DE10140048B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Belastung eines Dieselpartikelfilters - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Belastung eines Dieselpartikelfilters (12) in einer Abgasleitung (29) eines durch einen Turbolader (22) aufgeladenen Dieselmotors (14), bei dem der Ladedruck durch Verstellung einzelner Parameter des Turboladers (102) auf einen Soll-Wert geregelt wird, mit folgenden Schritten:
Bestimmen von Motorbetriebsparametern,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bestimmen einer Soll-Stellung des Turboladers (102) in Abhängigkeit der bestimmten Motorbetriebsparameter,
Bestimmen der Ist-Stellung des Turboladers (102),
Bestimmen der Differenz der Soll- und Ist-Stellung des Turboladers (102), und
Bestimmen der Belastung des Dieselpartikelfilters (12) in Abhängigkeit der zuvor bestimmten Soll-Ist-Stellungs-Differenz.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Belastung eines Dieselpartikelfilters in einer Abgasleitung eines durch einen Turbolader aufgeladenen Dieselmotors, bei dem der Ladedruck durch Verstellung einzelner Parameter des Turboladers auf einen Soll-Wert geregelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
  • Dieselmotoren bieten bei der Kraftstoffökonomie wesentliche Vorteile auf Kosten höherer Emissionswerte. Eine dieser im Dieselmotor anfallenden Emissionen, die geregelt und gesteuert werden müssen, wird üblicherweise als Partikelemission bezeichnet.
  • Die Partikelemission wird typischerweise unter Verwendung eines Dieselpartikelfilters signifikant verringert. Diese Filter sind typischerweise im Abgassystem eines Fahrzeugs angeordnet und bewirken, daß Partikelemissionen vor Freisetzung in die Atmosphäre gesammelt und gespeichert werden. Ein Fahrzeug-Dieselpartikelfilter muß mit fortschreitender Füllung in periodischen Abständen regeneriert werden, um die darin gespeicherten Partikel zu entsorgen. Diese Regenerierung wird typischerweise durch Erhöhen der Dieselpartikelfilter-Temperatur auf ein vorbestimmtes Niveau sowie dadurch bewerkstelligt, daß für das in den Dieselpartikelfilter einströmende Abgas eine bestimmte Zusammensetzung gewährleistet wird.
  • Da der Dieselpartikelfilter operativ im Abgassystem planiert ist, erhöht der Dieselpartikelfilter mit fortschreitender Füllung den Durchflußwiderstand und den Gegendruck im Abgassystem. Um die Dieselpartikelfilter-Belastung zu messen und festzustellen, wann ein Dieselpartikelfilter regeneriert werden sollte, überwachen an sich bekannte Systeme den Druck am Dieselpartikelfilter z.B. unter Verwendung eines oder mehrerer im Abgassystem angeordneter Drucksensoren und die Dieselpartikelfilter-Temperatur. Diese an sich bekannten Systeme kombinieren die Druck- und Temperaturmessungen mit Motorbetriebsdaten zu einem für die Dieselpartikelfilter-Belastung charakteristischen Wert. Das Motorsteuergerät überwacht die entsprechenden Signale und berechnet kontinuierlich das Maß der Belastung. Sobald das Maß einen vorbestimmten einzustellenden Schwellenwert übersteigt, schaltet das Motorsteuergerät auf eine Regenerierungsstrategie um. Wiewohl diese Systeme für die genaue Überwachung der Dieselpartikelfilter-Belastung effektiv sind, sind die für die Durchführung der Dieselpartikelfilter-Belastungsmessungen benötigten Druck- und Temperatursensoren relativ teuer und führen zu einer unerwünschten Erhöhung der Gesamtkosten des Fahrzeugs.
