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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben eines im Abgasbereich
einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters und einer Vorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Aus
der
DE 103 33 441
A1 ist eine Vorgehensweise zum Betreiben eines im Abgasbereich
einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters bekannt geworden,
bei der als Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
während
der Partikelfilter-Regeneration ein von einem Lambdasensor bereitgestelltes
Lambdasignal herangezogen wird. Das ermittelte Maß wird zur
Kontrolle der Partikel-Abbrandtemperatur eingesetzt mit dem Ziel,
eine Überhitzung
des Partikelfilters zu verhindern. Vorgegeben wird ein Sollwert
für das
Lambdasignal oder für
eine Änderung
des Lambdasignals. Bei einer festgestellten Abweichung zwischen
Soll- und Istwert erfolgt ein Eingriff beispielsweise in die Stellung
einer Drosselklappe, in den Ladedruck eines Abgas-Turboladers oder
in die Festlegung eine Abgasrückführrate.
Gemäß einer
Ausgestaltung ist ein am Abgaskanal angeordnetes Stellelement vorgesehen, über das
eine Zuführung
von Kraftstoff oder von Oxidationsmittel zum Abgasstrom erfolgt.
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Aus
der
DE 44 04 681 C1 ist
eine Vorgehensweise zur Verminderung von Schadstoffen in Abgasen
einer Brennkraftmaschine, insbesondere von Stickoxiden, bekannt
geworden, die eine weitgehende Entfernung des Stickstoffanteils
der Brennkraftmaschinen-Ansaugluft vorsieht. Die angesaugte Luft gelangt
in einer Luftzerlegungsvorrichtung, die an einem Ausgangskanal mit
Stickstoff angereicherte und an einem anderen Ausgangskanal mit
Sauerstoff angereicherte Luft zur Verfügung stellt. Die Luftzerlegungsvorrichtung
enthält
eine Membran, die bevorzugt nur für Sauerstoffmoleküle durchgängig ist.
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Durch
die Sauerstoffanreicherung der Brennkraftmaschinen-Ansaugluft wird
die Abgastemperatur erhöht.
Eine im Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordnete Abgasbehandlungsvorrichtung,
beispielsweise ein Katalysator, erreicht nach einem Kaltstart in
kürzerer
Zeit die erforderliche Mindest-Betriebstemperatur. Gleichzeitig
verbessert sich die Kraftstoffumsetzung in der Brennkraftmaschine, sodass
die Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoff-Rohemissionen vermindert
werden.
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Die
aus der
DE 197 10
842 A1 bekannt gewordene Vorgehensweise zur Verminderung
von Schadstoffen in Brennkraftmaschinen-Abgasen, insbesondere von
Stickoxiden, sieht ebenfalls die Bereitstellung einer mit Sauerstoff
angereicherten Brennkraftmaschinen-Ansaugluft vor. Der Schwerpunkt
liegt auf dem raschen Erreichen der Mindest- Betriebstemperatur
eines Katalysators, die mit einem betriebspunktabhängigen Zumischen
von Sauerstoff zur Ansaugluft erreicht wird. Die Luftzerlegungsvorrichtung
ist in einem Bypass-Kanal des Brennkraftmaschinen-Ansaugkanals angeordnet.
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Eine
weitere Möglichkeit,
die Mindest-Betriebstemperatur eines Katalysators möglichst
rasch zu erreichen, ist in der
DE 41 41 946 A1 beschrieben, die eine Zuführung von
Sekundärluft
in den Abgasbereich der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit
vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorsieht. Der Sauerstoffanteil
der Sekundärluft
kann die im Abgas enthaltenen oxidierbaren Bestandteile, wie beispielsweise
Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe oder Wasserstoff oxidieren. Die
exotherme Oxidationsreaktion kann bei entsprechenden Bedingungen, insbesondere
bei vorhandenem Wasserstoff H2, bereits im Abgaskrümmer stattfinden.
