DE10023789B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Partikelbeladungszustandes eines Partikelfilters - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Partikelbeladungszustandes eines Partikelfilters Download PDFInfo
- Publication number
- DE10023789B4 DE10023789B4 DE10023789A DE10023789A DE10023789B4 DE 10023789 B4 DE10023789 B4 DE 10023789B4 DE 10023789 A DE10023789 A DE 10023789A DE 10023789 A DE10023789 A DE 10023789A DE 10023789 B4 DE10023789 B4 DE 10023789B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- particle
- particulate filter
- sulfur
- exhaust gas
- combustion engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
- F01N9/005—Electrical control of exhaust gas treating apparatus using models instead of sensors to determine operating characteristics of exhaust systems, e.g. calculating catalyst temperature instead of measuring it directly
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/027—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
- F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
- F01N2250/02—Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
- F01N2570/04—Sulfur or sulfur oxides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
Abstract
Verfahren
zur Ermittlung eines Partikelbeladungszustandes eines in einem Abgastrakt
einer Verbrennungskraftmaschine (10), insbesondere einer Dieselkraftmaschine,
angeordneten Partikelfilters (14), dadurch gekennzeichnet, dass
ein Schwefelgehalt eines Abgases erfasst wird und der Partikelbeladungszustand
des Partikelfilters (14) in Abhängigkeit
von dem Schwefelgehalt des Abgases oder einer von dem Schwefelgehalt
abgeleiteten Größe ermittelt
wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Partikelbeladungszustandes eines in einem Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Dieselkraftmaschine, angeordneten Partikelfilters.
- Es ist bekannt, Partikelfilter zur Entfernung von festen Partikeln aus Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere zur Entfernung von Rußbestandteilen aus Abgasen von Dieselmotoren, einzusetzen. Neben der Einhaltung staatlich vorgegebener Schadstoffgrenzwerte für Abgase erfüllen Partikelfilter die Aufgabe, in einem Abgastrakt nachgeschaltete Abgasreinigungsvorrichtungen, beispielsweise Katalysatoren und Schalldämpfer, vor Verunreinigungen und Beschädigungen durch Rußablagerungen zu schützen.
- Für die Aufrechterhaltung ihrer Funktionsfähigkeit müssen Partikelfilter in wiederkehrenden Abständen regeneriert werden, um ihre ursprüngliche Beladungskapazität wieder herzustellen. Hierfür sind verschiedene Regenerationsmethoden bekannt. In der Praxis durchgesetzt haben sich thermischen Regenerationsverfahren, bei denen eine Katalysatortemperatur so weit erhöht wird, dass es zu einer Entzündung und Verbrennung der am Filter anhaftenden Partikel kommt. Die Temperaturerhöhung wird beispielsweise durch Aufheizen des Partikelfilters mit einer elektrischen Widerstandsheizung erreicht. Eine weitere Methode besteht in einer Erhöhung einer Abgastemperatur, die entweder durch Aufheizen des Abgasstroms vor dem Partikelfilter mit einer zusätzlichen Heizvorrichtung erfolgen kann oder durch geeignete motorische Maßnahmen, etwa durch Änderung einer Drosselklappenstellung oder durch Nacheinspritzung. Bei der additiv-gestützten Regeneration wird dem Kraftstoff ein Additiv zudosiert oder das Additiv vor dem Partikelfilter eingedüst, wodurch eine Absenkung einer Rußentzündungstemperatur bewirkt wird.
- Eine Steuerung der Regeneration eines Partikelfilters kann entweder passiv oder aktiv betrieben werden. Im Falle der passiven Durchführung führt eine hohe Partikelbeladung des Filters zu einem starken Anstieg des Abgasgegendrucks, bis schließlich die Abgastemperatur so weit erhöht ist, dass ein spontaner Partikelabbrand ausgelöst wird. Die extreme Temperaturerhöhung des Abgases und der zuweilen sehr heftig verlaufende Partikelabbrand der passiv betriebenen Regeneration birgt die Gefahr einer irreversiblen Schädigung des Partikelfilters. In einfachen, aktiv betriebenen Verfahren wird üblicherweise eine zurückgelegte Fahrstrecke oder eine Betriebsdauer der Verbrennungskraftmaschine für die Durchführung der Regeneration des Filters in festen Intervallen zugrunde gelegt. Dabei wird der Regenerationsvorgang derart ausgelegt, dass auch unter extremen Betriebsbedingungen, bei denen es zu vermehrtem Rußausstoß kommt, die Funktionsfähigkeit des Partikelfilters gewährleistet wird. Infolgedessen wird die Regeneration häufiger als gemäß der tatsächlichen Beladung des Filters notwendig durchgeführt. Dies führt zu einem verstärkten thermischen Verschleiß des Partikelfilters sowie zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch. Aufwendigere Verfahren versuchen einen theoretischen Beladungszustand des Partikelfilters zu modellieren, wobei aktuelle Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine berücksichtigt werden. Diese Modellationsansätze sind jedoch mit Ungenauigkeiten verbunden, die sich teilweise aus variierenden Kraftstoffzusammensetzungen ergeben.
