DE102005043161A1

DE102005043161A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturregelung bei einem Abgasnachbehandlungssystem

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Publication number: DE102005043161A1
Application number: DE102005043161A
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-03-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturregelung bei einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine mit einem Motorblock und zwei Abgasführungen, die jeweils mindestens einen Katalysator und einen nachgeschalteten Partikelfilter aufweisen, wobei mittels einer Messeinrichtung die Nacheinspritzmenge der einzelnen Zylinder des Motorblocks an Kraftstoffzumesssystemen am Motorblock für die einzelnen Zylinder zur Temperaturerhöhung in den Abgasführungen abhängig von der Anordnung der Messeinrichtung in den Abgasführungen und der Luft-/Abgsflut in den einzelnen Abgasführungen in mindestens zwei, für jede Abgasführung zumindest teilweise getrennten Regelkreisen geregelt werden. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Temperaturregelung bei einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine mit einem Motorblock, einer mit einer Regeleinrichtung zusammenwirkenden Steuereinheit und zwei Abgasführungen, die jeweils mindestens einen Katalysator und einen nachgeschalteten Partikelfilter aufweisen, wobei in den beiden Abgasführungen jeweils mindestens ein Temperatursensor angeordnet ist, wobei mit einem Temperatursensor die Temperatur in der einen Abgasführung vor dem zugeordneten Katalysator und mit dem weiteren Temperatursensor die Temperatur in der anderen Abgasführung vor dem dieser zugeordneten Katalysator bestimmbar und dass mit der Regeleinrichtung aus dem jeweiligen Temperaturanstieg eine Nacheinspritzung von Kraftstoff jeweils ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturregelung bei einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine mit einem Motorblock und zwei Abgasführungen, die jeweils mindestens einen Katalysator und einen nachgeschalteten Partikelfilter aufweisen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Temperaturregelung bei einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine mit einem Motorblock, einer mit einer Regeleinrichtung zusammenwirkenden Steuereinheit und zwei Abgasführungen, die jeweils mindestens einen Katalysator und einen nachgeschalteten Partikelfilter aufweisen.

Häufig werden Brennkraftmaschinen, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschinen mit Abgasnachbehandlungssystemen ausgerüstet, die insbesondere einen Partikelrußfilter bzw. Dieselpartikelfilter (DPF) umfassen. Zur Regeneration des Dieselpartikelfilters sind Temperaturen oberhalb der üblichen Abgastemperaturen notwendig. Ohne zusätzliche Maßnahmen oxidieren die Partikel bei ca. 550 bis 600° C. Durch Kombination des Partikelrußfilters mit einem Oxidationskatalysator (OXI-KAT), durch katalytische Beschichtung des Filters und/oder durch eine Additivzugabe lässt sich die untere Temperaturschwelle für die Oxidation auf ca. 250 bis 350° C absenken.

In bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine kann der Fall eintreten, dass die Regeneration unkontrolliert schnell oder zu langsam abläuft. Insbesondere bei einem unkontrollierten schnellen Abbrand kann es aufgrund der stark exothermen Oxidation der Partikel zu einer unerwünschten Wärmefreisetzung kommen, die mit steilen, wandernden Temperaturfronten im Filter und sehr hohen Temperaturen einhergehen. Solche Zustände sollten sicher vermieden oder, falls eingetreten, über geeignete Maßnahmen kontrolliert und beherrscht werden. Läuft die Regeneration zu langsam ab, müssen die Regenerationsmaßnahmen zu lange aufrechterhalten werden, was einen erhöhten Kraftstoffverbrauch zur Folge hat. Zudem besteht die Gefahr, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine unterbrochen oder in einen Betriebszustand überführt wird, der einen Abbruch der Regeneration erzwingt.

Zur Vermeidung derartiger Zustände ist in der Schrift DE-OS 10333441 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems, insbesondere eines Partikelfilters, einer Brennkraftmaschine beschrieben. Dabei ist ein Sollwert (LAS) für ein Lambdasignal (L) oder eine Änderung eines Lambdasignals (L) vorgebbar. Ein Istwert für das Lambdasignal (L) oder für die Änderung des Lambdasignals (L) wird erfasst. Ausgehend von dem Vergleich zwischen dem Istwert und dem Sollwert (LAS) wird ein Ansteuersignal für ein Stellelement, mit dem die Reaktion im Abgasnachbehandlungssystem steuerbar ist, derart vorgegeben, dass sich der Istwert dem Sollwert (LAS) annähert. Mit den Stellelementen kann die Sauerstoffmenge im Abgas beeinflusst werden. Stellelemente können ein Abgasrückführventil, eine Drosselklappe, Stellelemente zur Beeinflussung eines Abgasturboladers und/oder ein Kraftstoffzumesssystem sein, welches eine Nacheinspritzung eines Kraftstoffes in die Brennkraftmaschine vornimmt.

