DE10056017A1 - Control method for motor vehicle emissions control has threshold value dependent on service life of filter to form control parameter for emissions system - Google Patents
Control method for motor vehicle emissions control has threshold value dependent on service life of filter to form control parameter for emissions systemInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a method and a device for controlling an exhaust gas aftertreatment system according to General terms of the independent claims.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, ist bspw. aus der DE 199 06 287 bekannt. Dort wird ein Abgasnachbehandlungssystem mit einem Partikelfilter beschrieben. Überschreitet eine Zustandsgröße einen Grenzwert so wird ein Sonderbetrieb eingeleitet. Als Zustandsgröße wird der Beladungszustand des Partikelfilters bewertet und bei Überschreiten bestimmter Grenzwerte für den Beladungszustand wird eine Regeneration des Filters eingeleitet. Dabei wird abhängig vom Beladungszustand zwischen verschiedenen Zuständen unterschieden. Die Steuerung des Abgasnachbehandlungssystem kann dabei dadurch erfolgen, dass auf Stellelemente eingewirkt wird, die üblicherweise zur Steuerung der Brennkraftmaschine dienen.A method and an apparatus for controlling a Exhaust aftertreatment system, especially for a Internal combustion engine is known, for example, from DE 199 06 287. There is an exhaust gas aftertreatment system with a Particle filter described. Exceeds a state variable a limit value, a special operation is initiated. As State variable becomes the loading state of the particle filter evaluated and if certain limit values for the Loading condition is a regeneration of the filter initiated. It depends on the loading condition differentiated between different states. The Control of the exhaust gas aftertreatment system can thereby take place that act on actuating elements that usually serve to control the internal combustion engine.
Bei solchen Abgasnachbehandlungssystemen können Alterungseffekte auftreten, die dazu führen, dass der Sonderbetrieb früher und/oder später durchzuführen sind. So kann bspw. bei Partikelfiltern vorgesehen sein, dass ein Additiv zugesetzt wird. Von diesem Additiv bleiben im Partikelfilter Rückstände, die zu einer scheinbaren Beladung des Filters führen.With such exhaust gas aftertreatment systems Aging effects occur that lead to the Special operations must be carried out earlier and / or later. So can be provided, for example in the case of particle filters, that a Additive is added. This additive remains in the Particulate filter residues leading to an apparent load of the filter.
Dadurch das die Grenzwerte abhängig von einer Größe vorgebbar ist, die die Lebensdauer des Abgasnachbehandlungssystem charakterisiert, ist die Kompensation des Einflusses von Alterungseffekten bei solchen Abgasbehandlungssystemen möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Grenzwerte abhängig von einer zugeführten Additivmasse vorgebbar sind.This means that the limit values depend on a size is specifiable, the life of the Exhaust aftertreatment system is characterized Compensation for the influence of aging effects in such Exhaust treatment systems possible. It is particularly advantageous it when the limit values depend on a supplied Additive mass can be specified.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Größe, welche die Lebensdauer charakterisiert, ausgehend von einer Größe, die die eingespritzte Kraftstoffmenge charakterisiert, vorgebbar ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Additiv dem Kraftstoff zugesetzt wird. Eine Größe die der eingespritzten Kraftstoffmenge entspricht liegt in der Regel in der Steuereinheit zur Steuerung der Brennkraftmaschine vor und/oder kann sehr leicht bestimmt werden.It is particularly advantageous if the size, which the Characterized lifespan, starting from a size that characterizes the amount of fuel injected, predeterminable is. This is particularly the case if the additive is added to the fuel. A size that the amount of fuel injected is usually in the control unit for controlling the internal combustion engine before and / or can be determined very easily.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert.The invention is illustrated with the aid of a drawing Embodiments explained.
Es zeigenShow it
Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Einrichtung und Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise. Fig. 1 is a block diagram of the device according to the invention and Fig. 2 is a flowchart to explain the procedure according to the invention.
In Fig. 1 sind die wesentlichen Elemente eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist mit 100 bezeichnet. Ihr wird über eine Frischluftleitung 105 Frischluft zugeführt. Die Abgase der Brennkraftmaschine 100 gelangen über eine Abgasleitung 110 in die Umgebung. In der Abgasleitung ist ein Abgasnachbehandlungssystem 115 angeordnet. Hierbei kann es sich um einen Katalysator und/oder um einen Partikelfilter handeln. Desweiteren ist es möglich, dass mehrere Katalysatoren für unterschiedliche Schadstoffe oder Kombinationen von wenigstens einem Katalysator und einem Partikelfilter vorgesehen sind.In Fig. 1 the essential elements of an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine are shown. The internal combustion engine is designated 100. It is supplied with fresh air 105 via a fresh air line. The exhaust gases of the internal combustion engine 100 reach the surroundings via an exhaust pipe 110 . An exhaust gas aftertreatment system 115 is arranged in the exhaust gas line. This can be a catalyst and / or a particle filter. Furthermore, it is possible that several catalysts are provided for different pollutants or combinations of at least one catalyst and a particle filter.