Gegebenenfalls findet die Oxidationsreaktion in einem Oxidationskatalysator
statt. Das nach dem Verbrennungsvorgang in der Brennkraftmaschine
zusätzlich
erwärmte
Abgas beheizt eine im Abgasbereich angeordnete Abgasbehandlungsvorrichtung,
beispielsweise ein Katalysator oder ein Partikelfilter, mittelbar über die
erhöhte
Abgastemperatur. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die Abgasbehandlungsvorrichtung eine
katalytische Beschichtung enthält,
sodass die Oxidationsreaktion unmittelbar in der zu beheizenden
Abgasbehandlungsvorrichtung auftritt.
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Die
aus der
DE 197 10
841 A1 bekannt gewordene Vorgehensweise sieht eine Verminderung von
Abgas-Schadstoffen mit einem Katalysator vor, die auf einer solchen
Sekundärluftzuführung in
den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine beruht. Die Sekundärluft wird
mit Sauer stoff angereichert, der von einer Luftzerlegungsvorrichtung
bereitgestellt wird, die eine für
Sauerstoffmoleküle
durchlässige Membran
beispielsweise aus Keramik enthält.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben
eines im Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters
und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens anzugeben, die ein rasches Erreichen einer Zündtemperatur
der im Partikelfilter eingelagerten Partikel ermöglichen sowie insbesondere
eine unzulässig
hohe Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
bzw. eine unzulässig
hohe Partikelfiltertemperatur während
der Regeneration verhindern sollen.
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Die
Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen
Merkmale gelöst.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
geht von einer Erfassung eines Maßes für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
während
der Regeneration zur Beeinflussung und/oder Überwachung der Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
oder zur Beeinflussung und/oder Überwachung
der Partikelfiltertemperatur aus. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Brennkraftmaschinen-Ansaugluftstrom mit
einem Sauerstoffstrom angereichert wird und dass der Sauerstoffstrom
in Abhängigkeit
vom erfassten Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
beeinflusst wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
eine gezielte Beeinflussung und/oder Überwachung der Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
im Partikelfilter oder Beeinflussung und/oder Überwachung der Partikelfiltertemperatur
durch eine Beeinflussung des dem Brennkraftmaschinen-Ansaugluftstrom
zugemischten Sauerstoffstroms. Gegenüber einer Beeinflussung des
Sauerstoffgehalts des Brennkraftmaschinen-Abgasstroms mit einem
Kraftstoff-Einspritzsignal und/oder einem Drosselklappensignal ermöglicht das
erfindungsgemäße Verfahren
eine erweiterte Einflussnahme auf den Sauerstoffgehalt.
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Ein
Vorteil ergibt sich dadurch, dass die Zumischung des Sauerstoffstroms
aufgrund des Verbrennungsvorgangs in der Brennkraftmaschine zu keinem
Absinken der Abgastemperatur führt,
die insbesondere zum Einleiten der Regeneration eine Mindesttemperatur
aufweisen muss. Weiterhin kann mit der Zumischung des Sauerstoffstroms
das Arbeitsgeräusch
der Brennkraftmaschine positiv beeinflusst werden.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
ergeben sich aus abhängigen
Ansprüchen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass als Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
das von einem Lambdasensor bereitgestellte Lambdasignal herangezogen
wird, das ein Maß für den Restsauerstoffgehalt
des Abgases ist. Insbesondere ein Breitband-Lambdasensor ermöglicht die
Bereitstellung eines Lambdasignals bei einem hohen Sauerstoffüberschuss
im Abgas, bezogen auf die Verhältnisse
bei einer stöchiometrischen Verbrennung.