In der Schrift EP 1364110 B1 ist ein weiteres Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung beschrieben, bei dem zur Steuerung eines Regenerationsvorgangs eine Kenngröße in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebskenngröße der Brennkraftmaschine und wenigstens einer Betriebskenngröße des Partikelfilters ermittelt wird, welche eine zukünftige Intensität einer Reaktion im Partikelfilter charakterisiert. Bei Überschreitung eines Schwellwertes durch die Kenngröße wird wenigstens eine Maßnahme ergriffen, welche die Sauerstoffkonzentration im Abgas der Brennkraftmaschine vermindert, mit dem Ziel, dass die Kenngröße den Schwellenwert nicht erreicht.

Erreicht der Partikelrußfilter eine gewisse Beladung und ist eine Regeneration des Filters wegen des Motorbetriebszustandes nicht gewährleistet, so ist nach dem Stand der Technik vorgesehen, dass die Abgastemperatur soweit erhöht wird, dass die Partikel schnell verbrennen. Dazu wird die Konzentration an Kohlenwasserstoffen im Abgas erhöht, die dann in einem Oxidationskatalysator umgesetzt werden und zu einer Temperaturerhöhung führen. Die Konzentrationserhöhung im Abgasstrang er folgt üblicherweise durch eine Nacheinspritzung im Kraftstoffzumesssystem am Motorblock oder durch eine direkte Dosierung von Dieselkraftstoff in die Abgasführung, wobei die Dosiermenge normalerweise betriebspunktabhängig vorgegeben wird.

Bekannt sind im Zusammenhang mit einer Konzentrationserhöhung von Kohlenwasserstoffen weiterhin eine Androsselung sowie eine Raildruckabsenkung. Dazu werden auch teilweise zylinderspezifisch unterschiedliche Nacheinspritzmengen vorgegeben. Die Schrift DE 19636507 A1 beschreibt beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschinen, bei dem erste Mittel der Brennkraftmaschine Kraftstoff zumessen, der in der Brennkraftmaschine verbrannt wird, wobei zweite Mittel eine Abgasnachbehandlung durchführen, wobei eine Nacheinspritzung erfolgt, bei der die ersten Mittel nach der Verbrennung Kraftstoff zumessen, der in den Mitteln zur Abgasnachbehandlung reagiert. Das Verfahren beschreibt weiterhin eine Brennkraftmaschine mit 8 Zylindern, bei der die Zylinder wenigsten in zwei Gruppen derart zugeordnet werden, dass zwei in der Zündreihenfolge aufeinander folgende Zylinder der gleichen Gruppe und die zwei folgenden Zylinder der anderen Gruppe zugeordnet werden. Die Zumessbereiche, das heißt der Einspritzbeginn, das Einspritzende und damit die Einspritzdauer der einzelnen Zumessungen der Vor- und Haupteinspritzungen werden abhängig von verschiedenen Betriebsparametern gesteuert und variieren in einem gewissen Bereich abhängig von diesen Betriebsbedingungen.

Eine Strategie, die Temperaturerhöhung insbesondere bei zweiflutigen Abgasführungen zu steuern bzw. zu regeln, ist aus dem Stand der Technik nicht zu entnehmen. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Temperaturregelung bei einem Abgasnachbehandlungssystem mit zwei Abgasführungen bereitzustellen.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Temperaturregelung bei einem Abgasnachbehandlungssystem mit zwei Abgasführungen bereitzustellen.

