颗粒的质量)，其中，在该最大量的情况下仍然不必进行对内燃机运行的限制。然而，如果颗粒过滤器的加载超过了下限值，则在内燃机的特定的运行点处(当达到特别高的温度时或者在特别是稀薄运行时-并且在颗粒过滤器的上游相应地提供高的氧气剩余时)可能导致这种颗粒量的放热反应，这可能导致颗粒过滤器的损坏。

在步骤b)中进行所谓的验证测量，其中内燃机(至少短时间地)在预先给定的第一运行点(特别是由当前的转矩和当前的转速-发动机特性图限定)运行。在该运行点处，在颗粒过滤器的上游(例如内燃机地)在废气中提供氧气剩余和/或提供具有增加的第一温度的废气，其中，通过这种措施将(必要时还一直)存储在颗粒过滤器中的颗粒放热反应。如此强制的颗粒的反应导致颗粒过滤器下游的废气的第二温度升高，这可以由温度传感器采集。

“第一”温度是颗粒过滤器上游的废气温度，而“第二”温度表示颗粒过滤器下游的废气温度。在该方法的范围中，颗粒过滤器下游的第二温度的变化作为对第一温度的变化或者颗粒过滤器上游的废气中的氧气比重增加的响应进行分析。

在步骤b)中，相比于直接位于步骤b)之前的(再生或者第二)运行点，氧气在废气中的比重增加，特别是至少10％，优选地至少20％。

替换地或者附加地，在步骤b)中，相比于之间位于步骤b)之前的(再生或者第二)运行点，废气的第一温度增加，特别是至少5％，优选地至少10％。

如果在验证测量之后没有测量到废气中的第二温度的(显著)增加，则可以推断，根据步骤a)的第一再生是足够的。特别地，可以推断，颗粒过滤器的加载的建模和/或第一再生的建模是足够准确的。

如果确定到废气中的第二温度的增加，则推断尽管有第一再生颗粒过滤器仍然在很大程度上加载颗粒。在这种情况下，内燃机的运行可能在某些运行点处导致对颗粒过滤器的损坏。由于这个原因，现在(立即)启动颗粒过滤器的第二再生，通过该第二再生刚再生的颗粒过滤器对颗粒的加载进一步减少。

特别地，该方法以步骤b)继续进行到步骤c)。可以长时间或者频繁地重复执行该方法，直到在步骤b)之后不再确定到第二温度的增加。

优选地，在步骤b)中，内燃机在第一运行点中在不喷射燃料的情况系运行。因此，该第一允许点表示所谓的推进阶段，其中内燃机被机动车的运动拖动，即保持旋转运动。

在步骤a)和b)之间，内燃机可以在可由用户自由选择的第二运行点中运行。其中以相对于根据步骤a)的第一再生的结束保持时间间隔地启动步骤b)。

该时间间隔至少为一(1)秒，优选地最多五(5)秒。

优选地，根据步骤a)的第一再生仅根据计算机模型(即建模)启动，并且例如通过内燃机措施执行。特别地，不从排气管道确定测量结果并且不用于启动、检测和/或调整第一再生。

特别地，至少在步骤a)和c)期间运行内燃机，使得(直接)在颗粒过滤器的上游限制氧气在废气中的比重和/或废气的第一温度。该限制特别是要保证，不会出现热过载并因此不会出现颗粒过滤器的损坏。在此，应尽可能完整地进行(第一/第二)再生，以便关于颗粒加载在任何情况下都达到(预定的)下限值。

根据另一个优选的实施，(直接)在颗粒过滤器的下游(或者在颗粒过滤器的下游末端)布置至少一个用于测量废气的第二温度的温度传感器，其中，至少在步骤b)期间运行内燃机，使得在颗粒过滤器的上游，至少

○氧气在废气中增加/提高的比重

○废气的第一温度

根据所测量的第二温度进行调整。

在颗粒过滤器的上游，在氧气增加比重的变化期间和/或在废气的第一温度增加期间，在颗粒过滤器的下游确定第二温度。然后，通过将在颗粒过滤器上游的第一温度或者氧气在废气中的比重再次降低，可以防止基于所测量的第二温度的过强的增加而可以预期的对颗粒过滤器的可能的损坏。

第一和/或第二再生特别是在内燃机的(必要时相互不同的)特定的再生运行点中执行。这种再生运行点特别是仅在再生期间(并且必要时在验证测量期间)执行。

在此还建议了一种机动车，其至少包括内燃机和排气装置，其中颗粒过滤器布置在排气装置中，并且至少一个用于测量废气的第二温度的温度传感器布置在颗粒过滤器的下游，其中机动车具有用于运行内燃机的控制设备，其中该控制设备适用于执行所建议的方法，使得在颗粒过滤器的上游

○氧气在废气中的比重增加或者

○废气的第一温度

中的至少一个可以通过控制设备根据所测量的第二温度进行调整。

该方法的实施可转用到机动车上，反之亦然。

附图说明

下面参考附图更详细地解释本发明和技术环境。附图示出了特别优选的实施例，然而本发明不限于这些实施例。特别地，应该注意的是，附图以及特别是所示出的比例仅是示意性的。相同的附图标记表示相同的对象。附图中：

图1示出了具有排气装置的机动车；

图2示出了第一温度/氧气/颗粒加载/时间图；和

图3示出了第二温度/氧气/颗粒加载/时间图。

具体实施方式

图1示出了具有排气装置2的机动车14。机动车14包括内燃机3和排气装置2，其中在该排气装置2中，沿着废气9的流动方向首先布置了催化剂16以及随后布置了颗粒过滤器1，在颗粒过滤器1的下游布置了温度传感器13用于测量废气9的第二温度20。机动车14具有用于运行内燃机3的控制设备15，其中该控制设备15根据在颗粒过滤器1的下游测量的第一温度10在颗粒过滤器1的上游调整增加在废气9中氧气21的比重，和/或提供具有更高的第一温度10的废气9。控制设备15还对颗粒过滤器1的第一和第二再生进行建模，其中内燃机3然后在相应的、特定的运行点运行。