- Aus
DE 198 50 757 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Entschwefelung eines NOX-Speicherkatalysators oder eines Partikelkatalysators bekannt, bei dem die für die Entschwefelung notwendige thermische Energie zumindest teilweise durch die Regenerationswärme eines vorgeschalteten Partikelfilters bereitgestellt wird. Dabei wird die Schwefelbeladung der zu entschwefelnden Komponente sowie die Partikelbeladung des vorgeschalteten Partikelfilters ermittelt. Die Ermittlung der Schwefel- bzw. Partikelbeladung erfolgt mittels bekannter, inDE 198 50 757 A1 jedoch nicht näher erläuterten Verfahren. -
EP 0 858 837 A2 beschreibt die Messung des Schwefelgehaltes im Abgas, um die Schwefelbeladung eines zu entschwefelnden NOX-Speicherkatalysators zu bestimmen. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung eines Partikelbeladungszustandes eines gattungsgemäßen Partikelfilters zur Verfügung zu stellen, welches eine höhere Genauigkeit als herkömmliche Verfahren aufweist.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen unabhängigen Ansprüche 1 und 10 gelöst.
- Erfindungsgemäß ist vorgesehen, einen Schwefelgehalt eines Abgases zu erfassen und den Partikelbeladungszustand (nachfolgend Beladungszustand) des Partikelfilters in Abhängigkeit von dem Schwefelgehalt des Abgases oder einer von dem Schwefelgehalt abgeleiteten Größe zu ermitteln. Es ist nämlich bekannt, dass Schwefel, der während des Verbrennungsprozesses praktisch vollständig zu Schwefeldioxid SO2 umgesetzt wird, sich an Ruß in Form von Sulfat anlagert und damit wesentlich zur emittierten Partikelmasse beiträgt. Indem der Schwefelgehalt des Abgases erfasst und bei der Ermittlung des Beladungszustandes des Partikelfilters berücksichtigt wird, kann die Partikelemission und damit der Belandungszustand des Partikelfilters wesentlich genauer modelliert werden. Im Ergebnis kann eine Regeneration des Partikelfilters mit höherer Genauigkeit mit der tatsächlichen Regenerationsnotwendigkeit korreliert werden.
- Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird
- – in
Abhängigkeit
eines stromauf des Partikelfilters (
14 ) erfassten Schwefelgehaltes des Abgases und Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine (10 ) ein Partikelmassenstrom berechnet, - – durch
Integration des Partikelmassenstroms über die Dauer eines Einlagerungsintervalls
eine Partikelrohemission der Verbrennungskraftmaschine (
10 ) ermittelt und - – in
Abhängigkeit
der Partikelrohemission der Beladungszustand des Partikelfilters
(
14 ) ermittelt. - Dabei ist es besonders bevorzugt, den Beladungszustand des Partikelfilters anhand eines Beladungsmodells, welches einen Verlauf eines Wirkungsgrades des Partikelfilters in Abhängigkeit von der Partikelrohemission beschreibt, zu ermitteln. Noch genauer, allerdings auch kostenintensiver, wird das Verfahren, wenn der Beladungszustand anhand einer Differenz zwischen der Partikelrohemission und einer stromab des Partikelfilters ermittelten Partikelendemission ermittelt wird.
- Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Regenerationsnotwendigkeit anhand des Beladungszustandes des Partikelfilters erkannt, wobei ein oberer Schwellenwert für den Beladungszustand vorzugeben ist, dessen Überschreitung eine Regeneration auslöst.
- Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den abnehmenden Beladungszustand, also den Partikelaustrag, während einer Regeneration mittels eines stromab des Partikelfilters erfassten Schwefelgehaltes des Abgases zu überwachen. Diese Ausgestaltung erlaubt es, den fortschreitenden Regenerationserfolg zu verfolgen und die Dauer einer Regeneration auf die tatsächliche Partikelbeladung abzustimmen. Zu kurze oder zu ausgedehnte Regenerationen können somit vermieden werden.
- Prinzipiell ist es möglich, den aktuellen Schwefelgehalt des Abgases für jeden Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine anhand theoretischer Modelle zu berechnen. Da hierbei jedoch von einem festen Schwefelgehalt des Kraftstoffes ausgegangen werden muss, dieser in der Praxis jedoch erheblich variiert, ist die Modellation des Schwefelgehaltes des Abgases zwangsweise ungenau. Es ist daher bevorzugt vorgesehen, den Schwefelgehalt des Abgases aus einem Signal zu ermitteln, das von mindestens einer in dem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordneten, für mindestens eine schwefelhaltige Abgaskomponente empfindlichen Messeinrichtung bereitgestellt wird. Dabei ist die von der Messeinrichtung detektierte schwefelhaltige Komponente vorzugsweise Schwefeldioxid SO2, zu welches im Kraftstoff enthaltener Schwefel nahezu vollständig verbrennt. Ist die Kenntnis des Schwefelgehaltes stromauf des Partikelfilters gewünscht, etwa zur Ermittlung der Partikelrohemission, so ist die schwefelempfindliche Messeinrichtung entsprechend stromauf des Partikelfilters anzuordnen. Soll dagegen der Schwefelaustrag während einer Regeneration verfolgt werden, muss die Messeinrichtung stromab des Filters geschaltet werden. Nach einer abweichenden vorteilhaften Ausgestaltung wird der Schwefelgehalt des Abgases stromauf des Partikelfilters, also die Schwefelrohemission, aus einem Signal ermittelt, das von mindestens einer in einem Kraftstoffssystem der Verbrennungskraftmaschine angeordneten schwefelempfindlichen Messeinrichtung bereitgestellt wird. In diesem Fall muss für die Berechnung des Schwefelgehaltes des Abgases noch mindestens ein Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine berücksichtigt werden. Die Anordnung der Messeinrichtung im Kraftstoffsystem, beispielsweise im Kraftstofftank oder in einem Kraftstoffvorlauf oder -rücklauf eines Kraftstofffördersystems, kann für Messeinrichtungen sinnvoll sein, die der aggressiven und heißen Abgasatmosphären nicht standhalten. Benötigt die Messeinrichtung eine gewisse Mindestarbeitstemperatur, ist ihre Anordnung in einem beheizbaren Bypass des Kraftstoffsystems sinnvoll. Zum thermischen Schutz der Messeinrichtung kann auch ihre Anordnung in einem mit einer Kühlvorrichtung ausgestatteten Bypass des Abgastraktes zweckmäßig sein.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, dass wenigstens eine für mindestens eine schwefelhaltige Komponente empfindliche Messeinrichtung in einem Abgastrakt und/oder in einem Kraftstoffsystem der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist und ferner eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche den Beladungszustand des Partikelfilters in Abhängigkeit eines von der Messeinrichtung bereitgestellten Signals oder einer von dem Signal abgeleiteten Größe ermittelt. Als Sensorelement der mindestens einen schwefelhaltigen Messeinrichtung lassen sich elektrochemische Zellen einsetzen, bei denen eine elektromotorische Kraft in Abhängigkeit einer Schwefelkonzentration in der Umgebung der Messelektrode erfasst wird, oder Widerstandszellen, bei denen ein von der Schwefelkonzentration abhängiger Widerstand eines Sensorelementes beziehungsweise eine Leitfähigkeit gemessen wird. Derartige Sensorelemente sind beispielsweise aus der
DE 31 122 18 A1 beziehungsweise derEP 0 700 517 B1 bekannt. - Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüche genannten Merkmalen.
- Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 schematisch eine Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung eines Partikelfilters und -
2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. - Der in
1 gezeigten Verbrennungskraftmaschine10 ist ein Abgastrakt12 mit einem in diesem angeordneten Partikelfilter14 und einem Katalysator16 zugeordnet. Stromauf des Partikelfilters14 ist eine elektrische Widerstandsheizung18 angeordnet, mit welcher der Partikelfilter14 beheizbar ist. Erfindungsgemäß ist im Abgastrakt12 stromaufwärts des Partikelfilters14 eine schwefelempfindliche Messeinrichtung20 angeordnet, welche vorzugsweise ein SO2-Sensor ist. In der dargestellten Ausführung befindet sich die Messeinrichtung20 in einem Bypass22 des Abgastraktes12 , wo ihr eine Kühlvorrichtung24 vorgeschaltet ist, um das mit dem Sensor in Kontakt kommende Abgas auf eine geeignete Arbeitstemperatur zu bringen. Auf diese Weise kann ein empfindlicher Sensor vor thermischer Schädigung geschützt werden. Die schwefelempfindliche Messeinrichtung20 übermittelt ein dem Schwefelgehalt des Abgases proportionales Signal an eine Steuereinheit26 , die in ein Motorsteuergerät28 integriert ist. Hier wird das Signal digitalisiert und anhand einer abgespeicherten Kennlinie der Messeinrichtung20 der Schwefelgehalt des Abgases bestimmt. Neben dem Signal der Messeinrichtung20 finden verschiedene Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine wie Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Volumen- oder Massenstrom der Kraftstoffzufuhr, Motordrehzahl, Motorlast und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit Eingang in die Steuereinheit26 . In Abhängigkeit des Schwefelgehaltes des Abgases und der Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine10 berechnet die Steuereinheit26 eine Partikelrohemission der Verbrennungskraftmaschine10 und anhand eines Beladungsmodelles den Beladungszustand des Partikelfilters14 . Ist ein kritischer Beladungszustand erreicht, steuert die Steuereinheit26 die Verbrennungskraftmaschine10 und/oder die Heizvorrichtung18 an, um eine Abgas- und/oder Filtertemperatur zu erhöhen und eine Regeneration des Partikelfilters14 einzuleiten. Dies wird im Folgenden genauer erläutert. -
2 zeigt einen beispielhaften Ablauf eines Algorithmus, mit welchem die Steuereinheit26 den Beladungszustand des Partikelfilters14 bestimmt und seine Regeneration steuert. Das Verfahren startet nach einer erfolgreichen Regeneration mit dem Schritt100 , in dem der Parameter Partikelrohemission PRE gleich Null gesetzt wird. In dem anschließenden Schritt102 wird das Signal SIG der schwefelempfindlichen Messeinrichtung20 eingelesen und digitalisiert. Im folgenden Schritt104 ermittelt die Steuereinheit26 anhand einer abgespeicherten Kennlinie der Messeinrichtung20 (rechts dargestellt) den aktuellen Schwefelgehalt CS des Abgases. Anschließend werden in Schritt106 verschiedene Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine10 , beispielsweise das Luft-Kraftstoff-Gemisch A/F, die Fahrzeuggeschwindigkeit v und/oder die Motordrehzahl n eingelesen. Nachfolgend wird in Schritt108 der aktuelle Partikelmassenstrom MP berechnet. In diese Rechnung gehen einerseits der in Schritt104 berechnete Schwefelgehalt CS zur Bestimmung des Sulfatanteils sowie andererseits die in Schritt106 eingelesenen Betriebsparameter zur Ermittlung des Rußanteils ein. Im anschließenden Schritt110 wird die Partikelrohemission PRE durch Integration beziehungsweise Summation des Partikelmassenstroms MP berechnet. Dies geschieht beispielsweise, indem der in Schritt108 ermittelte (aktuelle) Partikelmassenstrom MP mit dem Zeitintervall Δt multipliziert wird und zu der Partikelrohemission des vorausgegangenen Verfahrenszyklus addiert wird. Dabei entspricht Δt dem reziproken Wert der Frequenz, mit welcher der dargestellte Verfahrenszyklus wiederholt wird, das heißt der Dauer eines Verfahrenszyklus. Die in diesem Schritt berechnete Partikelrohemission PRE ist damit die Partikelgesamtmasse, die seit der letzten Regeneration des Partikelfilters14 von der Verbrennungskraftmaschine10 emittiert wurde. In Schritt112 wird der Beladungszustand FL des Partikelfilters14 in Abhängigkeit von der Partikelrohemission PRE ermittelt. Hierfür wird ein Beladungsmodell zugrunde gelegt, das im einfachsten Fall von einem linearen Zusammenhang zwischen