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Eine
andere Ausgestaltung sieht vor, dass als Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
wenigstens ein Maß für die Partikelfiltertemperatur
herangezogen wird. Die Partikelfiltertemperatur kann anhand eines
Modells wenigstens näherungsweise ermittelt
werden. In einer Ausgestaltung ist ein Temperatursensor vorgesehen,
der beispielsweise stromabwärts
nach dem Partikelfilter angeordnet ist. Eine Ausgestaltung sieht
eine Korrektur des erfassten Maßes
für die
Partikelfiltertemperatur in Abhängigkeit von
dem im Partikelfilter auftretenden Partikelfilter-Abgasstrom vor.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass zur Begrenzung
der Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
oder der Partikelfiltertemperatur und/oder einer Temperaturänderung
des Partikelfilters der Brennkraftmaschinen-Abgasstrom mit einem Stickstoffstrom
angereichert wird. Mit dieser Maßnahme wird im Niedriglastbereich,
beispielsweise im Leerlauf insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine
ein Schutz des Partikelfilters gegenüber einer zu hohen Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
bzw. einer unzulässig
hohen Partikelfiltertemperatur sichergestellt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens betrifft zunächst
ein Steuergerät,
das zur Durchführung
des Verfahrens hergerichtet ist. Das Steuergerät enthält vorzugsweise wenigstens
einen elektrischen Speicher, in dem die Verfahrensschritte als Computerprogramm
abgelegt sind.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass zur Bereitstellung des Sauerstoff-
und des Stickstoffstroms eine Luftzerlegungsvorrichtung vorgesehen
ist. Die Luftzerlegungsvorrichtung ist in der Lage, aus einem Luftzuführungsstrom
sowohl den Sauerstoffstrom als auch den Stickstoffstrom zu gewinnen
und an unterschiedlichen Ausgangskanälen zur Verfügung zu stellen.
Der in einem Luftzuführungskanal
geführte Luftzuführungsstrom
der Luftzerlegungsvorrichtung ist vorzugsweise im Ansaugkanal der
Brennkraftmaschine stromabwärts
nach einem Kompressor eines Abgasturboladers angeordnet. Mit dieser
Maßnahme wird
der gegebenenfalls erforderliche Differenzdruck der Luftzerlegungsvorrichtung
ohne zusätzliche Maßnahmen
bereitgestellt. Ein in einem Ausgangskanal der Luftzerlegungsvorrichtung
angeordnetes Wegeventil ermöglicht
in Abhängigkeit
von einem Steuersignal des Steuergeräts wahlweise die Zumischung
des Stickstoffstroms zum Brennkraftmaschinen-Abgasstrom, um einer
zu hohen Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
bzw. einer unzulässig
hohen Partikelfiltertemperatur entgegenzuwirken.
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Eine
Ausgestaltung sieht die Anordnung eines Temperatursensors stromabwärts nach
dem Partikelfilter zur Erfassung des Maßes für die Partikelfiltertemperatur
vor. Die Anordnung stromabwärts
nach dem Partikelfilter ermöglicht
eine einfache Montage des Temperatursensors ohne einen Eingriff
in den Partikelfilter.
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Eine
andere Ausgestaltung sieht vor, dass stromaufwärts vor dem Partikelfilter
ein Abgas-Drucksensor
angeordnet ist. Das Abgas-Drucksignal kann als Ausgangspunkt für die Ermittlung
des am Partikelfilter auftretenden Differenzdrucks herangezogen
werden, der ein Maß für den Beladungszustand
des Partikelfilters ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und
aus der folgenden Beschreibung.
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Zeichnung
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1 zeigt
ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren
abläuft,
und 2 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt
eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugkanal 11 eine
Drosselklappe 12, ein Kompressor 13, ein Ventil 14 sowie
ein Ladeluft-Drucksensor 15 angeordnet sind. Stromaufwärts vor
dem Ventil 14 zweigt ein Luftzuführungskanal 16 zu
einer Luftzerlegungsvorrichtung 17 ab. Stromabwärts nach
dem Ventil 14 mündet
ein erster Ausgangskanal 18 der Luftzerlegungsvorrichtung 17 in den
Ansaugkanal 11. Im Luftzuführungskanal 16 ist eine
erste Pumpe 19 und im ersten Ausgangskanal 18 eine
zweite Pumpe 20 angeordnet.
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Ein
zweiter Ausgangskanal 25 der Luftzerlegungsvorrichtung 17 führt zu einem
Wegeventil 26, das einen Ausgang 27 in die Umgebung
und einen Verbindungskanal 28 in den Abgasbereich 29 der Brennkraftmaschine 10 aufweist.