图2示出了第一图表，其中示出了温度、氧气、颗粒加载关于时间的示例性的走向。在垂直轴上描绘了颗粒过滤器1的第一温度10、第二温度20、氧气21和颗粒加载6。在水平轴上描绘了时间17。

在此所示的零时刻(所示图表的原点)，颗粒加载6随时间17增加。在该时间17期间，内燃机3在(必要时已经可受限选择的)第二运行点12运行，其中，在颗粒过滤器1下游的废气9的第二温度20在此基本恒定。在达到上限值19时启动颗粒过滤器1的第一再生4。第一再生4通过在颗粒过滤器1的上游增加废气9的第一温度10和/或(电动机地和/或经由排气装置中的入口进行地)在废气9中提供附加的氧气21实现。第一温度10的走向和氧气21在废气9中的比重在图2和图3中分别以共同的曲线示出。

在该方法的步骤a)中，执行第一再生4直到颗粒过滤器1的颗粒加载6(计算地)达到下限值5。下限值5描述了在第一再生4之后允许布置在颗粒过滤器1中的颗粒加载6的上限。在步骤b)中进行验证测量7，其中内燃机3在特定的第一运行点8中运行较短的时间17。在第一运行点8中，在颗粒过滤器1的上游，在废气9中提供显着增加的氧气21的量，通过该过程(必要时仍然一直)存储在颗粒过滤器1中的颗粒被放热反应。颗粒的如此强制的反应导致在颗粒过滤器1的下游废气9的第二温度20增加，所述第二温度可以由温度传感器13采集。

在此，在验证测量7之后测量不到废气9中的第二温度20的(显著)增加。由此推断，根据步骤a)的第一再生4是足够的。特别地，由此推断，颗粒过滤器1的颗粒加载6的建模和/或第一再生4的建模是足够准确的。

在验证测量7之后，内燃机3在任意的第二运行点12处运行。

图3示例性示出了具有不同走向的第二图表。不同于图2，在此，在验证测量7中确定到废气9中的第二温度20增加。由此推断，尽管有第一再生4，颗粒过滤器1还再加载颗粒。因此，实际存在的真实的颗粒加载18高于(建模的，计算确定的)颗粒加载6。因此，在该方法的步骤c)中，启动颗粒过滤器1的第二再生11，通过该第二再生，颗粒过滤器1的颗粒加载6被进一步减小。

第二再生11基本上与第一再生4相对应地进行。因此，在颗粒过滤器1的上游至少短时间地增加废气9的第一温度10或者增加氧气21的比重，从而减少了颗粒过滤器1的颗粒加载6。

附图标记列表

1颗粒过滤器

2排气装置

3内燃机

4第一再生

5下限值

6颗粒加载

7验证测量

8第一运行点

9废气

10第一温度

11第二再生

12第二运行点

13温度传感器

14机动车

15控制设备

16催化剂

17时间

18真实的颗粒加载

19上限值

20第二温度

21氧气

Claims

1.一种用于对布置在内燃机(3)的排气装置(2)中的颗粒过滤器(1)进行再生的方法，其包括至少以下步骤：

a)执行颗粒过滤器(1)的第一再生(4)，直到达到颗粒过滤器(1)的颗粒加载(6)的下限值(5)；

b)执行验证测量(7)，其中内燃机(3)在第一运行点(8)中运行，使得在颗粒过滤器(1)的上游提供具有至少

○氧气剩余或者

○增加的第一温度(10)的废气(9)；

其中，如果在步骤b)期间或之后，在颗粒过滤器(1)的下游确定到废气(9)的第二温度(20)的升高，则执行以下步骤：

c)启动颗粒过滤器(1)的第二再生(11)，

其中，在步骤a)和b)之间，内燃机(3)在能够由用户自由选择的第二运行点(12)中运行，其中以相对于根据步骤a)的第一再生(4)的结束具有时间间隔地启动步骤b)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中内燃机(3)在第一运行点(8)中在不喷射燃料的情况下运行。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述时间间隔为至少一秒。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述时间间隔为最多五秒。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，根据步骤a)的第一再生(4)仅根据计算机模型执行。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，至少在步骤a)和c)期间运行内燃机(3)，使得在颗粒过滤器(1)的上游限定至少

○废气(9)中的氧气剩余或者

○废气(9)的第一温度(10)。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在颗粒过滤器(1)的下游布置至少一个用于测量废气(9)的第二温度(20)的温度传感器(13)，其中，至少在步骤b)期间运行内燃机(3)，使得在颗粒过滤器(1)的上游，至少

○废气(9)中的氧气剩余或者

○废气(9)的第一温度(10)；

根据所测量的第二温度(20)被调整。

8.一种机动车，其至少包括内燃机(3)和排气装置(2)，其中颗粒过滤器(1)布置在排气装置(2)中，并且至少一个温度传感器(13)布置在颗粒过滤器(1)的下游，其中机动车(14)具有用于运行内燃机(3)的控制设备(15)，其中所述控制设备(15)适用于执行上述权利要求1至7中任一项所述的方法，使得在颗粒过滤器(1)的上游，至少

○废气(9)中的氧气剩余或者

○废气(9)的第一温度(10)

能够通过控制设备(15)根据所测量的第二温度(20)被调整。