Filterbeladung FL und Partikelrohemission PRE ausgeht (rechts dargestellt). So kann beispielsweise mit guter Genauigkeit von einer konstanten Speicheraktivität des Filters von ≥ 98% ausgegangen werden. Genauere Modelle berücksichtigen die mit zunehmender Filterbeladung erst zunehmende und dann nachlassende Speicheraktivität des Partikelfilters14 . In Schritt114 wird eine Abfrage durchgeführt, bei welcher geprüft wird, ob der berechnete Beladungszustand FL einen vorgegebenen Schwellenwert SW für die Filterbeladung überschreitet. Wird diese Abfrage verneint, geht das Verfahren zu Schritt102 zurück, um die Integration der Partikelrohemission PRE fortzuführen. Wird die Abfrage114 hingegen bejaht, das heißt der Beladungszustand FL hat den Schwellenwert SW überschritten, wird in Schritt116 eine Regeneration des Partikelfilters14 ausgelöst. Nach Beendigung der Regeneration kehrt das Verfahren zum Ausgangspunkt in Schritt100 zurück, wo die Partikelrohemission PRE wieder gleich Null gesetzt wird und die Berechnung der Partikelrohemission PRE erneut beginnt. - Für eine noch präzisere Ausgestaltung des Verfahrens ist es ferner möglich, neben dem Partikelmassenstrom MP auch eine Partikelgrößenverteilung zu modellieren. Diese kann dann für differenziertere Beladungsmodelle herangezogen werden, beispielsweise indem Partikel unterhalb einer gewissen Teilchengröße nicht für die Partikelrohemission PRE beziehungsweise den Beladungszustand FL berücksichtigt werden.
-
- 10
- Verbrennungskraftmaschine
- 12
- Abgastrakt
- 14
- Partikelfilter
- 16
- Katalysator
- 18
- Heizvorrichtung/Widerstandsheizung
- 20
- schwefelempfindliche Messeinrichtung
- 22
- Bypass
- 24
- Kühlvorrichtung
- 26
- Steuereinheit
- 28
- Motorsteuergerät
- PRE
- Partikelrohemission
- SIG
- Signal der Messeinrichtung
- CS
- Schwefelgehalt
- A/F
- Luft-Kraftstoff-Gemisch
- v
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- n
- Motordrehzahl
- MP
- Partikelmassenstrom
- Δt
- Zeitintervall
- FL
- Filterbeladung
- SW
- Schwellenwert
Claims (16)
- Verfahren zur Ermittlung eines Partikelbeladungszustandes eines in einem Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine (
10 ), insbesondere einer Dieselkraftmaschine, angeordneten Partikelfilters (14 ), dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwefelgehalt eines Abgases erfasst wird und der Partikelbeladungszustand des Partikelfilters (14 ) in Abhängigkeit von dem Schwefelgehalt des Abgases oder einer von dem Schwefelgehalt abgeleiteten Größe ermittelt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – in Abhängigkeit eines stromauf des Partikelfilters (
14 ) erfassten Schwefelgehaltes des Abgases und Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine (10 ) ein Partikelmassenstrom berechnet wird, – durch Integration des Partikelmassenstroms über die Dauer eines Einlagerungsintervalls eine Partikelrohemission der Verbrennungskraftmaschine (10 ) bestimmt wird und – in Abhängigkeit der Partikelrohemission der Partikelbeladungszustand des Partikelfilters (14 ) ermittelt wird. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelbeladungszustand des Partikelfilters (
14 ) in Abhängigkeit von der Partikelrohemission anhand eines Beladungsmodells oder anhand einer Differenz zwischen der Partikelrohemission und einer stromab des Partikelfilters (14 ) ermittelten Partikelendemission ermittelt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regenerationsnotwendigkeit anhand des Partikelbeladungszustandes des Partikelfilters (
14 ) erkannt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der abnehmende Partikelbeladungszustand während einer Regeneration mittels eines stromab des Partikelfilters (
14 ) erfassten Schwefelgehaltes des Abgases überwacht wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwefelgehalt des Abgases stromauf und/oder stromab des Partikelfilters (
14 ) aus einem Signal ermittelt wird, das von mindestens einer in einem Abgastrakt (12 ) stromauf und/oder stromab des Partikelfilters (14 ) angeordneten, für mindestens eine schwefelhaltige Komponente empfindliche Messeinrichtung (20 ) bereitgestellt wird. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schwefelhaltige Komponente Schwefeldioxid SO2 ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwefelgehalt des Abgases stromauf des Partikelfilters (