Desweiteren ist eine Steuereinheit 170 vorgesehen, die wenigstens eine Motorsteuereinheit 175 und eine Abgasnachbehandlungssteuereinheit 172 umfaßt. Die Motorsteuereinheit 175 beaufschlagt ein Kraftstoffzumesssystem 180 mit Ansteuersignalen. Die Abgasnachbehandlungssteuereinheit 172 beaufschlagt die Motorsteuereinheit 175 und bei einer Ausgestaltung ein Stellelement 182, das in der Abgasleitung vor dem Abgasnachbehandlungssystem oder im Abgasnachbehandlungssystem angeordnet ist, mit Ansteuersignalen.Furthermore, a control unit 170 is provided, which comprises at least one engine control unit 175 and an exhaust gas aftertreatment control unit 172 . The engine control unit 175 applies control signals to a fuel metering system 180 . The exhaust gas aftertreatment control unit 172 applies control signals to the engine control unit 175 and, in one embodiment, an actuating element 182 , which is arranged in the exhaust gas line upstream of the exhaust gas aftertreatment system or in the exhaust gas aftertreatment system.
Desweiteren sind verschiedene Sensoren vorgesehen, die die Abgasnachbehandlungssteuereinheit und die Motorsteuereinheit mit Signalen versorgen. So ist wenigsten ein erster Sensor 194 vorgesehen, der Signale liefert, die den Zustand der Luft charakterisiert, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Ein zweiter Sensor 177 liefert Signale, die den Zustand des Kraftstoffzumesssystems 180 charakterisieren. Wenigsten ein dritter Sensor 191 liefert Signale, die den Zustand des Abgases vor dem Abgasnachbehandlungssystem charakterisieren. Wenigsten ein vierter Sensor 193 liefert Signale, die den Zustand des Abgasnachbehandlungssystems 115 charakterisieren. Desweiteren liefert wenigstens ein Sensor 192 Signale, die den Zustand der Abgase nach dem Abgasnachbehandlungssystem charakterisieren. Vorzugsweise werden Sensoren, die Temperaturwerte und/oder Druckwerte erfassen verwendet. Desweiteren können auch Sensoren eingesetzt werden, die die chemische Zusammensetzungen des Abgases und/oder der Frischluft charakterisieren. Hierbei handelt es sich bspw. um Lambdasensoren, NOX-Sensoren oder HC-Sensoren.Furthermore, various sensors are provided which supply the exhaust gas aftertreatment control unit and the engine control unit with signals. At least a first sensor 194 is provided, which provides signals that characterize the state of the air that is supplied to the internal combustion engine. A second sensor 177 provides signals that characterize the state of the fuel metering system 180 . At least a third sensor 191 provides signals that characterize the state of the exhaust gas upstream of the exhaust gas aftertreatment system. At least a fourth sensor 193 provides signals that characterize the state of the exhaust gas aftertreatment system 115 . Furthermore, at least one sensor 192 delivers signals that characterize the state of the exhaust gases after the exhaust gas aftertreatment system. Sensors that record temperature values and / or pressure values are preferably used. Furthermore, sensors can also be used which characterize the chemical compositions of the exhaust gas and / or the fresh air. These are, for example, lambda sensors, NOX sensors or HC sensors.