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Im
Abgasbereich 29 sind eine Turbine 30, ein Lambdasensor 31,
ein erster Temperatursensor 32, ein Abgas-Drucksensor 33,
ein Partikelfilter 34 und ein zweiter Temperatursensor 35 angeordnet.
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Im
Ansaugkanal 11 strömt
ein Ansaugluftstrom mAL, im Luftzuführungskanal 16 ein
Luftzuführungsstrom
mLZ, im ersten Ausgangskanal 18 ein Sauerstoffstrom mO2,
im zweiten Ausgangskanal 25 ein Stickstoffstrom mN2, im
Abgasbereich 29 ein Abgasstrom mEG und im Partikelfilter 34 ein
Partikelfilter-Abgasstrom mPF.
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Ein
Steuergerät 40 gibt
an die Drosselklappe 12 ein Drosselklappensignal dr, an
die erste Pumpe 19 ein erstes Pumpen-Ansteuersignal 41,
an das Ventil 14 ein Ventil-Ansteuersignal 42,
an die zweite Pumpe 20 ein zweites Pumpen-Ansteuersignal 43 und
an das Wegeventil 26 ein Wegeventil-Ansteuersignal 44 ab.
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Der
Ladeluft-Drucksensor 15 stellt der Steuerung 40 ein
Ladeluft-Drucksignal pLL, der Lambdasensor 31 ein Lambdasignal
lam, der erste Temperatursensor 32 ein erstes Temperatursignal
TvPF, der Abgas-Drucksensor 33 ein Abgas-Drucksignal pvPF und
der zweite Temperatursensor 35 ein zweites Temperatursignal
TnPF zur Verfügung.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm, das gemäß einem
ersten Funktionsblock 50 mit einer Partikelfilter-Regenerationsanforderung
beginnt. In einer ersten Abfrage 51 wird überprüft, ob die
Partikelfiltertemperatur TPF eine Mindesttemperatur Tmin übersteigt. Wenn
dies nicht der Fall ist, erfolgt gemäß einem zweiten Funktionsblock 52 eine
Beheizung des Partikelfilters 34. Falls dies der Fall ist,
erfolgt gemäß einem
dritten Funktionsblock 53 mit dem Drosselklappensignal
dr und/oder mit dem Sauerstoffstrom mO2 eine Steuerung oder Regelung
auf einen vorgegebenen Lambda-Sollwert lam-Soll oder Partikelfiltertemperatur-Sollwert
TPF-Soll.
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In
einer zweiten Abfrage 54 wird ermittelt, ob die Partikelfilter-Regeneration
abgeschlossen ist. Falls dies der Fall ist, ist das Verfahren beendet.
Falls dies nicht der Fall ist, wird in einer dritten Abfrage 55 festgestellt,
ob die Partikelfiltertemperatur TPF eine Maximaltemperatur Tmax und/oder
eine Temperaturänderung
dTPF ein Temperaturänderungs-Maximum
dTmax überschreitet.
Falls dies der Fall ist, wird der Stickstoffstrom mO2 bereitgestellt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
arbeitet folgendermaßen:
Das
im Abgasbereich 29 angeordnete Partikelfilter 34 lagert
die während
des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 gegebenenfalls entstehenden
Partikel ein. Nach Erreichen eines vorgegebenen Beladungszustands
muss eine Regeneration des Partikelfilters 34 eingeleitet
werden. Der Beladungszustand kann beispielsweise anhand des am Partikelfilter 34 auftretenden
Differenzdrucks ermittelt werden. Gegebenenfalls kann der Partikelfilter-Abgasstrom
mPF zur Beurteilung des Beladungszustands mit herangezogen werden.
Der am Partikelfilter 34 auftretende Differenzdruck kann
anhand des vom Abgas-Drucksensor 33 bereitgestellten Abgas-Drucksignals pvPF, das
den Abgasdruck stromaufwärts
vor dem Partikelfilter 34 widerspiegelt, in Verbindung
mit einem Druckmodell des nach dem Partikelfilter 34 vorhandenen
Abgassystems näherungsweise
ermittelt werden.
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Nach
dem Auftreten der Partikelfilter-Regenerationsanforderung im ersten
Funktionsblock 50 erfolgt in der ersten Abfrage 51 eine Überprüfung, ob die
Partikelfiltertemperatur TPF wenigstens der Mindesttemperatur Tmin
entspricht. Die Mindesttemperatur Tmin gibt die Temperaturgrenze
an, die überschritten
werden muss, damit eine Oxidationsreaktion der im Partikelfilter 34 eingelagerten
Partikel mit Sauerstoff selbstständig
abläuft.
Die Mindesttemperatur Tmin beträgt
beispielsweise 550 °C.
Durch Einsatz eines Kraftstoff-Additives kann die Mindesttemperatur
Tmin auf beispielsweise 450 °C
abgesenkt werden.
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Sofern
dies nicht der Fall ist, erfolgt gemäß dem zweiten Funktionsblock 52 eine
Beheizung des Partikelfilters 34. Die Beheizung kann indirekt
durch eine erhöhte
Abgastemperatur erfolgen. Die erhöhte Abgastemperatur kann durch
eine exotherme Reaktion von im Abgasstrom mEG enthaltenen oxidierbaren
Kraftstoffbestandteilen mit dem im Abgasstrom mEG enthaltenen Restsauerstoff
erzielt werden. Die Kraftstoffbestandteile können beispielsweise durch wenigstens
eine, dem Verbrennungsvorgang in der Brennkraftmaschine 10 nachgelagerten
Kraftstoffeinspritzung in den Abgasbereich 29 eingebracht
werden. Eine andere Möglichkeit
sieht eine unmittelbare Einbringung von oxidierbaren Bestandteilen
in den Abgasbereich 29 vor.
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Die
Oxidationsreaktion kann in einem nicht näher gezeigten Oxidationskatalysator
oder unmittelbar im Partikelfilter 34 stattfinden, sofern
eine entsprechende katalytische Beschichtung im Partikelfilter 34 vorgesehen
ist. Der erste Temperatursensor 32 stellt mit dem ersten
Temperatursignal TvPF ein Maß für die Abgastemperatur
stromaufwärts
vor dem Partikelfilter 34 bereit, sodass eine unnötige Erhöhung der
Abgastemperatur vermieden werden kann.
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Sofern
in der ersten Abfrage 51 festgestellt wird, dass die zum
Starten der Regeneration erforderliche Mindesttemperatur Tmin erreicht
ist, erfolgt gemäß dem dritten
Funktionsblock 53 die Regeneration des Partikelfilters 34.
Zum Aufrechterhalten der Regeneration kann beispielsweise das vom
Lambdasensor 31 bereitgestellte Lambdasignal lam als wenigstens
ein Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
herangezogen werden. Ein anderes Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
ist die Partikelfiltertemperatur TPF, die gemäß einer Ausgestaltung indirekt über die
stromabwärts
nach dem Partikelfilter 34 auftretende Abgastemperatur
erfasst wird, die der zweite Temperatursensor 35 mit dem
zweiten Temperatursignal TnPF bereitstellt.
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Die
Partikelfiltertemperatur TPF hängt
weiterhin vom Partikelfilter-Abgasstrom mPF ab, da beispielsweise
bei konstanter Sauerstoff-Konzentration und konstanter Partikelfiltertemperatur
TPF mit erhöhtem
Abgasstrom mPF die Sauerstoff-Zufuhr erhöht und somit der Abbrand beschleunigt
wird. Der Partikelfilter-Abgasstrom mPF wird aus dem Abgasstrom
mEG erhalten, der beispielsweise aus einem nicht näher gezeigten
Luftsignal, das den Ansaugluftstrom mAL widerspiegelt, gegebenenfalls
unter Hinzuziehung eines nicht näher
gezeigten Kraftstoff-Einspritzsignals,
ermittelt werden kann.
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Die
Beeinflussung der Partikel-Abbrandgeschwindigkeit bzw. die Beeinflussung
der Partikelfiltertemperatur TPF kann beispielsweise durch eine Steuerung
oder vorzugsweise eine Regelung auf den vorgegebenen Lambda-Sollwert
lam-Soll oder auf den vorgegebenen Partikelfiltertemperatur-Sollwert TPF-Soll
erfolgen.
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Die
Beeinflussung erfolgt beispielsweise durch einen gezielten Eingriff
in die Steuerung der Brennkraftmaschine 10, mit welchem
der Sauerstoffgehalt des Abgasstroms mEG verändert wird. Eine Maßnahme ist
beispielsweise die Veränderung
der Stellung der Drosselklappe 12 mit dem Drosselklappensignal
dr. Die Drosselklappe 12 ermöglicht sowohl die Beeinflussung
des Sauerstoffgehalts im Abgasstromn mEG als auch die Beeinflussung
des gesamten Abgasstroms mEG, mit der die Abgastemperatur verändert werden
kann.
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Die
Drosselklappe 12 kann vor oder nach dem in 1 gezeigten
Kompressor 13 angeordnet werden. Der Kompressor 13 bildet
zusammen mit der Turbine 30 einen Abgasturbolader, wobei die
Turbine 30 über
die in 1 angedeutete Kopplung mit dem Kompressor 13 verbunden
ist.
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Eine
weitere Beeinflussungsmöglichkeit
des Sauerstoffgehalts im Abgasstrom mEG bietet eine Änderung
des vom Ladeluft-Drucksensor 15 erfassten Ladedrucks, der
vom Kompressor 13 bereitgestellt wird. Der Ladedruck kann
beispielsweise mit einer nicht näher
gezeigten Verstellmöglichkeit
von Turbinenschaufeln der Turbine 30 eingestellt werden.
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Erfindungsgemäß ist die
Beeinflussung der Partikel-Abbrandgeschwindigkeit oder der Partikelfiltertemperatur
TPF durch eine Festlegung des Sauerstoffstroms mO2 vorgesehen. Der
Sauerstoffstrom mO2 wird von der Luftzerlegungsvorrichtung 17 am ersten
Ausgangskanal 18 bereitgestellt. Die im eingangs genannten
Stand der Technik beschriebene Luftzerlegungsvorrichtung 17 enthält beispielsweise eine
für Sauerstoffmoleküle durchlässige Membran, die
eine Aufteilung des Luftzuführungsstroms
mLZ in den Sauerstoffstrom mO2 und den am zweiten Ausgangskanal 25 auftretenden
Stickstoffstrom mN2 ermöglicht.
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Die
im Stand der Technik beschriebene Luftzerlegungsvorrichtung 17 benötigt eine
Druckdifferenz zur Durchführung
der Trennungsaufgabe. Gegebenenfalls ist im Luftzuführungskanal 16 zur
Luftzerlegungsvorrichtung 17 die erste Pumpe 19 angeordnet,
welche die Steuerung 40 mit dem ersten Pumpen-Ansteuerungssignal 41 schaltet.
Alternativ oder zusätzlich
kann die im Ausgangskanal 18 angeordnete zweite Pumpe 43 vorgesehen
sein, welche die Steuerung 40 mit dem zweiten Pumpen-Ansteuerungssignal 43 schaltet.
Die Abzweigung des Luftzuführungskanals 16 stromabwärts nach
dem Kompressor 13 weist den Vorteil auf, dass die Luft
aufgrund des Kompressors 13 bereits einen erhöhten Druck
aufweist, sodass die erste und/oder zweite Pumpe 19, 20 entfallen
kann.
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Das
im Ansaugkanal 11 angeordnete Ventil 14 hat die
Aufgabe, ein Kurzschließen
des Luftzuführungskanals 16 und
des zweiten Ausgangskanals 18 durch den Ansaugkanal 11 in
Abhängigkeit
von der Aufteilung der Luftströmungen
zu verhindern. Das Ventil 14 kann beispielsweise als ein
Wegeventil zwischen dem Ansaugkanal 11 und dem Luftzuführungskanal 16 realisiert
sein. Sofern wenigstens die erste oder die zweite Pumpe 19, 20 vorgesehen
sind, kann das Ventil 14 gegebenenfalls entfallen.