  • Ein Verfahren zur Reinigung eines Rußpartikelfilters, der im Abgasstrang eines mit einem Turbolader aufgeladenen Dieselmotors geschaltet ist, beschreibt beispielsweise die DE 39 09 932 A1 . In dieser Schrift ist vorgeschlagen, den Motor derart zu betreiben, daß die Abgastemperatur auch in niedrigen bzw. mittleren Lastbereichen ausreichend hoch bleibt, so daß die Rußpartikel am Partikelfilter verglühen. Konkret ist vorgesehen, daß bei niedriger Motorlast einerseits der Abgasstrom um den Turbolader herumgeführt wird und der Ansaugluftstrom gedrosselt und/oder vorgewärmt wird, und daß bei mittlerer Motorlast immer noch ein Teil des Abgasstromes um den Turbolader herumgeführt wird. Bei Vollast soll auf den Bypass um den Turbolader herum sowie auf die Vorwärmung der Ansaugluft verzichtet werden, da die Abgastemperaturen im Vollast-Bereich auch ohne diese Maßnahmen hoch genug- sind. Eine Lösung für das Problem, mit einfachen Mitteln zu bestimmen, wann der Partikelfilter das noch zulässige Maß der Partikelbelastung erreicht hat und der Reinigungszyklus in Gang gesetzt werden soll, und insbesondere die üblicherweise verwendeten teuren Druck- und Temperatursensoren zu vermeiden, gibt auch diese Druckschrift nicht an die Hand.
  • Die DE 39 29 303 A1 zeigt weiterhin eine elektronische Steuereinrichtung für Rußfilter in der Abgasanlage von Dieselmotoren, bei der mittels eines Sensors der Ist-Wert der Rußfiltertemperatur gemessen und mit einem Soll-Wert hierfür verglichen wird. In Abhängigkeit dieses Soll-/Ist-Wert-Vergleichs werden Regelungszyklen für den Rußfilter gefahren. Auch hier verbleibt das Problem des Einsatzes der teuren Temperatursensoren. In dieselbe Richtung geht die Lehre der DE 41 08 694 A1 , bei der die Regenerierung des Partikelfilters eines Dieselmotors in Abhängigkeit von den Signalen verschiedener Sensoren gesteuert wird. Vorgesehen sind u.a. ein Sensor zur Bestimmung der Partikelfiltertemperatur sowie ein Sensor zur Bestimmung der Temperatur eines Brenners, mit dem der Rußpartikelfilter regeneriert wird. Weiterhin beschreibt die DE 44 43 133 A1 ein Abgasnachbehandlungssystem eines ladedruckbetriebenen Verbrennungsmotors mit Partikelfilter. Auch hier ist das zuvor genannte Problem, mit einfachen Mitteln zu bestimmen, wann das zulässige Maß der Belastung des Partikelfilters erreicht ist und dieser zu reinigen ist, nicht in zufriedenstellender Weise gelöst.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, die es mit einfachen Mitteln erlauben, zu bestimmen, wann das zulässige Maß der Belastung des Partikelfilters erreicht und dieser zu regenerieren ist, insbesondere ohne Verwendung teurer Druck- und Temperatursensoren im Abgasstrang des Fahrzeugs.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass eine Soll-Stellung des Turboladers in Abhängigkeit zuvor bestimmter Motorbetriebsparameter bestimmt wird, dass des weiteren die Ist-Stellung des Turboladers bestimmt wird, dass die Differenz der Soll- und Ist-Stellung des Turboladers bestimmt wird, und dass die Belastung des Dieselpartikelfilters in Abhängigkeit der zuvor bestimmten Soll-/Ist-Stellungsdifferenz bestimmt wird.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht eines Systems zur Überwachung der Belastung eines Dieselpartikelfilters ("DPF"), welches innerhalb eines Motors, der einen Turbolader mit einer Turbine mit Festgeometrie aufweist, implementiert wird;
  • 2 ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines von dem in 1 gezeigten System verwendeten Verfahrens zur Überwachung der Dieselpartikelfilter-Belastung und zur Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem der Dieselpartikelfilter regeneriert werden sollte;
  • 3 eine schematische Ansicht eines Systems zur Überwachung der Belastung eines Dieselpartikelfilters, welches entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung innerhalb eines Motors, der einen Turbolader mit einer Turbine mit Verstellgeometrie aufweist, implementiert wird;
  • 4 ein Blockdiagramm mit der Darstellung eines von dem in 3 gezeigten System verwendeten Verfahrens zur Überwachung der Dieselpartikelfilter-Belastung und zur Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem der Dieselpartikelfilter regeneriert werden sollte.