Vorteile der Erfindung

Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mittels einer Messeinrichtung die Nacheinspritzmenge der einzelnen Zylinder des Motorblocks an Kraftstoffzumesssystemen am Motorblock für die einzelnen Zylinder zur Temperaturerhöhung in den Abgasführungen, abhängig von der Anordnung der Messeinrichtung in den Abgasführungen und der Luft-/Abgasflut in den einzelnen Abgasführungen in mindestens zwei, für jede Abgasführung zumindest teilweise getrennten Regelkreisen geregelt werden. Es lassen sich damit Temperaturen unabhängig voneinander regeln, was insbesondere hinsichtlich des Ausgleichs von toleranzbedingten Unterschieden der Temperaturen in den beiden Abgasführungen vorteilhaft ist. Diese Unterschiede können beispielsweise fertigungsbedingt sein oder durch Umwelteinflüsse oder Alterung auftreten. Zudem lassen sich systematische Temperaturabweichungen innerhalb der Abgasführungen, wie sie beispielsweise durch Asymmetrien in der Frischluft- und/oder Abgasführung auftreten können, besser ausgleichen. Die Bauteile in den Abgasführungen werden somit optimal gegen Überhitzung geschützt.

Wird die zur Temperaturregelung erforderliche Überwachung der Temperaturen in den Abgasführungen mit jeweils mindestens einem, in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Katalysator angeordneten vorderen Temperatursensor durchgeführt, kann ein Temperaturanstieg vor dem Katalysator erkannt werden, wenn beispielsweise Kohlenwasserstoffe vor dem Katalysator verbrennen.

In bevorzugter Ausführungsform erfolgt die Überwachung der Temperaturen in den Abgasführungen mit jeweils mindestens einem weiteren, in Strömungsrichtung des Abgases hinter den Katalysatoren angeordneten hinteren Temperatursensor. Damit kann aus den Temperaturverläufen die Abbrandfront detektiert und je nach Verlauf entsprechende Maßnahmen ergriffen werden. Dies verbessert die Steuerung oder Regelung der Rußabbrandgeschwindigkeit beim Regenerieren der Partikelfilter.

Im Hinblick auf moderne Diesel-Brennkraftmaschinen ist in bevorzugter Ausführungsform in den Abgasführungen vor den Temperatursensoren und dem Katalysator jeweils ein Abgasturbolader angeordnet, wobei die Temperaturerhöhungen in den Abgasführungen vor den Abgasturboladern und/oder den Katalysatoren mittels jeweils weiterer Temperatursensoren detektiert werden.

In bevorzugter Ausführungsform erfolgt die Überwachung der Temperaturen in den Angasführungen durch einen Vergleich der gemessenen Temperaturanstiege über den Katalysatoren mit einem in einem Modell berechneten Temperaturanstieg. Dabei können auch komplexe Zusammenhänge, die von einer Vielzahl von Einflussfaktoren abhängen, mit berücksichtigt werden.

Wird die Temperaturerhöhung in den Abgasführungen vor den Abgasturboladern und/oder vor den Katalysatoren aus dem Verlauf der mit den Temperatursensoren gemessenen Temperaturen und dem Vergleich mit einem zuvor gespeicherten betriebspunktabhängigen Temperaturverlauf welcher ohne Nacheinspritzung des Kraftstoffes ermittelt wurde, detektiert, ist eine betriebszustandsabhängige Steuerung oder Regelung der Rußabbrandgeschwindigkeit beim Regenerationsvorgang des Partikelfilters möglich.

In bevorzugter Ausführungsform werden die Nacheinspritzmengen von Kraftstoff zur thermischen Regeneration der Partikelfilter zunächst als Basismenge kennfeldabhängig wie bei einer einflutigen Abgasführung vorgegeben. Dies ermöglicht die Einbeziehung komplexer Zusammenhänge, wie sie in verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine auftreten können. Je nach Betriebsphase kann damit eine optimale Nacheinspritzmenge vorgegeben werden.

Mittels zwei, für jede der Abgasführungen getrennten Temperaturreglern kann die Vorgabemenge in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen jeweils für jede Abgasführung getrennt korrigiert werden, womit eine Feinregulierung ermöglicht wird. Gegenüber einer reinen Kennfeld vorgegebenen Einspritzmenge führt dies zu einer exakteren Dosierung.

Eine Temperaturregelung wird ermöglicht, wenn bei Überschreitung (Unterschreitung) der Temperaturen vor den Katalysatoren gegenüber einem betriebspunktabhängigen Sollwert die Menge der Nacheinspritzung verringert (erhöht) wird.

Unabhängig davon kann in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen sein, dass bei Überschreitung (Unterschreitung) der Temperaturen vor den Partikelfiltern gegenüber einem betriebspunktabhängigen Sollwert die Menge der Nacheinspritzung verringert (erhöht) wird. Dies ermöglicht einen optimalen Schutz der Partikelfilter gegenüber Überhitzung.

Eine besonders exakte Zudosierung insbesondere bei der Erhöhung der Nacheinspritzung kann erreicht werden, wenn die relative Erhöhung betriebspunktabhängig in mindestens einer Kennfeldeinheit einer Steuereinheit hinterlegt wird. Damit können beispielsweise die verschiedenen Betriebszustände der Brennkraftmaschine berücksichtigt und damit eine optimale Regenerationstemperatur für den Partikelfilter in beiden Abgasführungen angesteuert werden.

Werden die Dosierungen der Nacheinspritzmengen über kaskadierte Regelkreise geregelt, können je nach Abweichung vom Sollwert unterschiedliche Regelverfahren angewendet werden, die unterschiedliche Zeitkonstanten und/oder Genauigkeiten aufweisen und damit unterschiedliche Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch haben können.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einer drehzahlsynchronen Berechnung jeweils abgefragt wird, ob der jeweils einspritzende Zylinder zu der einen Abgasführung oder zu der anderen Abgasführung gehört, wobei dieser dann über die Kraftstoffzumesssysteme jeweils den Einspritzwert des jeweilig zugeordneten Temperaturreglers erhält. Damit wird eine abgasflutselektive Einspritzung ermöglicht. Damit können beispielsweise unterschiedliche Varianten hinsichtlich dem Aufbau und den verwendeten relevanten Komponenten abgedeckt werden, was eine Plattformtauglichkeit für verschiedene Fahrzeughersteller und Fahrzeugmodelle begünstigt.

Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in den beiden Abgasführungen jeweils mindestens ein Temperatursensor angeordnet ist, wobei mit einem Temperatursensor die Temperatur in der einen Abgasführung vor dem zugeordneten Katalysator und mit dem weiteren Temperatursensor die Temperatur in der anderen Abgasführung vor dem dieser zugeordneten Katalysator bestimmbar und dass mit der Regeleinrichtung aus dem jeweiligen Temperaturanstieg eine Nacheinspritzung von Kraftstoff jeweils getrennt für die Abgasführungen regelbar ist. Damit können von einander unabhängig in den Abgasführungen Temperaturerhöhungen vor den Katalysatoren detektiert werden und somit eine Kraftstoffverbrennung vor den Katalysatoren erkannt werden.

In bevorzugter Ausführungsform ist ein hinterer Temperatursensor vorhanden, mit dem die Temperatur in der einen Abgasführung vor dem Partikelfilter und ein weiterer hinterer Temperatursensor vorhanden, mit dem die Temperatur in der anderen Abgasführung vor dem Partikelfilter bestimmbar und aus dem jeweiligen Temperaturanstieg eine Nacheinspritzung von Kraftstoff jeweils getrennt für die Abgasführungen regelbar ist. Damit ist eine Übertemperaturschutzfunktion für die jeweiligen Partikelfilter gewährleistet. Zudem kann damit, für die Abgasführungen getrennt, jeweils eine optimale Temperatur zur Regeneration der Partikelfilter eingestellt werden.

Je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine können dann entsprechende Regeleingriffe vorgenommen werden, wenn die Temperatursensoren mittels Signalleitungen mit der Steuereinheit zur Regelung der Nacheinspritzmenge verbunden sind und die Steuereinheit mittels Signalleitungen mit Kraftstoffzumesssystemen am Motorblock verbunden ist.

Weist die Steuereinheit mindestens eine Kennfeldeinheit auf, kann die Zudosierung des Kraftstoffes in den Abgasführungen betriebspunktabhängig erfolgen, wobei auch andere Motorenparameter berücksichtigt werden können.

In Turboaufgeladenen Brennkraftmaschinen ist in den Abgasführungen vor den Temperatursensoren und den Katalysatoren jeweils ein Abgasturbolader angeordnet, wodurch die Leistung der Brennkraftmaschine deutlich erhöht werden kann.

Zum Schutz des Abgasturboladers vor Überhitzung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit mittels Signalleitungen mit jeweils einem weiteren Temperatursensor in der einen Abgasführung vor dem zugeordneten Abgasturbolader verbunden und in der anderen Abgasführung vor dem dieser zugeordneten Abgasturbolader verbunden ist. Dies ist bei einer Kraftstoffverbrennung im Abgaskrümmer am Motorblock von Bedeutung, da in diesem Fall extrem hohe Temperaturen an den Abgasturboladern entstehen können.

Hinsichtlich einer Standardisierung ist in der Steuereinheit für jede Abgasführung unabhängig mindestens ein, für eine einflutige Abgasführung vorgesehener Temperaturregelkreis implementiert. Dies reduziert den Entwicklungsaufwand.

In bevorzugter Ausführungsvariante kann die Funktion der Temperaturregelkreise in der Steuereinheit als Software und/oder Hardware ausgeführt sein und zumindest teilweise Bestandteil einer übergeordneten Motorsteuerung sein, wobei eine als Programm hinterlegte Funktion für die Steuerung oder Regelung der Russabbrandgeschwindigkeit besonders einfach als Unterprogramm in der gesamten Motorsteuerungssoftware integriert werden kann. Dies ermöglicht auch kostengünstige Software-Updates.

Zeichnung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung für eine Temperaturregelung bei einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine mit zwei getrennten Abgasführungen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt schematisch die Hauptkomponenten einer als Biturbo-Achtzylinder-Dieselmotor ausgeführten Brennkraftmaschine 1 mit einem zweiflutigen Abgassystem, wobei in dem Ausführungsbeispiel die Abgasströme von jeweils 4 Zylindern in eine Abgasführung zusammengeführt sind.
Als Hauptkomponenten der Brennkraftmaschine 1 sind ein Motorblock 10, eine mit einer Regeleinrichtung zusammenwirkenden Steuereinheit 160 und zwei Abgasführungen 20, 90, die jeweils einen Katalysator 40, 110 und einen nachgeschalteten Partikelfilter 50, 120 aufweisen, dargestellt.
Erfindungsgemäß ist in den beiden Abgasführungen 20, 90 jeweils mindestens ein Temperatursensor 60, 130 angeordnet, wobei mit einem Temperatursensor 60 die Temperatur in der einen Abgasführung 20 vor dem zugeordneten Katalysator 40 und mit dem weiteren Temperatursensor 130 die Temperatur in der anderen Abgasführung 90 vor dem dieser zugeordneten Katalysator 110 bestimmbar ist. Zusätzlich ist ein hinterer Temperatursensor 70 vorhanden, mit dem die Temperatur in der Abgasführung 20 vor dem Partikelfilter 50 und ein weiterer hinterer Temperatursensor 140 vorhanden, mit dem die Temperatur in der anderen Abgasführung 90 vor dem Partikelfilter 120 bestimmbar ist. Erfindungsgemäß wird mit der Regeleinrichtung in der Steuereinheit 160 aus dem jeweiligen Temperaturanstieg eine Nacheinspritzung von Kraftstoff jeweils getrennt für die Abgasführungen 20, 90 geregelt.
Die Temperatursensoren 60, 70, 130, 140 sind mittels Signalleitungen 61, 71, 131, 141 mit der Steuereinheit 160 zur Regelung der Nacheinspritzmenge verbunden. Die Steuereinheit 160 ist mittels Signalleitungen 12, 14 mit Kraftstoffzumesssystemen 11, 13 am Motorblock 10 verbunden. Die Kraftstoffzumesssysteme 11, 13 sind im gezeigten Beispiel jeweils für 4 Zylinder ausgelegt und werden üblicherweise von einer hier nicht dargestellten übergeordneten Motorsteuerung angesteuert.
Zur Leistungssteigerung ist im gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass in den Abgasführungen 20, 90 vor den Temperatursensoren 60, 130 und den Katalysatoren 40, 110 jeweils ein Abgasturbolader 30, 100 angeordnet ist. Die Steuereinheit 160 ist mittels Signalleitungen 81, 151 mit jeweils einem weiteren Temperatursensor 80, 150 in der einen Abgasführung 20 vor dem zugeordneten Abgasturbolader 30 und in der anderen Abgasführung 90 vor dem dieser zugeordneten Abgasturbolader 100 verbinden.
In erfinderischer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Funktionen der Temperaturregelkreise in der Steuereinheit 160 als Software und/oder Hardware ausgeführt sind und zumindest teilweise Bestandteil einer übergeordneten Motorsteuerung sind. Dabei weist die Steuereinheit 160 mindestens eine Kennfeldeinheit 161 auf, in der die Nacheinspritzung des Kraftstoffes betriebspunktabhängig hinterlegt ist. Dabei ist vorgesehen, dass in der Steuereinheit 160 für jede Abgasführung 20, 90 unabhängig mindestens ein, für eine einflutige Abgasführung vorgesehener Temperaturregelkreis implementiert ist.
Mit der oben beschrieben Vorrichtung kann die Nacheinspritzmenge der einzelnen Zylinder des Motorblocks 10 an den Kraftzumesssystemen 11, 13 am Motorblock 10 für die einzelnen Zylinder zur Temperaturerhöhung in den Abgasführungen 20, 90, abhängig von der Anordnung der Messeinrichtung in den Abgasführungen 20, 90 und der Luft-/Abgasflut in den einzelnen Abgasführungen 20, 90 in mindestens zwei, für jede Abgasführung 20, 90 zumindest teilweise getrennten Regelkreisen geregelt werden. Die zur Temperaturregelung erforderliche Überwachung der Temperaturen in den Abgasführungen 20, 90 erfolgt dabei mit jeweils dem, in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Katalysator 40, 110 angeordneten vorderen Temperatursensor 60, 130.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Überwachung der Temperaturen in den Abgasführungen 20, 90 mit jeweils mindestens einem weiteren, in Strömungsrichtung des Abgases hinter den Katalysatoren 40, 110 angeordneten hinteren Temperatursensor 70, 140 durchgeführt wird. Das Verfahrensbeispiel sieht weiterhin vor, dass in den Abgasführungen 20, 90 vor den Temperatursensoren 60, 130 und den Katalysatoren 40, 110 jeweils die Temperaturerhöhung in den Abgasführungen 20, 90 vor den Abgasturboladern 30, 100 und/oder den Katalysatoren 40, 110 mittels jeweils weiterer Temperatursensoren 80, 150 detektiert werden.
Die Überwachung der Temperaturen in den Angasführungen 20, 90 geschieht durch einen Vergleich der gemessenen Temperaturanstiege über den Katalysatoren 40, 110 mit einem in einem Modell berechneten Temperaturanstieg, wobei die Temperaturerhöhungen in den Abgasführungen 20, 90 vor den Abgasturboladern 30, 100 und/oder vor den Katalysatoren 40, 110 aus dem Verlauf der mit den Temperatursensoren 60, 130 gemessenen Temperaturen und dem Vergleich mit einem zuvor gespeicherten betriebspunktabhängigen Temperaturverlauf welcher ohne Nacheinspritzung des Kraftstoffes ermittelt wurde, detektiert werden.
Zunächst sieht ein Verfahrensbeispiel vor, dass die Nacheinspritzmengen von Kraftstoff zur thermischen Regeneration der Partikelfilter 50, 120 zunächst als Basismenge kennfeldabhängig wie bei einer einflutigen Abgasführung vorgegeben werden. Die Vorgabemengen werden dann mittels zwei, für jede der Abgasführungen 20, 90 getrennten Temperaturreglern in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen jeweils für jede Abgasführung 20, 90 getrennt korrigiert.
Bei Überschreitung bzw. bei Unterschreitung der Temperaturen vor den Katalysatoren 40, 110 gegenüber einem betriebspunktabhängigen Sollwert werden die Mengen der Nacheinspritzung verringert bzw. erhöht.
Eine weitere Verfahrensvariante sieht vor, dass bei Überschreitung bzw. bei Unterschreitung der Temperaturen vor den Partikelfiltern 50, 120 gegenüber einem betriebspunktabhängigen Sollwert die Mengen der Nacheinspritzung verringert bzw. erhöht werden. Dies kann parallel oder in kaskadierten Regelkreisen erfolgen.
Bei einer Erhöhung der Nacheinspritzung kann die relative Erhöhung betriebspunktabhängig in mindestens einer Kennfeldeinheit (161) der Steuereinheit (160) hinterlegt sein. Dies bietet den Vorteil, dass weitere Motorenparameter berücksichtigt werden können.
Eine bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass in einer drehzahlsynchronen Berechnung jeweils abgefragt wird, ob der jeweils einspritzende Zylinder zu der einen Abgasführung 20 oder zu der anderen Abgasführung 90 gehört, wobei dieser dann über die Kraftstoffzumesssysteme 11, 13 jeweils den Einspritzwert des jeweilig zugeordneten Temperaturreglers erhält. Dabei wird in der Softwarestruktur die Schnittstelle des einflutigen Temperaturreglers genutzt.
Weitere, hier nicht dargestellte Ausführungsvarianten können weitere Temperatursensoren für jede der Abgasführung 20, 90 vorsehen. Ebenso kann das Verfahren als auch die Vorrichtung oder Teile davon zusammen mit anderen Abgasnachbehandlungssystemen eingesetzt werden, bei denen zur Temperaturerhöhung eine Nacheinspritzung in die Abgasführung vorgesehen ist. Systembedingte Temperaturabweichungen können zudem im Rahmen einer Vorsteuerung ausgeglichen werden.
Mit dem beschriebenen Verfahren und der gezeigten Vorrichting können bei zweiflutigen Abgassystemen mit zwei getrennten Abgasführungen 20, 90 toleranzbedingte Abweichungen zwischen den unterschiedlichen Abgasführungen ausgeglichen werden. Unterschiedliche Alterungseffekte, die zu unterschiedlichen Temperaturen führen können, werden damit ebenfalls sicher beherrscht. Bauartbedingte Asymmetrien in den Abgasführungen 20, 90 können dabei ebenfalls mit berücksichtigt werden. Die Bauteile im Abgassystem werden damit sicher gegen Überhitzung geschützt.
Im Hinblick auf eine Reduzierung der Entwicklungsaufwendungen ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass die Anordnung und der Aufbau der relevanten Komponenten in Systemen von verschiedenen Fahrzeugherstellern für verschiedene Fahrzeugmodelle variiert werden kann, ohne dass unterschiedliche Varianten für die Steuereinheit bereitgestellt werden müssen. Damit lassen sich sowohl einflutige als auch zweiflutige Abgassysteme realisieren.

Claims

Verfahren zur Temperaturregelung bei einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Motorblock (10) und zwei Abgasführungen (20, 90), die jeweils mindestens einen Katalysator (40, 110) und einen nachgeschalteten Partikelfilter (50, 120) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Messeinrichtung die Nacheinspritzmenge der einzelnen Zylinder des Motorblocks (10) an Kraftstoffzumesssystemen (11, 13) am Motorblock (10) für die einzelnen Zylinder zur Temperaturerhöhung in den Abgasführungen (20, 90), abhängig von der Anordnung der Messeinrichtung in den Abgasführungen (20, 90) und der Luft-/Abgasflut in den einzelnen Abgasführungen (20, 90) in mindestens zwei, für jede Abgasführung (20, 90) zumindest teilweise getrennten Regelkreisen geregelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Temperaturregelung erforderliche Überwachung der Temperaturen in den Abgasführungen (20, 90) mit jeweils mindestens einem, in Strömungsrichtung des Abgases vor den Katalysatoren (40, 110) angeordneten vorderen Temperatursensoren (60, 130) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung der Temperaturen in den Abgasführungen (20, 90) mit jeweils mindestens einem weiteren, in Strömungsrichtung des Abgases hinter den Katalysatoren (40, 110) angeordneten hinteren Temperatursensoren (70, 140) durchgeführt werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abgasführungen (20, 90) vor den Temperatursensoren (60, 130) und den Katalysatoren (40, 110) jeweils ein Abgasturbolader (30, 100) angeordnet ist und die Temperaturerhöhung in den Abgasführungen (20, 90) vor den Abgasturboladern (30, 100) und/oder den Katalysatoren (40, 110) mittels jeweils weiterer Temperatursensoren (80, 150) detektiert wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung der Temperaturen in den Angasführungen (20, 90) durch einen Vergleich der gemessenen Temperaturanstiege über den Katalysatoren (40, 110) mit einem in einem Modell berechneten Temperaturanstieg durchgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerhöhungen in den Abgasführungen (20, 90) vor den Abgasturboladern (30, 100) und/oder vor den Katalysatoren (40, 110) aus dem Verlauf der mit den Temperatursensoren (60, 130) gemessenen Temperaturen und dem Vergleich mit einem zuvor gespeicherten betriebspunktabhängigen Temperaturverlauf welcher ohne Nacheinspritzung des Kraftstoffes ermittelt wurde, detektiert werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nacheinspritzmengen von Kraftstoff zur thermischen Regeneration der Partikelfilter (50, 120) zunächst als Basismenge kennfeldabhängig wie bei einer einflutigen Abgasführung vorgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels zwei, für jede der Abgasführungen (20, 90) getrennten Temperaturreglern die Vorgabemenge in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen jeweils für jede Abgasführung (20, 90) getrennt korrigiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung (Unterschreitung) der Temperaturen vor den Katalysatoren (40, 110) gegenüber einem betriebspunktabhängigen Sollwert die Menge der Nacheinspritzung verringert (erhöht) wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung (Unterschreitung) der Temperaturen vor den Partikelfiltern (50, 120) gegenüber einem betriebspunktabhängigen Sollwert die Menge der Nacheinspritzung verringert (erhöht) wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Erhöhung der Nacheinspritzung die relative Erhöhung betriebspunktabhängig in mindestens einer Kennfeldeinheit (161) einer Steuereinheit (160) hinterlegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nacheinspritzmengen über kaskadierte Regelkreise geregelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einer drehzahlsynchronen Berechnung jeweils abgefragt wird, ob der jeweils einspritzende Zylinder zu der einen Abgasführung (20) oder zu der anderen Abgasführung (90) gehört, wobei dieser dann über die Kraftstoffzumesssysteme (11, 13) jeweils den Einspritzwert des jeweilig zugeordneten Temperaturreglers erhält.
Vorrichtung zur Temperaturregelung bei einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine (1) mit einem Motorblock (10), einer mit einer Regeleinrichting zusammenwirkenden Steuereinheit (160) und zwei Abgasführungen (20, 90), die jeweils mindestens einen Katalysator (40, 110) und einen nachgeschalteten Partikelfilter (50, 120) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in den beiden Abgasführungen (20, 90) jeweils mindestens ein Temperatursensor (60, 130) angeordnet ist, wobei mit einem Temperatursensor (60) die Temperatur in der einen Abgasführung (20) vor dem zugeordneten Katalysator (40) und mit dem weiteren Temperatursensor (130) die Temperatur in der anderen Abgasführung (90) vor dem dieser zugeordneten Katalysator (110) bestimmbar und dass mit der Regeleinrichtung aus dem jeweiligen Temperaturanstieg eine Nacheinspritzung von Kraftstoff jeweils getrennt für die Abgasführungen (20, 90) regelbar ist.
Vorrichtung zur Temperaturregelung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein hinterer Temperatursensor (70) vorhanden ist, mit dem die Temperatur in der einen Abgasführung (20) vor dem Partikelfilter (50) und dass ein weiterer hinterer Temperatursensor (140) vorhanden ist, mit dein die Temperatur in der anderen Abgasführung (90) vor den Partikelfilter (120) bestimmbar und aus dem jeweiligen Temperaturanstieg eine Nacheinspritzung von Kraftstoff jeweils getrennt für die Abgasführungen (20, 90) regelbar ist.
Vorrichting nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (60, 70, 130, 140) mittels Signalleitungen (61, 71, 131, 141) mit der Steuereinheit (160) zur Regelung der Nacheinspritzmenge verbunden sind und die Steuereinheit (160) mittels Signalleitungen (12, 14) mit Kraftstoffzumesssystemen (11, 13) am Motorblock (10) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (160) mindestens eine Kennfeldeinheit (161) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abgasführungen (20, 90) vor den Temperatursensoren (60, 130) und den Katalysatoren (40, 110) jeweils ein Abgasturbolader (30, 100) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (160) mittels Signalleitungen (81, 151) mit jeweils einem weiteren Temperatursensor (80, 150) in der einen Abgasführung (20) vor dem zugeordneten Abgasturbolader (30) und in der anderen Abgasführung (90) vor dem dieser zugeordneten Abgasturbolader (100) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (160) für jede Abgasführung (20, 90) unabhängig mindestens ein, für eine einflutige Abgasführung vorgesehener Temperaturregelkreis implementiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionen der Temperaturregelkreise in der Steuereinheit (160) als Software und/oder Hardware ausgeführt sind und zumindest teilweise Bestandteil einer übergeordneten Motorsteuerung sind.