Mit den Ausgangssignalen des ersten Sensors 194, des dritten Sensors 191, des vierten Sensors 193 und des fünften Sensors 192 wird vorzugsweise die Abgasnachbehandlungssteuereinheit 172 beaufschlagt. Mit den Ausgangssignalen des zweiten Sensors 177 wird vorzugsweise die Motorsteuereinheit 175 beaufschlagt. Es können auch weitere nicht dargestellte Sensoren vorgesehen sein, die ein Signal bezüglich des Fahrerwunsches oder weitere Umgebungs- oder Motorbetriebszustände charakterisieren.The exhaust gas aftertreatment control unit 172 is preferably acted upon with the output signals of the first sensor 194 , the third sensor 191 , the fourth sensor 193 and the fifth sensor 192 . The output signals of the second sensor 177 are preferably applied to the engine control unit 175 . It is also possible to provide further sensors, not shown, which characterize a signal relating to the driver's request or other environmental or engine operating states.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Motorsteuereinheit und die Abgasnachbehandlungssteuereinheit eine bauliche Einheit bilden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass diese als zwei Steuereinheiten ausgebildet sind, die räumlich voneinander getrennt sind.It is particularly advantageous if the engine control unit and the exhaust gas aftertreatment control unit is a structural one Form unity. But it can also be provided that these are designed as two control units that are spatially separated from each other.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise am Beispiel eines Partikelfilters, der insbesondere bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen verwendet wird, beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt, sie kann auch bei anderen Brennkraftmaschinen mit einem Abgasnachbehandlungssystem eingesetzt werden. Insbesondere kann sie eingesetzt werden, bei Abgasnachbehandlungssystemen, bei denen ein Katalysator und ein Partikelfilter kombiniert sind. Desweiteren ist sie einsetzbar, bei Systemen die lediglich mit einem Katalysator ausgestattet sind.The procedure according to the invention is described below on Example of a particle filter, which is particularly useful for direct injection internal combustion engines is used described. However, the procedure according to the invention is not limited to this application, it can also be used for other internal combustion engines with one Exhaust aftertreatment system can be used. In particular can it be used at Exhaust aftertreatment systems in which a catalyst and a particle filter are combined. Furthermore, it is can be used in systems with only one catalyst are equipped.
Ausgehend von den vorliegenden Sensorsignalen berechnet die Motorsteuerung 175 Ansteuersignale zur Beaufschlagung des Kraftstoffzumesssystems 180. Dieses mißt dann die entsprechende Kraftstoffmenge der Brennkraftmaschine 100 zu. Bei der Verbrennung können im Abgas Partikel entstehen. Diese werden von dem Partikelfilter im Abgasnachbehandlungssystem 115 aufgenommen. Im Laufe des Betriebs sammeln sich in dem Partikelfilter 115 entsprechende Mengen von Partikeln an. Dies führt zu einer Beeinträchtigung der Funktionsweise des Partikelfilters und/oder der Brennkraftmaschine. Deshalb ist vorgesehen, dass in bestimmten Abständen bzw. wenn der Partikelfilter einen bestimmten Beladungszustand erreicht hat, ein Regenerationsvorgang eingeleitet wird. Diese Regeneration kann auch als Sonderbetrieb bezeichnet werden.On the basis of the sensor signals present, the engine control 175 calculates control signals for loading the fuel metering system 180 . This then measures the corresponding amount of fuel in the internal combustion engine 100 . Particles can form in the exhaust gas during combustion. These are taken up by the particle filter in the exhaust gas aftertreatment system 115 . In the course of the operation, corresponding amounts of particles accumulate in the particle filter 115 . This leads to an impairment of the functioning of the particle filter and / or the internal combustion engine. It is therefore provided that a regeneration process is initiated at certain intervals or when the particle filter has reached a certain loading state. This regeneration can also be called a special operation.
Der Beladungszustand wird bspw. anhand verschiedener Sensorsignale erkannt. So kann zum einen der Differenzdruck zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Partikelfilters 115 ausgewertet werden. Zum anderen ist es möglich den Beladungszustand ausgehend von verschiedenen Temperatur- und/oder verschiedenen Druckwerten zu ermitteln. Desweiteren können noch weiter Größen zur Berechnung oder Simulation des Beladungszustands herangezogen werden. Eine entsprechende Vorgehensweise ist bspw. aus der DE 199 06 287 bekannt.The loading state is recognized, for example, on the basis of various sensor signals. On the one hand, the differential pressure between the inlet and the outlet of the particle filter 115 can be evaluated. On the other hand, it is possible to determine the loading condition on the basis of different temperature and / or different pressure values. Furthermore, variables can be used to calculate or simulate the loading condition. A corresponding procedure is known, for example, from DE 199 06 287.