    •
  • Mit Bezug auf 1 wird zunächst allgemein ein System zur Überwachung der Belastung eines Dieselpartikelfilters 12 dargestellt, das geeignet ist für den Einsatz in einem Fahrzeug mit Innenverbrennungsdieselmotor 14, der mehrere, im wesentlichen identische Zylinder 16 aufweist, welche eine Kurbelwelle 17 antreiben. Der Motor 14 umfaßt einen Ansaugkrümmer 18, der die Zylinder 16 selektiv mit Luft versorgt, und einen Abgaskrümmer 20, der die Abgase aus den Zylindern 16 selektiv abführt. Der Motor 14 umfaßt außerdem einen Turbolader 22 mit einer Turbine mit Festgeometrie 24 und einen Verdichter 26, die operativ und drehbar auf einer gemeinsamen Welle 28 montiert sind. Die Turbine 24 nutzt die im Abgas enthaltene Energie für den Antrieb des Verdichters 26, der seinerseits Außenluft in das System einsaugt, sie vorverdichtet und durch den Ansaugkrümmer 18 den Zylindern 16 zuführt. Die Abgase passieren eine Abgasleitung 29, die das Gas durch den Dieselpartikelfilter 12 transportiert und dadurch die Feststoffe aus den Abgasen beseitigt, bevor diese ins Freie abgeführt werden. Der Motor 14 umfaßt außerdem ein Abgasrück führungs("AGR")-Ventil 30, eine AGR-Kühleinheit bzw. Kühler 32 sowie einen Zwischenkühler 36.
  • Das System 10 umfasst ein Motorsteuergerät oder einen Regler 40, welches (welcher) mit dem AGR-Ventil 30 kommuniziert, einen Ladedrucksensor 42, der operativ im Ansaugkrümmer angeordnet ist, sowie weitere Sensoren 44 für die Fahrzeugbetriebsbedingungen. Wie nachstehend näher und umfassender erörtert, überwacht der Regler 40 die von den Sensoren 42 und 44 empfangenen Signale und schätzt aufgrund der empfangenen Signale die Belastung des Dieselpartikelfilter 12 und bestimmt den Zeitpunkt, zu dem der Dieselpartikelfilter 12 regeneriert werden sollte.
  • Der Regler 40 ist ein an sich bekanntes Steuergerät mit einem oder mehreren Mikroprozessoren, die gemeinsam die nachstehend beschriebenen Prozesse ausführen. Der Regler 40 kann Teil eines an sich bekannten Motorsteuergeräts ("MSG") sein. Alternativ kann der Regler 40 extern mit dem Motorsteuergerät des Fahrzeugs gekoppelt sein. Der Regler 40 umfaßt eine oder mehrere Datenbanktabellen oder Matrizen, die selektiv "Ladedruck"- oder Ansaugkrümmerdruck-Werte für verschiedene Bereiche von Motorbetriebsdrehzahlen und -lasten speichern, die der Regler 40 zur Schätzung der Belastung des Dieselpartikelfilters 12 verwendet.
  • Der Sensor 42 umfaßt einen an sich bekannten und handelsüblichen Krümmer- oder Ladedruck("MAP")-Sensor, der den Krümmerdruck im Ansaugkrümmer 18 mißt und Signale erzeugt und an den Regler 40 übermittelt, die den gemessenen Druck darstellen. Die Sensoren 44 weisen an sich bekannte und handelsübliche Motorbetriebsbedingungssensoren auf, die u.a. einen oder mehrere an sich bekannte Sensoren umfassen können, welche bestimmte Motorbetriebsattribute messen und ein diese Attribute darstellendes Signal erzeugen.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Sensoren 44 Motordrehzahlsensoren, welche die Motordrehzahlen messen und Signale erzeugen bzw. zum Regler 40 und/oder zu einem Steuergerät übermitteln, die die gemessenen Drehzahlen darstellen. Die Sensoren 44 umfassen außerdem einen oder mehrere Motorbelastungssensoren, die die Motorbelastungen messen oder schätzen, z.B. durch Überwachung des Kraftstoffdurchflusses im Motor, und entsprechende Signale erzeugen bzw. an den Regler 40 und/oder ein Motorsteuergerät übermitteln, die die gemessenen Motorbelastungen darstellen. Aufgrund der von den Sensoren 42, 44 empfangenen Daten schätzt der Regler 40 die Belastung des Dieselpartikelfilters 12 und bestimmt, ob eine Regenerierungsstrategie implementiert werden soll.
  • Um die Funktionsweise des Systems 10 verständlich zu machen, wird nunmehr auf das Ablaufdiagramm 50 in 2 Bezug genommen, welches die Strategie veranschaulicht, die das System 10 anwendet, um die Belastung des Dieselpartikelfilter 12 zu überwachen und den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem der Dieselpartikelfilter 12 regeneriert werden sollte. Wie dargestellt, beginnt die Strategie 50 mit dem Funktionsblock oder -schritt 52, wo der Regler 40 von den Sensoren 44 Daten empfängt, die die Drehzahl und Belastung des Motors 14 darstellen. Der Regler 40 verarbeitet die von den Sensoren 44 empfangenen Daten und verwendet an sich bekannte Algorithmen und/oder Gleichungen für die Bestimmung und/oder Schätzung der Motordrehzahl und -belastung. Im Funktionsblock oder -schritt 54 vergleicht der Regler 40 die berechnete Motordrehzahl und -belastung mit vorbestimmten Mindestdrehzahl- und -belastungsschwellenwerten. Bei der bevorzugten Ausführungsform fährt der Regler 40 mit Funktionsblock oder -schritt 62 fort, wenn entweder die Motordrehzahl oder die Motorbelastung den jeweiligen Mindestschwellenwert überschreitet. Bei einer alternativen Ausführungsform müssen sowohl die Motordrehzahl als auch die Motorbelastung die jeweiligen Mindestschwellenwerte überschreiten, damit der Regler 40 mit Schritt 62 fortfahren kann. Der Schritt 54 stellt sicher, daß die Schätzung der Dieselpartikelfilter-Belastung erst stattfindet, nachdem der Motor Mindestdrehzahl- und/oder -belastungswerte erreicht hat, die für eine genaue Schätzung der Dieselpartikelfilter-Belastung benötigt werden.
  • Wenn die gemessene Motordrehzahl und/oder -belastung die Mindestschwellenwerte nicht überschreiten, fährt der Regler 40 mit Schritt 56 fort und stellt einen internen oder externen Zeitmesser ein. Der Regler 40 überwacht weiterhin die Motordrehzahl und -belastung, während der Zeitmesser aktiv ist, und falls die Motordrehzahl und/oder -belastung zu irgendeinem Zeitpunkt die jeweiligen Mindestschwellenwerte überschreiten, fährt der Regler 40 direkt mit Schritt 62 fort. Wenn andererseits ein vorbestimmter Zeitraum abläuft (z.B. tmax), wie dies im Funktionsblock oder -schritt 58 dargestellt ist, fährt der Regler 40 mit dem Funktionsblock oder -schritt 60 fort. Bei Schritt 60 sendet der Regler 40 ein Signal an das AGR-Ventil 30, welches während eines vorbestimmten Zeitraums das Schließen des AGR-Ventils bewirkt. Das Schließen des AGR-Ventils 30 bewirkt bei belastetem Dieselpartikelfilter eine deutlichere Differenz im Krümmerladedruck, so daß die Belastung des Dieselpartikelfilters besser zu unterscheiden ist.
  • Im Funktionsblock oder -schritt 62 benutzt der Regler 40 den Sensor 42 zur Messung des Lade- oder Krümmerdrucks ("MAPmeas"). Der Regler 40 fährt dann mit Funktionsblock oder -schritt 64 fort, wo er einen MAP-Nennwert unter den aktuel len Motorbetriebsbedingungen (z.B. Drehzahl und Belastung) bestimmt oder auswählt – wobei der Nennwert einem MAP-Wert entspricht, der bei einem im wesentlichen "sauberen" (z.B. feststofffreien) Dieselpartikelfilter "zu erwarten" wäre. Der zu erwartende Nennwert ("MAPnom") wird durch Zugriff auf eine Datenbank oder Tabelle innerhalb des Reglers 40 bestimmt. Die MAP-Nennwerttabelle umfaßt eine Mehrzahl von zu erwartenden Nenn-Ladedruckwerten. Jeder einzelne "MAP"-Wert entspricht einem bestimmten Motordrehzahlwert oder -wertbereich und einem bestimmten Motorbelastungswert oder -wertbereich. Die MAP-Werte innerhalb der Tabelle werden mittels an sich bekannter Testverfahren bestimmt. Beispielsweise wird die aktuelle gemessene Motordrehzahl verwendet, um eine Spalte in der MAP-Nennwerttabelle mit einem Index zu versehen, und/oder es wird die aktuelle gemessene Motorbelastung verwendet, um eine Reihe in der MAP-Nennwerttabelle mit einem Index zu versehen.
  • Sobald der Regler 40 den der aktuellen Motordrehzahl und -belastung entsprechenden MAP-Nennwert erhält, fährt der Regler 40 mit dem Funktionsschritt 65 fort, wo er die Differenz zwischen dem MAP-Nennwert und dem gemessenen MAP-Wert (d.h. MAPdiff = MAPnom – MAPmeas) berechnet. Im Funktionsschritt 66 wendet der Regler 40 einen an sich bekannten Tiefpaßfilter auf die MAP-Differenz zur Beseitigung von Einschwingvorgängen an. Der Regler 40 ermittelt dann, ob die gefilterte MAP-Differenz eine vorbestimmte, eichbare Mindestschwellenwertdifferenz (d.h. MAPdiff > Mindest-Schwellenwertdifferenz) überschreitet, die ihrerseits von der Motordrehzahl und/oder -belastung abhängig sein kann, wie es im Funktionsschritt 67 dargestellt ist. Wenn der Wert MAPdiff die Mindestschwellenwertdifferenz nicht überschreitet, bestimmt der Regler 40, daß der Dieselpartikelfilter ausreichend "sauber" ist, da ein erheblich "belasteter" Dieselpartikelfilter zu einer signifikanten Verringerung des gemessenen MAP-Werts führt. Der Reg ler 40 kehrt dann zum Schritt 52 zurück und wiederholt die vorgenannte Strategie. Wenn andererseits der Wert MAPdiff die Mindestschwellenwertdifferenz überschreitet, bestimmt der Regler 40, daß der Dieselpartikelfilter erheblich "belastet" oder mit Feststoffen gefüllt ist, und fährt mit dem Funktionsblock oder -schritt 68 fort. Im Schritt 68 folgt der Regler 40 einer an sich bekannten Dieselpartikelfilter-Regenerierungsstrategie (z.B. erhöht der Regler 40 die Temperatur des Dieselpartikelfilter 12 auf ein vorbestimmtes Niveau oder einen vorbestimmten Wert), so daß die gespeicherten Feststoffe entsorgt werden.
  • Auf diese Weise kann das System 10 die Dieselpartikelfilter-Belastung ohne Anwendung von Druck- und/oder Temperatursensoren im Abgassystem 29 (z.B. am Dieselpartikelfilter 12 oder beiderseits desselben) selektiv überwachen. Darüber hinaus ermöglicht dieses System 10 genaue Messungen der Dieselpartikelfilter-Belastung unter Verwendung der in einem typischen Fahrzeug vorhandenen Hardware und setzt nicht die Anwendung externer Bauteile voraus.