14 ) aus einem Signal, das von mindestens einer in einem Kraftstoffsystem der Verbrennungskraftmaschine (10 ) angeordneten schwefelempfindlichen Messeinrichtung (20 ) bereitgestellt wird, und in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine (10 ) ermittelt wird. - Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine (
10 ) ein zugeführtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, ein Volumen- oder Massenstrom einer Kraftstoffzufuhr, eine Motordrehzahl, eine Motorlast und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit umfasst. - Vorrichtung zur Ermittlung eines Partikelbeladungszustandes eines in einem Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer Dieselkraftmaschine, angeordneten Partikelfilters, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine für mindestens eine schwefelhaltige Komponente empfindliche Messeinrichtung (
20 ) in dem Abgastrakt (12 ) und/oder in einem Kraftstoffsystem der Verbrennungskraftmaschine (10 ) angeordnet ist und eine Steuereinheit (26 ) vorgesehen ist, welche den Partikelbeladungszustand des Partikelfilters (14 ) in Abhängigkeit eines von der Messeinrichtung bereitgestellten Signals oder einer von dem Signal abgeleiteten Größe ermittelt. - Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine schwefelempfindliche Messeinrichtung (
20 ) eine elektrochemische Zelle oder eine Widerstandszelle (18 ) als Sensorelement umfasst. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine schwefelempfindliche Messeinrichtung (
20 ) ein SO2-Sensor ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine schwefelempfindliche Messeinrichtung (
20 ) in einem Bypass (28 ) des Abgastraktes (12 ) oder des Kraftstoffsystems angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bypass (
28 ) eine Thermostatisiervorrichtung zugeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (
26 ) in ein Motorsteuergerät (28 ) integriert ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Partikelfilter (
14 ) eine Heizvorrichtung (18 ) zugeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10023789A DE10023789B4 (de) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Partikelbeladungszustandes eines Partikelfilters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10023789A DE10023789B4 (de) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Partikelbeladungszustandes eines Partikelfilters |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10023789A1 DE10023789A1 (de) | 2001-12-06 |
DE10023789B4 true DE10023789B4 (de) | 2009-05-07 |
Family
ID=7642136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10023789A Expired - Fee Related DE10023789B4 (de) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Partikelbeladungszustandes eines Partikelfilters |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10023789B4 (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10222762A1 (de) * | 2002-05-23 | 2003-12-04 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors |
DE10234791A1 (de) * | 2002-07-31 | 2004-02-19 | Deutz Ag | Aschebeladungsermittlung für Partikelfilter |
DE102007009841A1 (de) | 2007-03-01 | 2008-09-04 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Beladungszustandes eines Partikelfilters |
DE102008044309B4 (de) * | 2008-12-03 | 2016-08-18 | Ford Global Technologies, Llc | Modellbasierte dynamische Anpassung des Solltemperaturwertes einer Abgasnachbehandlungseinrichtung |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3112218A1 (de) * | 1980-03-28 | 1982-02-18 | Kobe Steel Ltd | Verfahren und sonde zur schnellen bestimmung des schwefelgehalts in einem material |
DE4242274A1 (de) * | 1992-12-15 | 1994-06-16 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Verfahren zur Regeneration von Partikelfiltersystemen |
EP0858837A2 (de) * | 1997-02-12 | 1998-08-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Regeneration eines Speicherkatalysators |
DE19706608A1 (de) * | 1997-02-20 | 1998-08-27 | Ford Global Tech Inc | Verfahren zur Entschwefelung einer Stickoxidfalle im Abgassystem eines Verbrennungsmotors |
DE19748561A1 (de) * | 1997-11-04 | 1999-05-06 | Htw Dresden | Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration von Partikelfiltern in Dieselmotor-Abgasanlagen |
EP0700517B1 (de) * | 1993-05-20 | 2000-01-05 | Exxon Research And Engineering Company | Sensoren zur messung der schwefelaktivität |