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Die
Sauerstoffanreicherung der von der Brennkraftmaschine 10 angesaugten
Luft durch den Sauerstoffstrom mO2 ermöglicht die Vorgabe einer größeren Variation
des Sauerstoffgehalts im Abgasstrom mEG. Der zusätzliche Sauerstoffanteil erhöht die Brenngeschwindigkeit
während
des Kraftstoff-Verbrennungsvorgangs in der Brennkraftmaschine 10 und
vermindert die Zünd-Verzugszeit. Dadurch
wird das Arbeitsgeräusch
der Brennkraftmaschine 10 leiser. Durch die erweiterte
Beeinflussungsmöglichkeit
des Sauerstoffgehalts im Abgasstrom mEG mit dem der Brennkraftmaschine 10 zusätzlich zugeführten Sauerstoffstrom
mO2 wird eine Absenkung der Abgastemperatur während der Regeneration des
Partikelfilters 34, wie sie beispielsweise bei einer Einbringung
von Sekundärluft
in den Abgasbereich 29 auftritt, vermieden.
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In
der zweiten Abfrage 54 wird festgestellt, ob die Partikelfilter-Regeneration
abgeschlossen ist. Falls dies der Fall ist, wird das Verfahren ohne
weitere Eingriffe beendet. Falls dies nicht der Fall ist, wird in
der dritten Abfrage 55 festgestellt, ob die Partikelfiltertemperatur
TPF die Maximaltemperatur Tmax überschreitet
oder zumindest zu überschreiten
droht.
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Zusätzlich oder
alternativ kann abgefragt werden, ob die Temperaturänderung
dTPF des Partikelfilters 34 das vorgegebene Temperaturänderungs-Maximum
dTmax überschreitet
oder zumindest zu überschreiten
droht. Bei der Temperaturänderung
dTPF kann es sich beispielsweise um den zeitlichen Temperaturgradienten
oder zumindest um einen Differenzial-Quotienten der Partikelfiltertemperatur
TPF handeln. Weiterhin kann alternativ festgestellt werden, ob das
Lambdasignal lam einen unzulässig
hohen Wert aufweist. Diese Situation kann im Niedriglastbereich,
beispielsweise im Leerlaufbetrieb, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine 10 auftreten,
in welchem die Sauerstoffkonzentration im Abgasstrom mEG bis beispielsweise
16 % ansteigen kann.
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Bei
der Heranziehung der Partikelfiltertemperatur TPF als Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit
wird vorzugsweise der Partikelfilter-Abgasstrom mPF als Korrekturgröße herangezogen, der
eine kühlende
Wirkung auf das Partikelfilter 34 hat. Falls kein Gefährdungszustand
vorliegt, kann zum dritten Funktionsblock 53 zurückgesprungen und
mit der Regeneration fortgefahren werden. Falls ein Gefährdungszustand
vorliegt oder zumindest zu erwarten ist, wird gemäß dem vierten
Funktionsblock 56 als Gegenmaßnahme die Einleitung des Stickstoffstroms
mN2 in den Abgasbereich 29 vorgesehen.
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Der
Stickstoffstrom mN2 wird von der Luftzerlegungsvorrichtung am zweiten
Ausgangskanal 25 bereitgestellt. Das von der Steuerung 40 bereitgestellte
Wegeventil-Steuersignal 44 steuert das Wegeventil 26 während der
normalen Regeneration des Partikelfilters 34 derart an,
dass das Wegeventil 26 den zweiten Ausgangskanal 25 mit
dem Ausgang 27 verbindet, der den Stick stoffstrom mN2 in
die Umgebung weiterleitet. Wenn eine Gefährdungssituation auftritt,
schaltet das Steuergerät 40 das
Wegeventil 26 mit dem Wegeventil-Steuersignal 44 derart,
dass der zweite Ansaugkanal 25 mit dem Verbindungskanal 28 verbunden
wird, sodass der Stickstoffstrom mN2 dem Abgasstrom mEG zugemischt
werden kann. Je nach Beimengung des inerten Stickstoffstroms mN2
kann die Sauerstoff-Konzentration so weit abgesenkt werden, dass
die im Partikelfilter 34 ablaufenden Oxidationsreaktionen
wesentlich verlangsamt werden können.