  • Mit Bezug auf 3 wird nunmehr ein System 100 entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Das System 100 ist im wesentlichen identisch zu dem System 10, abgesehen davon, daß der Turbolader 22 durch einen Turbolader 102 mit einer Turbine mit Verstellgeometrie ("VGT") 104 ersetzt wurde, die mehrere Schaufeln 106 aufweist, welche selektiv in verschiedene Winkelstellungen positioniert werden können und womit verschiedene Beanspruchungen der Turbine oder Luftdurchsätze bewirkt werden können. Der Regler 40 kommuniziert mit der Turbine mit Verstellgeometrie 104 und übermittelt wahlweise Signale an einen Schaufelaktuator, der operativ in der Turbine mit Verstellgeometrie 104 angeordnet ist und in der gewünschten Weise den Winkel bzw. die Stellung der Schaufeln oder Flügel 106 der Turbine mit Verstellgeometrie 104 verstellt und dadurch die Beanspruchung der Turbine und/oder deren Fähigkeit zur Beförderung von Luft durch das System verändert. Insbesondere arbeitet die Turbine mit Verstellgeometrie 104 mit einer an sich bekannten Strategie eines geschlossenen Regelkreises, um einen bestimmten Soll-Ladedruck innerhalb des Systems aufrechtzuerhalten. Für die Zwecke dieser Besprechung entspricht die Erhöhung der Beanspruchung der Turbine einem Schließen der verstellbaren Turbinen-Schaufeln, wodurch der Ladedruck innerhalb des Systems erhöht wird.
  • Um die Funktionsweise des Systems 100 verständlich zu machen, wird nunmehr auf das Ablaufdiagramm 110 in 4 Bezug genommen, welches die Strategie veranschaulicht, die das System 100 anwendet, um die Belastung des Dieselpartikelfilters 12 zu überwachen und den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem der Dieselpartikelfilter 12 regeneriert werden sollte. Wie dargestellt, beginnt die Strategie 110 mit dem Funktionsschritt 112, wo der Regler 40 von den Sensoren 44 Daten empfängt, die die Drehzahl und Belastung des Motors 14 darstellen. Der Regler 40 verarbeitet die von den Sensoren 44 empfangenen Daten und verwendet an sich bekannte Algorithmen und/oder Gleichungen für die Bestimmung und/oder Schätzung der Motordrehzahl und -belastung. Im Funktionsschritt 114 vergleicht der Regler 40 die berechnete Motordrehzahl und -belastung mit vorbestimmten Mindestdrehzahl- und -belastungsschwellenwerten. Bei der bevorzugten Ausführungsform fährt der Regler 40 mit Funktionsschritt 122 fort, wenn entweder die Motordrehzahl oder die Motorbelastung den jeweiligen Mindestschwellenwert überschreitet. Bei einer alternativen Ausführungsform müssen sowohl die Motordrehzahl als auch die Motorbelastung die jeweiligen Mindestschwellenwerte überschreiten, damit der Regler 40 mit Schritt 122 fortfahren kann. Der Schritt 114 stellt sicher, daß die Messung der Dieselpartikelfilter-Belastung erst stattfindet, nachdem der Motor Mindestdrehzahl- und/oder -belastungswerte erreicht hat, die für eine genaue Messung der Dieselpartikelfilter-Belastung benötigt werden.
  • Wenn die gemessene Motordrehzahl und/oder -belastung die Mindestschwellenwerte nicht überschreiten, fährt der Regler 40 mit Schritt 116 fort und stellt einen internen oder externen Zeitmesser ein. Der Regler 40 überwacht weiterhin die Motordrehzahl und -belastung, während der Zeitmesser aktiv ist, und falls die Motordrehzahl und/oder -belastung zu irgendeinem Zeitpunkt die jeweiligen Mindestschwellenwerte überschreiten, fährt der Regler 40 direkt mit Schritt 122 fort. Wenn andererseits ein vorbestimmter Zeitraum abläuft (z.B. tmax), wie dies im Funktionsschritt 118 dargestellt ist, fährt der Regler 40 mit dem Funktionsschritt 120 fort. Bei Schritt 120 sendet der Regler 40 ein Signal an das AGR-Ventil 30, welches während eines vorbestimmten Zeitraums das Schließen des AGR-Ventils bewirkt. Das Schließen des AGR-Ventils 30 bewirkt bei belastetem Dieselpartikelfilter eine deutlichere Differenz in der Regelung der Turbine mit Verstellgeometrie, so daß die Belastung des Dieselpartikelfilters besser zu unterscheiden ist.
  • Im Funktionsschritt 122 bestimmt der Regler 40 die Ansteuergröße der Turbine oder die Winkelstellung der Schaufeln 106 der Turbine mit Verstellgeometrie ("VGT_effortmeas"). Bei der bevorzugten Ausführungsform bestimmt der Regler die Stellung der Turbine durch Überwachung des an die Turbine mit Verstellgeometrie 104 übermittelten Steuersignals. Der Regler 40 fährt dann mit Funktionsschritt 124 fort, wo er einen Nennwert für die Turbinen-Stellung unter den aktuellen Motorbetriebsbedingungen (z.B. Drehzahl und Belastung) ausliest, wobei der Nennwert einem Wert entspricht, der zu erwarten wäre, wenn der Dieselpartikelfilter im wesentlichen sauber, d.h. frei von Feststoffen wäre. Dieser zu erwartende Wert ("VGT_effortnom") wird durch Zugriff auf eine Datenbank in Tabellenform innerhalb des Reglers 40 bestimmt. Die Datenbank der Nenn-Turbinen-Stellungen umfaßt eine Mehrzahl von zu erwartenden Nenn-Stellungswerten, die bei einer Ausführungsform der Erfindung der Winkelstellung der Schaufeln 106 entsprechen. Jeder Nenn-Stellungswert korrespondiert mit einem bestimmten Motordrehzahlwert oder -wertbereich und einem bestimmten Motorbelastungswert oder -wertbereich. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die aktuelle gemessene Motordrehzahl verwendet, um eine Spalte in der Nenn-Turbinen-Stellungs-Tabelle mit einem entsprechenden Index zu versehen, und/oder es wird die aktuelle gemessene Motorbelastung verwendet, um eine Reihe in der Nenn-Turbinen-Stellungs-Tabelle ebenso mit einem Index zu versehen.
  • Sobald der Regler 40 den der aktuellen Motordrehzahl und -belastung entsprechenden Nenn-Turbinen-Stellungswert ausliest, fährt der Regler 40 mit dem Funktionsschritt 125 fort, wo er die Differenz zwischen dem gemessenen Turbinen-Stellungswert und dem Nenn-Turbinen-Stellungswert (d.h. VGT_effortdiff = VGT_effortmeas – VGT_effortnom) berechnet. Im Funktionsschritt 126 wendet der Regler 40 eine an sich bekannte Tiefpaßfilterung auf die Stellungsdifferenz an, um Einschwingvorgänge zu beseitigen. Der Regler 40 bestimmt dann, ob die gefilterte Stellungsdifferenz eine vorbestimmte Mindest-Schwellenwertdifferenz (d.h. VGT_effortdiff > Mindest-Schwellenwertdifferenz) überschreitet, die ihrerseits von der Motordrehzahl und/oder -belastung abhängen kann. Wenn VGT_effortdiff die Mindest-Schwellenwertdifferenz nicht überschreitet, bestimmt der Regler 40, daß der Dieselpartikelfilter ausreichend sauber ist, da ein wesentlich belasteter Dieselpartikelfilter zu einer signifikanten Erhöhung der gemessenen Turbinen-Stellung führt, die zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Sollwerts erforderlich ist. Der Regler 40 kehrt dann zum Schritt 112 zurück und wiederholt die vorgenannte Strategie. Wenn andererseits der Wert VGT_effortdiff die Mindest-Schwellenwertdifferenz überschreitet, bestimmt der Regler 40, daß der Dieselpartikelfilter erheblich belastet oder mit Feststoffen gefüllt ist, und fährt mit dem Funktionsschritt 128 fort. Im Schritt 128 folgt der Regler 40 einer an sich bekannten Dieselpartikelfilter-Regenerierungsstrategie (z.B. erhöht der Regler 40 die Temperatur des Dieselpartikelfilters 12), so daß die gespeicherten Feststoffe entsorgt werden.
  • Auf diese Weise kann das System 100 die Dieselpartikelfilter-Belastung ohne Anwendung von Druck- und/oder Temperatursensoren im Abgassystem (z.B. am Dieselpartikelfilter 12 oder beiderseits desselben) selektiv überwachen. Darüber hinaus ermöglicht dieses System 100 genaue Messungen der Dieselpartikelfilter-Belastung unter Verwendung der in einem Fahrzeug vorhandenen Hardware und setzt nicht die Anwendung externer Bauteile voraus.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Bestimmung der Belastung eines Dieselpartikelfilters (12) in einer Abgasleitung (29) eines durch einen Turbolader (22) aufgeladenen Dieselmotors (14), bei dem der Ladedruck durch Verstellung einzelner Parameter des Turboladers (102) auf einen Soll-Wert geregelt wird, mit folgenden Schritten: Bestimmen von Motorbetriebsparametern, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bestimmen einer Soll-Stellung des Turboladers (102) in Abhängigkeit der bestimmten Motorbetriebsparameter, Bestimmen der Ist-Stellung des Turboladers (102), Bestimmen der Differenz der Soll- und Ist-Stellung des Turboladers (102), und Bestimmen der Belastung des Dieselpartikelfilters (12) in Abhängigkeit der zuvor bestimmten Soll-Ist-Stellungs-Differenz.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei als Stellung des Turboladers (102) eine Winkelstellung von Turbinenschaufeln (106) bestimmt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zuvor bestimmte Differenz mit einem Differenzschwellwert verglichen wird und ein Regenerieren des Dieselpartikelfilters (12) bei Überschreiten des Difterenzschwellwerts eingeleitet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Motorbetriebsparameter die Motordrehzahl und/oder die Motorlast bestimmt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Belastung des Dieselpartikelfilters erst dann bestimmt wird, wenn eine vorbestimmte Motormindestdrehzahl und/oder eine vorbestimmte Motormindestlast überschritten wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abgasrückführventil (30) nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitraums dann, wenn eine vorbestimmte Motormindestdrehzahl oder eine vorbestimmte Motormindestlast unterschritten wird, geschlossen wird.
  7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Bestimmung der Belastung eines Dieselpartikelfilters (12) in einer Abgasleitung (29) eines durch einen Turbolader (22) aufgeladenen Dieselmotors (14), mit wenigstens einem ersten Sensor (44) zur Bestimmung von Motorbetriebsparametern, einem Ladedrucksensor (42) zur Bestimmung des Ist-Werts eines Ladedrucks (MAPmeas) im Ansaugkrümmer (18) des Dieselmotors (14), einem Regler zur Regelung des Ladedrucks durch Verstellung des Turboladers (102) auf einen Soll-Wert, sowie mit einem Steuergerät (40) zur Bestimmung der Belastung des Dieselpartikelfilters, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (40) derart ausgebildet ist, dass es eine Soll-Stellung des Turboladers (102) in Abhängigkeit der bestimmten Motorbetriebsparameter bestimmt, die Ist-Stellung des Turboladers (102) bestimmt, eine Differenz der Soll- und Ist-Stellung des Turboladers (102) bestimmt und sodann die Belastung des Die selpartikelfilters in Abhängigkeit der bestimmten Soll-/Ist-Stellungs-Differenz bestimmt.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als erster Sensor (44) ein Motordrehzahlsensor vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als erster Sensor (44) ein Sensor zur Schätzung einer Motorlast vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Turbolader (102) in ihrer Winkelstellung verstellbare Turbinenschaufeln (106) aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (40) die Soll-/Ist-Wert-Differenz mit einem Differenzschwellwert vergleicht und ein Regenerieren des Dieselpartikelfilters (12) bei Überschreiten des Differenzschwellwerts einleitet.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (40) eine Soll-Wert-Tabelle aufweist, in der die Soll-Werte der Turboladerstellung verknüpft mit der Motordrehzahl und der Motorbelastung abgelegt sind.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motor ein Abgasrückführungsventil (30) umfasst, das von dem Steuergerät (40) derart angesteuert wird, dass das Abgasrückführungsventil nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitraums dann, wenn eine vorbestimmte Motormindestdrehzahl oder eine vorbestimmte Motormindestlast unterschritten wird, geschlossen wird.
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