Erkennt die Abgasnachbehandlungssteuereinheit, dass der Partikelfilter einen bestimmten Beladungszustand erreicht hat, so wird die Regeneration initialisiert. Zur Regeneration des Partikelfilters stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. So kann zum einen vorgesehen sein, dass bestimmte Stoffe über das Stellelement 182 dem Abgas zugeführt werden, die dann eine entsprechende Reaktion im Abgasnachbehandlungssystem 115 hervorrufen. Diese zusätzlich zugemessenen Stoffe bewirken unter anderem eine Temperaturerhöhung und/oder eine Oxidation der Partikel im Partikelfilter. So kann bspw. vorgesehen sein, dass mittels des Stellelements 182 Kraftstoffstoff und/oder Oxidationsmittel zugeführt werden.If the exhaust gas aftertreatment control unit detects that the particle filter has reached a certain loading state, the regeneration is initialized. There are various options for regenerating the particle filter. On the one hand, provision can be made for certain substances to be supplied to the exhaust gas via the control element 182 , which then cause a corresponding reaction in the exhaust gas aftertreatment system 115 . These additionally metered substances cause, among other things, an increase in temperature and / or an oxidation of the particles in the particle filter. For example, provision can be made for fuel and / or oxidizing agent to be supplied by means of the control element 182 .
Bei einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein entsprechendes Signal an die Motorsteuereinheit 175 übermittelt wird und diese eine so genannte Nacheinspritzung durchführt. Mittels der Nacheinspritzung ist es möglich, gezielt Kohlenwasserstoffe in das Abgas einzubringen, die über eine Temperaturerhöhung zur Regeneration des Abgasnachbehandlungssystems 115 beitragen.In one embodiment it can be provided that a corresponding signal is transmitted to the engine control unit 175 and the latter carries out a so-called post-injection. The post-injection makes it possible to introduce hydrocarbons into the exhaust gas in a targeted manner, which contribute to the regeneration of the exhaust gas aftertreatment system 115 by increasing the temperature.
Üblicherweise ist vorgesehen, dass der Beladungszustand ausgehend von verschiedenen Größen bestimmt wird. Durch Vergleich mit einem und/oder mehreren Schwellwerten werden die unterschiedlichen Zustände erkannt, und abhängig vom erkannten Beladungszustand die Regeneration eingeleitet.It is usually provided that the loading state is determined based on different sizes. By Comparison with one and / or more threshold values the different states recognized, and depending on recognized regeneration initiated the regeneration.
Häufig werden zur Erhöhung der Wirksamkeit oder zur Verbesserung der Regeneration dem Kraftstoff und/oder über das Stellelement 182 Additive, die vorzugsweise als Katalysatoren wirken, dem Abgas zugeführt. Diese Additive führen zu Rückständen, die sich ebenfalls im Abgasnachbehandlungssystem 115 ablagern und dessen Funktionsfähigkeit und/oder die Erfassung des Beladungszustands beeinflussen. Additives, which preferably act as catalysts, are frequently added to the exhaust gas to the fuel and / or via the control element 182 to increase the effectiveness or to improve the regeneration. These additives lead to residues, which are also deposited in the exhaust gas aftertreatment system 115 and influence its functionality and / or the detection of the loading condition.
Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dass die Schwellenwerte bei denen, auf einen anderen Beladungszustand erkannt wird, abhängig von den Rückständen des Additivs im Abgasnachbehandlungssystems 115 verändert werden.According to the invention, it is therefore provided that the threshold values at which a different loading state is recognized are changed depending on the residues of the additive in the exhaust gas aftertreatment system 115 .
Abhängig davon, wie das Additiv in das Abgasnachbehandlungssystem gelangt, kann die Erfassung der Additivrückstände im Abgasnachbehandlungssystems 115 auf unterschiedliche Weise erfolgen. Gelangt das Additiv über das Stellenelement 182 in die Abgasleitung, so erfolgt die Erfassung des Additivgehaltes ausgehend von dem Ansteuersignal, mit dem das Stellelement 182 beaufschlagt wird. Wird das Additiv dem Kraftstoff zugefügt, so wird bevorzugt eine Größe zur Bestimmung der Additivmenge verwendet, die die einzuspritzenden Kraftstoffmenge charakterisiert hierbei handelt es sich bspw. um Ansteuerdauer des Kraftstoffzumesssystems.Depending on how the additive gets into the exhaust gas aftertreatment system, the detection of the additive residues in the exhaust gas aftertreatment system 115 can take place in different ways. Reaches the additive over the point member 182 in the exhaust pipe, so the detection is made of the additive content on the basis of the drive signal with which the control element is acted upon 182nd If the additive is added to the fuel, a variable is preferably used to determine the amount of additive that characterizes the amount of fuel to be injected. This is, for example, the control duration of the fuel metering system.
Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass die Additivmenge lediglich aus der Lebensdauer und/oder der Fahrleistung der Brennkraftmaschine und/oder des Abgasnachbehandlungssystems ermittelt wird. Hierzu kann beispielsweise ein Betriebsstundenzähler, der die Betriebsstunden der Brennkraftmaschine und/oder des Abgasnachbehandlungssystems erfaßt und/oder ein Kilometerzähler verwendet werden.In a particularly simple embodiment, it can also be provided that the amount of additive only from the Lifetime and / or the mileage of the internal combustion engine and / or the exhaust gas aftertreatment system is determined. For this purpose, for example, an operating hours counter, the the operating hours of the internal combustion engine and / or the Exhaust gas aftertreatment system detected and / or a Odometer can be used.
Eine entsprechende Vorgehensweise ist in Fig. 2 als Blockdiagramm dargestellt.A corresponding procedure is shown in FIG. 2 as a block diagram.
In einem ersten Schritt 200 wird eine Zustandsgröße P bestimmt, die den Beladungszustand des Partikelfilters charakterisiert. Die Zustandsgröße P wird dabei abhängig von Meßgrößen und/oder Steuergrößen bestimmt. Bevorzugt werden Druck und/oder Temperaturgrößen verwendet. Anschließend in Schritt 210 wird wenigstens ein Grenzwert SW bestimmt, abhängig von dem entschieden wird, in welchem Zustand sich der Partikelfilter befindet. Diese Bestimmung des Grenzwertes erfolgt abhängig von einer Größe T, die die Lebensdauer des Partikelfilters charakterisiert.In a first step 200 , a state variable P is determined, which characterizes the loading state of the particle filter. The state variable P is determined as a function of measured variables and / or control variables. Pressure and / or temperature variables are preferably used. Then, in step 210 , at least one limit value SW is determined, depending on which it is decided in which state the particle filter is located. This limit value is determined as a function of a variable T, which characterizes the service life of the particle filter.
Diese Größe, die die Lebensdauer charakterisiert, wird vorzugsweise ausgehend von einer zugeführten Additivmasse vorgegeben. Bei Systemen, bei denen das Additiv dem Kraftstoff zugesetzt wird, wird die zugeführte Additivmasse und/oder die Lebensdauer vorzugsweise ausgehend von einer Größe bestimmt, die die einzuspritzende Kraftstoffmenge charakterisiert. Hierbei handelt es sich bspw. um die Einspritzdauer und/oder die Ansteuerdauer eines in die Kraftstoffmenge beeinflussendes Stellelement.This size that characterizes the lifespan preferably starting from an added additive mass specified. In systems in which the additive If fuel is added, the additive mass supplied and / or the service life is preferably based on a Size determines the amount of fuel to be injected characterized. This is, for example, the Injection duration and / or the activation duration of one in the Control element influencing fuel quantity.
Bei Systemen, bei denen das Additiv mittels eines Stellelements, beispielsweise dem Stellelement 182, wird die Lebensdauer vorzugsweise ausgehend von einer Größe bestimmt, die von dem Ansteuersignal dieses Stellelements abhängt. Vorzugsweise wird die Ansteuerdauer dieses Stellelements verwendet.In systems in which the additive is set by means of a control element, for example control element 182 , the service life is preferably determined on the basis of a variable which depends on the control signal of this control element. The control duration of this control element is preferably used.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Lebensdauer ausgehend von dem Stand eines Zählers ermittelt wird. Der Zähler erfasst dabei vorzugsweise die Betriebsdauer der Brennkraftmaschine und/oder des Abgasnachbehandlungssystems.Furthermore, it can be provided that the service life starts from is determined from the status of a counter. The counter preferably records the operating time of the Internal combustion engine and / or the exhaust gas aftertreatment system.
Die Zustandsgröße P, die den Beladungszustand charakterisiert, wird vorzugsweise abhängig von Meßwerten, die den Druck, und/oder die Temperatur vor, nach und/oder im Partikelfilter charakterisierend, bestimmt.The state variable P, which is the loading state characterized, is preferably dependent on measured values, which the pressure, and / or the temperature before, after and / or in Characterizing particle filter, determined.
Die anschließende Abfrage 220 überprüft, ob der die Zustandsgröße P, die den Beladungszustand charakterisiert, größer als der Grenzwert SW ist. Ist diese Zustandsgröße P größer als der Grenzwert SW, so wird in Schritt 230 in ein Zustand Z1 übergegangen. Ist der Beladungszustand nicht größer als der Schwellenwert so wird in Schritt 240 in den Zustand Z2 übergegangen.The subsequent query 220 checks whether the state variable P, which characterizes the loading state, is greater than the limit value SW. If this state variable P is greater than the limit value SW, a transition is made to a state Z1 in step 230 . If the loading state is not greater than the threshold value, then a transition is made to state Z2 in step 240 .
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