DE19850757A1 (de) * | 1998-08-07 | 2000-02-17 | Volkswagen Ag | Verfahren und Vorrichtung zur De-Sulfatierung einer Katalysatoreinrichtung |
-
2000
- 2000-05-15 DE DE10023789A patent/DE10023789B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3112218A1 (de) * | 1980-03-28 | 1982-02-18 | Kobe Steel Ltd | Verfahren und sonde zur schnellen bestimmung des schwefelgehalts in einem material |
DE4242274A1 (de) * | 1992-12-15 | 1994-06-16 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Verfahren zur Regeneration von Partikelfiltersystemen |
EP0700517B1 (de) * | 1993-05-20 | 2000-01-05 | Exxon Research And Engineering Company | Sensoren zur messung der schwefelaktivität |
EP0858837A2 (de) * | 1997-02-12 | 1998-08-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Regeneration eines Speicherkatalysators |
DE19706608A1 (de) * | 1997-02-20 | 1998-08-27 | Ford Global Tech Inc | Verfahren zur Entschwefelung einer Stickoxidfalle im Abgassystem eines Verbrennungsmotors |
DE19748561A1 (de) * | 1997-11-04 | 1999-05-06 | Htw Dresden | Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration von Partikelfiltern in Dieselmotor-Abgasanlagen |
DE19850757A1 (de) * | 1998-08-07 | 2000-02-17 | Volkswagen Ag | Verfahren und Vorrichtung zur De-Sulfatierung einer Katalysatoreinrichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10023789A1 (de) | 2001-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005011419B4 (de) | Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine | |
DE102006000036B4 (de) | Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine | |
DE10326780B4 (de) | Abgasreinigungssystem mit Partikelfilter | |
DE102004010164B4 (de) | Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine | |
EP1108866B1 (de) | Verfahren zur Ermittlung eines Beladungszustandes eines Partikelfilters einer Verbrennungskraftmaschine | |
DE102007016531B4 (de) | Abgasreinigungsvorrichtung für einen Dieselmotor | |
DE4115380A1 (de) | Abgasreinigungssystem fuer verbrennungsmotor | |
WO2002038932A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines abgasnachbehandlungssystems | |
DE102013013063B4 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine mit einem Abgaspartikelfilter | |
DE102013104693A1 (de) | Abgasreinigungssystem für eine interne Verbrennungsmaschine | |
DE102012220624B4 (de) | Verfahren zum Steuern einer Regeneration in einer Nachbehandlungskompomente eines kompressionsgezündeten Motors | |
DE102007027560A1 (de) | Anomalitätsdiagnosevorrichtung für einen Verbrennungsmotor und Anomalitätsdiagnoseverfahren für denselben | |
DE10033159A1 (de) | Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge | |
EP1507963B1 (de) | Verfahren zur regenerierung eines verstopften partikelfilters | |
DE102020114342A1 (de) | Verfahren zum steuern der regeneration eines partikelfilters, abgassystem zum ausführen desselben und nicht-flüchtiges computerlesbares speichermedium | |
DE102009001538B4 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters sowie Partikelfilter | |
DE102006017300B4 (de) | Verfahren zur Regeneration von zumindest einer oxidierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung und zumindest einer reduzierend arbeitenden Abgasreinigungseinrichtung sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens | |
EP1640588A2 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Sensoreinrichtung zur Erfassung mindestens einer Zustandsgröße im Abgas der Brennkraftmaschine | |
DE10023789B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Partikelbeladungszustandes eines Partikelfilters | |
DE102009001064A1 (de) | Verfahren zum Ermitteln eines Maßes für einen Wassertropfeneintrag in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE10234340B4 (de) | Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustandes eines Partikelfilters einer Brennkraftmaschine | |
DE10023793B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Entschwefelung einer Abgasreinigungsvorrichtung | |
EP2148049A1 (de) | Verfahren zum Entschwefeln eines NOX-Speicherkatalysators | |
EP1564387A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters | |
DE10307457A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Stickoxid-Speicherkatalysators einer Brennkraftmaschine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OR8 | Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8105 | Search report available | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |