DE102006009921B4 - Verfahren zum Betreiben eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines in einem Abgasbereich (13) einer Brennkraftmaschine (10) angeordneten Partikelfilters (17), welches bedarfsweise von den eingelagerten Partikeln (m_P_Ist) regeneriert wird, bei welchem das Partikelfilter (17) zur Regeneration durch Beeinflussung der Abgastemperatur (te_vDPF_ist) stromaufwärts vor dem Partikelfilter (17) beheizt wird, wobei die Abgastemperatur (te_vDPF_Ist) stromaufwärts vor dem Partikelfilter (17) auf einen vorgegebenen Abgastemperatur-Sollwert (te_vDPF_Soll) festgelegt wird und wobei der Abgastemperatur-Sollwert (te_vDPF_Soll) in Abhängigkeit von wenigstens einer Kenngröße (m_p_Ist, dm/dt, te_DPF, dte_DPF/dt, dte_DPF/dx) des Partikelfilters (17) während der Regeneration abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass als Kenngröße (m_p_Ist, dm/dt, te_DPF, dte_DPF/dt, dte_DPF/dx) ein Maß für die Partikelfilter-Temperatur-Änderungsgeschwindigkeit (dte_DPF/dt) vorgesehen wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters und von einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
  • Die Regeneration eines Partikelfilters erfolgt durch ein Abbrennen der im Partikelfilter eingelagerten Partikel, das ohne eine Konditionierung der Partikel ab einer Temperatur von ungefähr 550 °C beginnt. Aus der DE 101 08 720 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters bekannt geworden, bei denen von wenigstens einer Betriebskenngröße ausgegangen wird, die den Zustand der Brennkraftmaschine und/oder den Zustand des Partikelfilters angibt und daraus eine Kenngröße bestimmt, welche die Intensität des Abbrands der Partikel beschreibt. Die Kenngröße wird mit einem Schwellenwert verglichen. Beim Überschreiten des Schwellenwerts werden Maßnahmen zur Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit eingeleitet, um eine Überhitzung des Partikelfilters zu verhindern, die auf Eingriffe abzielen, den Sauerstoffgehalt im Abgas zu vermindern.
  • In der DE 103 33 441 A1 ist eine Regeneration eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters beschrieben, bei welchem eine Regelung auf einen vorgegebenen Sollwert oder Änderungs-Sollwert eines Lambdasignals vorgesehen ist, wobei der Sollwert oder der Änderungs-Sollwert derart vorgegeben wird, dass eine unerwünscht hohe Wärmefreisetzung aufgrund der Oxidation der im Partikelfilter eingelagerten Partikel vermieden wird.
  • In der DE 102 48 431 A1 ist ein Verfahren zum Ermitteln des Beladungszustands eines Partikelfilters beschrieben, welches darauf beruht, eine den Strömungswiderstand des Partikelfilters charakterisierende Größe ausgehend von der Temperatur im Partikelfilter und vom Druck im Partikelfilter zu bestimmen, und welches aus der derart bestimmten Größe auf den Partikel-Beladungszustand schließt.
  • Aus der EP 1 130 227 A1 ist ein System zur Unterstützung der Regeneration eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters bekannt geworden, bei welchem die Abgastemperatur zum Starten und Aufrechterhalten der Partikelfilter-Regeneration durch Einbringung von Kohlenwasserstoffen in den Abgasbereich erhöht wird. Gemessen wird die Abgastemperatur vor einem Oxidations-Katalysator, nach einem zum Oxidations-Katalysator benachbart angeordneten Partikelfilter sowie zwischen Oxidations-Katalysator und Partikelfilter. Ausgangspunkt ist ein Abgastemperatur-Sollwert, beispielsweise 550 °C, auf welchen das Partikelfilter zum Einleiten der Regeneration gebracht werden muss. Die Erhöhung der Abgastemperatur erfolgt im Wesentlichen durch wenigstens eine Kraftstoff-Nacheinspritzung in die Brennkraftmaschine, die zu einem erhöhten HC-Anteil im Abgas führt, der im Oxidations-Katalysator exotherm reagiert. Die Kraftstoff-Nacheinspritzungen werden zumindest solange aufrecht erhalten, bis der vorgegebene Abgastemperatur-Sollwert erhalten wird.
  • In der DE 10 2004 031 321 A1 werden ein Verfahren zum Dosieren eines Brennstoffs in einen Abgaskanal einer Brennkraftmaschine und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen, bei welchen der Brennstoff in einer exothermen Reaktion zum Erreichen einer vorgegebenen Solltemperatur eines zu beheizenden Bauteils oder zumindest eines Abgastemperatur-Sollwerts stromaufwärts vor dem zu beheizende Bauteil umgesetzt werden soll. Die erforderliche Dosiermenge des Brennstoffs wird unter Einbeziehung eines Modells der exothermen Reaktion berechnet. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht das Erreichen des vorgegebenen Temperatur-Sollwerts mit einer minimalen Brennstoff-Dosierung. Eine Überdosierung wird vermieden.
  • Die DE 10 2004 024 115 A1 offenbart ein Dieseloxidationskatalysator, der stromaufwärts von einem Dieselpartikelfilter (DPF) angeordnet ist. Dieser ist in einem Abgasdurchgang von einem Dieselverbrennungsmotor angeordnet. Eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) betreibt eine Temperaturerhöhungseinrichtung, die eine Nacheinspritzung durchführt, um in dem DPF gesammelte Partikelstoffe zu beseitigen. Die ECU hat eine erste Korrektureinrichtung und eine zweite Korrektureinrichtung. Die erste Korrektureinrichtung korrigiert eine Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen einer Solltemperatur und einer Temperatur von dem DPF, die auf der Grundlage einer Information geschätzt wird, die sich auf einen Bereich stromaufwärts von dem DPF bezieht. Die zweite Korrektureinrichtung korrigiert die Stellgröße der Temperaturerhöhungseinrichtung auf der Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der Solltemperatur und der Temperatur von dem DPF, die auf der Grundlage der Information geschätzt wird, die sich auf einen Bereich stromabwärts von dem DPF bezieht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die eine schnelle Regeneration des Partikelfilters ohne Überhitzungsgefahr ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale jeweils gelöst.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters, welches bedarfsweise von den eingelagerten Partikeln regeneriert wird, bei welchem das Partikelfilter zur Regeneration durch Beeinflussung der Abgastemperatur stromaufwärts vor dem Partikelfilter beheizt wird, sieht vor, dass die Abgastemperatur stromaufwärts vor dem Partikelfilter auf einen vorgegebenen Abgastemperatur-Sollwert festgelegt wird und dass der Abgastemperatur-Sollwert von einer Kenngröße des Partikelfilters während der Regeneration abhängt.
  • Die erfindungsgemäße Vorgehensweise sieht eine Festlegung der Abgastemperatur stromaufwärts vor dem Partikelfilter auf einen Abgastemperatur-Sollwert nicht nur zum Starten der Regeneration des Partikelfilters, sondern auch während der laufenden Regeneration vor. Die Abgastemperatur stromaufwärts vor dem Partikelfilter kann mit den im eingangs genannten Stand der Technik zur Verfügung stehenden Mitteln vergleichsweise genau auf den vorgegebenen Abgastemperatur-Sollwert eingestellt werden.
  • Vorgesehen ist beispielsweise die Einbringung eines oxidierbaren Reagenzmittels in den Abgasbereich der Brennkraftmaschine stromaufwärts vor das Partikelfilter. Das Reagenzmittel reagiert zur Bereitstellung der Wärmeenergie beispielsweise auf einer katalytisch wirkenden Fläche exotherm. Die sich durch die exotherme Reaktion einstellende Abgastemperatur kann dann gemäß der im eingangs genannten Stand der Technik entnehmbaren Vorgehensweise ermittelt werden. Sofern vorgesehen, kann der Abgastemperatur-Istwert beispielsweise anhand eines Abgastemperatur-Modells oder anhand einer Messung vergleichsweise einfach ermittelt werden.
  • Für die Erfindung wesentlich ist die Berücksichtigung wenigstens einer Kenngröße des Partikelfilters während der Regeneration bei der Festlegung des Abgastemperatur-Sollwerts. Diese Kenngröße ist die Partikelfilter-Temperatur-Änderungsgeschwindigkeit. Zudem können im Partikelfilter auch die eingelagerte Partikelmenge bzw. Partikelmasse, beispielsweise die Partikelmassen-Änderungsgeschwindigkeit bzw. Partikel-Abbrandgeschwindigkeit, beispielsweise die Partikelfilter-Temperatur oder beispielsweise der Partikelfilter-Temperatur-Gradient herangezogen werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht eine genaue Anpassung der zur Verfügung gestellten Heizenergie an den tatsächlich benötigten Heizenergiebedarf. Insbesondere verhindert die Vorgehensweise einerseits eine für das Partikelfilter schädliche Übertemperatur und sorgt andererseits für die Aufrechterhaltung der Regeneration, sodass die Regeneration schnell abgeschlossen werden kann. Die Regeneration des Partikelfilters erfolgt deshalb energie-effizient.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
  • Ausgestaltungen sehen die Berücksichtigung wenigstens einer der bereits beispielhaft genannten Kenngrößen bei der Festlegung des Abgastemperatur-Sollwerts vor.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht die Ermittlung zumindest eines Maßes für die Kenngröße in einem Kenngrößen-Modell vor. Mit dieser Maßnahme kann eine messtechnische Erfassung wenigstens einer Kenngröße des Partikelfilters während der Regeneration entfallen. Das Kenngrößen-Modell ist insbesondere ein Partikelabbrand-Modell, bei welchem die Reaktionsvorgänge bzw. Reaktionskinetik der beteiligten Reaktionspartner berücksichtigt wird.
  • Weiterbildungen dieser Ausgestaltung sehen vor, dass das Kenngrößen-Modell ein Maß für den Abgastemperatur-Istwert stromaufwärts vor dem Partikelfilter und/oder ein Maß für den Abgasstrom der Brennkraftmaschine und/oder ein Maß für die Sauerstoff-Konzentration im Abgas berücksichtigt. Die genannten Größen beeinflussen einerseits maßgeblich die wenigstens eine Kenngröße und sind andererseits vergleichsweise einfach anhand jeweils eines Modells oder messtechnisch ermittelbar.
  • Eine Ausgestaltung sieht die Ermittlung eines Korrekturwerts zum Korrigieren des Kenngrößen-Modells aus einem Vergleich eines vom Kenngrößen-Modell ermittelten Maßes für die Partikelfilter-Temperatur und einer gemessenen Partikelfilter-Temperatur vor. Die Adaption des Kenngrößen-Modells ermöglicht eine Feinabstimmung des Kenngrößen-Modells an die im Partikelfilter während der Reaktion tatsächlich ablaufenden Vorgänge und ermöglicht insbesondere eine Kompensation von Langzeiteinflüssen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters betrifft zunächst ein Steuergerät, das zur Durchführung des Verfahrens speziell hergerichtet ist.
  • Das Steuergerät enthält vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Speicher, in welchem die Verfahrensschritte als Computerprogramm abgelegt sind.
  • Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht einen Temperatursensor zum Erfassen des Abgastemperatur-Istwerts stromaufwärts vor dem Partikelfilter vor. Mit dieser Maßnahme ist eine einfache Regelung der Abgastemperatur stromaufwärts vor dem Partikelfilter auf den vorgegebenen Abgastemperatur-Sollwert möglich.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft einschließlich eines Funktions-Blockschaltbilds und 2 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Abgastemperatur-Sollwerts in Abhängigkeit von wenigstens einer Kenngröße eines Partikelfilters während der Regeneration.
  • 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugbereich 11 eine Lufterfassung 12 und in deren Abgasbereich 13 eine Reagenzmittel-Einbringung 14, ein Katalysator 15, ein erster Temperatursensor 16, ein Partikelfilter 17 sowie ein zweiter Temperatursensor 18 angeordnet sind.
  • Im Abgasbereich 13 treten ein Abgasstrom ms_abg, stromaufwärts vor dem Partikelfilter 17 ein Abgastemperatur-Istwert te_vDPF_Ist und im Partikelfilter 17 eine Partikelfilter-Temperatur te DPF auf.
  • Die Lufterfassung 12 stellt einem Steuergerät 20 ein Luftsignal ms_L, die Brennkraftmaschine 10 eine Drehzahl n, der erste Temperatursensor 16 einen ersten Abgastemperatur-Messwert te_vDPF_mess und der zweite Temperatursensor 18 einen zweiten Abgastemperatur-Messwert te_DPF_mess zur Verfügung.
  • Das Steuergerät 20 stellt einer Kraftstoff-Zumessung 21 ein Kraftstoffsignal m_K sowie ein Kraftstoff-Nacheinspritzsignal Po_I und der Reagenzmittel-Einbringung 14 ein Reagenzmittelsignal HC_I zur Verfügung.
  • Das Steuergerät 20 enthält eine Kraftstoffsignal-Festlegung 21, welcher das Luftsignal ms_L, die Drehzahl n ein Drehmoment-Sollwert Md_Soll zur Verfügung gestellt werden und welche das Kraftstoffsignal m_K bereitstellt.
  • Das Steuergerät 20 enthält weiterhin einen Temperaturregler 22, dem eine Temperaturdifferenz dte zur Verfügung gestellt wird und der das Kraftstoff-Nacheinspritzsignal Po_I und das Reagenzmittelsignal HC_I bereitstellt.
  • Die Temperaturdifferenz dte ermittelt ein erster Summierer 23 aus einem Abgastemperatur-Sollwert te_vDPF_Soll und dem Abgastemperatur-Istwert te_vDPF_Ist.
  • Das Steuergerät 20 enthält weiterhin ein Kenngrößen-Modell 24, dem ein von einer Beladungszustands-Ermittlung 25 bereitgestellter Partikel-Startwert m_P_Start, der Abgastemperatur-Istwert te_vDPF_Ist, der Abgasstrom ms abg sowie eine Sauerstoff-Konzentration lam zur Verfügung gestellt werden und welches ein Partikel-Beladungsmaß m_p_Ist, eine Partikel-Änderungsgeschwindigkeit dm/dt, eine Partikelfilter-Temperatur te DPF, eine Partikelfilter-Temperatur-Änderungsgeschwindigkeit dte_DPF/dt sowie ein Partikelfilter-Temperatur-Gradient dte_DPF/dx bereitstellt.
  • Das Partikel-Beladungsmaß m_p_Ist, die Partikel-Änderungsgeschwindigkeit dm/dt, die Partikelfilter-Temperatur te_DPF, die Partikelfilter-Temperatur-Änderungsgeschwindigkeit dte_DPF/dt und der Partikelfilter-Temperatur-Gradient dte_DPF/dx werden einer Abgastemperatur-Sollwert-Festlegung 26 zur Verfügung gestellt, welche den Abgastemperatur-Sollwert te_vDPF_Soll bereitstellt.
  • Ein zweiter Summierer 27 ermittelt aus dem zweiten Temperatur-Messwert te_DPF_mess und der vom Kenngrößen-Modell 24 bereitgestellten Partikelfilter-Temperatur te_DPF einen Korrekturwert Korr, welcher dem Kenngrößen-Modell 24 zur Verfügung gestellt wird.
  • 2 zeigt einen Zusammenhang zwischen dem Partikel-Beladungsmaß m_p_Ist, der Partikel-Änderungsgeschwindigkeit dm/dt, der Partikelfilter-Temperatur te_DPF sowie der Partikelfilter-Temperatur-Änderungsgeschwindigkeit dte_DPF/dt und dem Abgastemperatur-Sollwert te_vDPF_Soll zu unterschiedlichen Zeitpunkten ti1, ti2, ti3, ti4, ti5 und ti6. Zum ersten Zeitpunkt ti1 liegt der Partikel-Startwert m_P_Start vor und der Abgastemperatur-Sollwert te_vDPF_Soll wird auf einem Temperatur-Startwert (570 °C) festgelegt. Zum sechsten Zeitpunkt ti6 steigt der Abgastemperatur-Sollwert te_vDPF_Soll auf einen Temperatur-Höchstwert (680 °C) an.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet folgendermaßen:
  • Die Kraftstoffsignal-Festlegung 21 ermittelt das Kraftstoffsignal m_K in Abhängigkeit vom Luftsignal ms_L, der Drehzahl n und dem Drehmoment-Sollwert Md_Soll. Das Luftsignal ms_L ist ein Maß für die von der Brennkraftmaschine 10 angesaugte Luft, wobei es sich um die Luftmasse oder die Luftmenge handeln kann. Der Drehmoment-Sollwert Md Soll wird von einer Stellung eines nicht näher gezeigten Fahrpedals eines ebenfalls nicht näher gezeigten Kraftfahrzeugs abgeleitet, in welchem die Brennkraftmaschine 10 als Antriebsmotor eingesetzt ist. Das Kraftstoffsignal m_K wird der Kraftstoff-Zumessung 21 zur Verfügung gestellt, welche die vorgegebene Kraftstoffmenge zum vorgegebenen Zeitpunkt einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine 10 zumisst.
  • Im Abgasbereich 13 der Brennkraftmaschine 10 ist das Partikelfilter 17 angeordnet, welches bedarfsweise von den eingelagerten Partikeln regeneriert wird. Ohne Konditionierung der Partikel mit beispielsweise einem Kraftstoff-Additiv liegt die Zündtemperatur für den Partikelabbrand bei ungefähr 550 °C. Auf diesen Temperatur-Startwert, im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 2 auf beispielsweise 570 °C, ist der Abgastemperatur-Sollwert m_p_Ist zum Starten der Regeneration festzulegen.
  • Vorgesehen ist eine Beheizung des Partikelfilters 17 durch eine gezielte Beeinflussung der Abgastemperatur te_vDPF_Ist stromaufwärts vor dem Partikelfilter 17. Die Beeinflussung kann dadurch erfolgen, dass ein oxidierbares Reagenzmittel in den Abgasbereich 13 stromaufwärts vor das Partikelfilter 17 eingebracht wird, wobei das Reagenzmittel mit vorhandenem Sauerstoff im Abgasbereich 13 exotherm reagiert. Als oxidierbares Reagenzmittel kann beispielsweise Kraftstoff vorgesehen sein.
  • Der Kraftstoff kann beispielsweise durch wenigstens eine Kraftstoff-Nacheinspritzung bereitgestellt werden. Das Maß für die Menge der Kraftstoff-Nacheinspritzung sowie der Zeitpunkt wird der Kraftstoff-Zumessung 21 mit dem Kraftstoff-Nacheinspritzsignal Po_I mitgeteilt. Alternativ oder zusätzlich kann die unmittelbare Einbringung des oxidierbaren Reagenzmittels in den Abgasbereich 13 mit der Reagenzmittel-Einbringung 14 vorgesehen sein. Das Maß für die einzubringende Menge und dem Zeitpunkt wird der Reagenzmittel-Einbringung 14 mit dem Reagenzmittelsignal HC_I mitgeteilt.
  • Das Reagenzmittel reagiert beispielsweise auf einer katalytisch wirkenden Fläche, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Katalysator 15 im Abgasbereich 13 vorgesehen ist. Beim Katalysator 15 kann es sich um einen vom Partikelfilter 17 getrennten Oxidations-Katalysator handeln. Gegebenenfalls kann der Katalysator 15 baulich mit dem Partikelfilter 17 vereinigt sein. Ein Maß für die Wärmemenge bzw. den sich ergebenden Abgastemperatur-Istwert te_vDPF_Ist kann gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik anhand des bekannten Maßes des in den Abgasbereich 13 eingebrachten Reagenzmittels und einem Maß für die Sauerstoff-Konzentration lam im Abgasbereich erhalten werden, wobei die Sauerstoff-Konzentration lam beispielsweise mit einem nicht näher gezeigten Lambdasensor oder anhand eines Modells ermittelt werden kann.
  • Vorzugsweise ist zur Erfassung des Abgastemperatur-Istwerts te_vDPF_Ist der erste Temperatursensor 16 vorgesehen, der dem Steuergerät 20 den ersten Temperatur-Messwert te_vDPF_mess als Maß für den Abgastemperatur-Istwert te_vDPF_Ist stromaufwärts vor dem Partikelfilter 17 zur Verfügung stellt.
  • Vorzugsweise wird der Abgastemperatur-Sollwert te_vDPF_Soll auf den vorgegebenen Wert geregelt. Der Temperatur-Regler 22 legt das Kraftstoff-Nacheinspritzsignal Po_I und/oder das Reagenzmittelsignal HC_I im Rahmen der gegebenenfalls vorgesehenen Regelung in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz dte fest, welche der erste Summierer 23 als Differenz zwischen dem vorgegebenen Abgastemperatur-Sollwert te_vDPF_Soll und dem Abgastemperatur-Istwert te_vDPF_Ist bereitstellt.
  • Der Abgastemperatur-Istwert te _vDPF_Ist kann anhand eines Abgastemperatur-Modells berechnet oder vorzugsweise mit dem ersten Temperatursensor 16 gemessen werden.
  • Der Abgastemperatur-Sollwert te_vDPF_Soll stromaufwärts vor dem Partikelfilter 17 wird von der Abgastemperatur-Sollwert-Festlegung 26 in Abhängigkeit von wenigstens einer Kenngröße des Partikelfilters 17 während der Regeneration festgelegt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Kenngröße zumindest ein Maß für den Partikel-Beladungszustand m_p_Ist und/oder zumindest ein Maß für die Partikelmassen-Änderungsgeschwindigkeit dm/dt und/oder zumindest ein Maß für die Partikelfilter-Temperatur teDPF und/oder zumindest ein Maß für die Partikelfilter-Temperatur-Änderungsgeschwindigkeit dte_DPF/dt und/oder zumindest ein Maß für den Partikelfilter-Temperatur-Gradienten dte_DPF/dx vorgesehen.
  • Prinzipiell könnte die wenigstens eine Kenngröße m_p_Ist, dm/dt, te_DPF, dte_DPF/dt, dte_DPF/dx gemessen werden. Zur Messung der Partikelfilter-Temperatur te_DPF kann der zweite Temperatursensor 18 vorgesehen sein, der als Maß für die Partikelfilter-Temperatur te_DPF das zweite Temperatur-Messsignal te_DPF_mess dem Steuergerät 20 zur Verfügung stellt.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird anstelle eines Messwerts wenigstens eine Kenngröße m_p_Ist, dm/dt, te DPF, dte_DPF/dt, dte _DPF/dx vorzugsweise mit dem Kenngrößen-Modell 24 aus vorhandenen bekannten Größen ermittelt.
  • Das Kenngrößen-Modell 24 berücksichtigt im gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest ein Maß für den Partikel-Startwert m_P_Start, der die Partikelmenge oder die Partikelmasse angibt, die zu Beginn der Regeneration im Partikelfilter 17 eingelagert ist. Der Partikel-Startwert m_P_Start wird von der Beladungszustands-Ermittlung 25 zur Verfügung gestellt, die beispielsweise im eingangs genannten Stand der Technik näher beschrieben ist.
  • Weiterhin wird vorzugsweise zumindest ein Maß für den Abgastemperatur-Istwert te_vDPF_Ist berücksichtigt. Vorzugsweise wird weiterhin zumindest ein Maß für den Abgasstrom ms_abg, der Abgas-Massenstrom oder der Abgas-Volumenstrom, berücksichtigt. Weiterhin wird vorzugsweise ein Maß für die Sauerstoff-Konzentration lam, beispielsweise ein Lambdasignal, berücksichtigt.
  • Das Kenngrößen-Modell 24 berücksichtigt die Reaktionskinetik der beteiligten Reaktionspartner. Als Reaktionspartner stehen zumindest die Partikel, die hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehen, sowie Sauerstoff zur Verfügung. Das Kenngrößen-Modell 24 kann insbesondere als Partikelabbrand-Modell angesehen werden. Die ermittelte Partikelfilter-Temperatur te_DPF sowie die Partikelmassen-Änderungsgeschwindigkeit werden um so höher sein, je höher der Partikel-Startwert m_P_Start, je höher der Abgastemperatur-Istwert te _vDPF_Ist, je niedriger der Abgasstrom ms_abg und je höher die Sauerstoff-Konzentration lam ist.
  • Der Partikel-Istwert m_p_Ist, der beispielsweise die Partikelanzahl oder die Partikelmasse widerspiegelt, kann beispielsweise aus einer Integration der Partikel-Änderungsgeschwindigkeit erhalten werden. Die Partikelfilter-Temperatur-Änderungsgeschwindigkeit dte_DPF/dt kann aus einer zeitlichen Ableitung der Partikelfilter-Temperatur te_DPF erhalten werden. Zur Ermittlung des Partikelfilter-Temperatur-Gradienten dte_DPF/dx ist die Kenntnis des Partikelfilter-Aufbaus erforderlich.
  • Eine Überwachung bzw. eine Korrektur des Kenngrößen-Modells 24 ist mit wenigstens dem einen Korrekturwert Korr möglich, welchen der zweite Summierer 27 als Differenz zwischen dem zweiten Temperatur-Messwert te_DPF­_mess, der ein Maß für die Partikelfilter-Temperatur te_DPF widerspiegelt, und der vom Kenngrößen-Modell ermittelten Partikelfilter-Temperatur te_DPF bereitstellt.
  • 2 zeigt einen möglichen zeitlichen Verlauf einer Festlegung des Abgastemperatur-Sollwerts te_vDPF_Soll in Abhängigkeit von der wenigstens einen Kenngröße m_p_Ist, dm/dt, te DPF, dte DPF/dt, dte DPF/dx.
  • Der Abgastemperatur-Sollwert te_vDPF_Soll beginnt zum ersten Zeitpunkt ti1, bei welchem der Partikel-Startwert m_P_Start vorliegt, mit einer Vorgabe des Temperatur-Startwerts von beispielsweise 570 °C, mindestens jedoch 550 °C, der Mindest-Starttemperatur für den Partikelabbrand. Sofern dem Kraftstoff der Brennkraftmaschine 10 ein Additiv beigemischt ist, sinkt die Mindest-Starttemperatur auf beispielsweise 400 °C.
  • Zum zweiten, dritten und vierten Zeitpunkt ti2, ti3, ti4 ist jeweils eine Erhöhung des Abgastemperatur-Sollwerts te_vDPF_Soll vorgesehen. Aufgrund beispielsweise einer drohenden unzulässig hohen Partikelfilter-Temperatur te_DPF, die das Kenngrößen-Modell 24 vor dem fünften Zeitpunkt ti5 ermittelt, wird der Abgastemperatur-Sollwert te_vDPF_Soll zum fünften Zeitpunkt ti5 abgesenkt.
  • Zum sechsten Zeitpunkt ti6 wird der Abgastemperatur-Sollwert te_vDPF_Soll auf den Temperatur-Höchstwert, beispielsweise 680 °C, angehoben, der im gezeigten Ausführungsbeispiel dem maximalen Vorgabewert entsprechen soll.
  • Anstelle der in 2 gezeigten diskontinuierlichen Temperaturänderungen kann ein kontinuierlicher Verlauf des vorzugebenden Abgastemperatur-Sollwerts te_vDPF_Soll vorgesehen sein.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben eines in einem Abgasbereich (13) einer Brennkraftmaschine (10) angeordneten Partikelfilters (17), welches bedarfsweise von den eingelagerten Partikeln (m_P_Ist) regeneriert wird, bei welchem das Partikelfilter (17) zur Regeneration durch Beeinflussung der Abgastemperatur (te_vDPF_ist) stromaufwärts vor dem Partikelfilter (17) beheizt wird, wobei die Abgastemperatur (te_vDPF_Ist) stromaufwärts vor dem Partikelfilter (17) auf einen vorgegebenen Abgastemperatur-Sollwert (te_vDPF_Soll) festgelegt wird und wobei der Abgastemperatur-Sollwert (te_vDPF_Soll) in Abhängigkeit von wenigstens einer Kenngröße (m_p_Ist, dm/dt, te_DPF, dte_DPF/dt, dte_DPF/dx) des Partikelfilters (17) während der Regeneration abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass als Kenngröße (m_p_Ist, dm/dt, te_DPF, dte_DPF/dt, dte_DPF/dx) ein Maß für die Partikelfilter-Temperatur-Änderungsgeschwindigkeit (dte_DPF/dt) vorgesehen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kenngröße (m_p_Ist, dm/dt, te_DPF, dte_DPF/dt, dte_DPF/dx) ein Maß für die eingelagerte Partikelmasse (m_p_Ist) und/oder ein Maß für die Partikel-Änderungsgeschwindigkeit (dm/dt) vorgesehen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgastemperatur-Sollwert (te_vDPF_Soll) durch wenigstens eine Kraftstoff-Nacheinspritzung in die Brennkraftmaschine (10) und/oder durch eine Einbringung eines Reagenzmittels in den Abgasbereich (13) der Brennkraftmaschine (10) beeinflusst wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgastemperatur-Istwert (te_vDPF_Ist) stromaufwärts vor dem Partikelfilter (17) gemessen und eine Regelung auf den vorgegebenen Abgastemperatur-Sollwert (te_vDPF_Soll) vorgenommen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß für die Kenngröße (m_p_Ist, dm/dt, te_DPF, dte_DPF/dt, dte_DPF/dx) in einem Kenngrößen-Modell (24) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kenngrößen-Modell (24) ein Maß für den Abgastemperatur-Istwert (te_vDPF_Ist) stromaufwärts vor dem Partikelfilter (17) und/oder ein Maß für den Abgasstrom (ms_abg) und/oder ein Maß für die Sauerstoff-Konzentration (Iam) im Abgas berücksichtigt.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Vergleich eines vom Kenngrößen-Modell (24) ermittelten Maßes für eine Partikelfilter-Temperatur (te_DPF) und einer gemessenen Partikelfilter-Temperatur (te_DPF_mess) ein Korrekturwert (Korr) zum Korrigieren des Kenngrößen-Modells (24) ermittelt wird.
  8. Vorrichtung zum Betreiben eines in einem Abgasbereich (13) einer Brennkraftmaschine (10) angeordneten Partikelfilters (17), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergerichtetes Steuergerät (20) vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (16) zum Erfassen des Abgastemperatur-Istwerts (te_vDPF_Ist) stromaufwärts vor dem Partikelfilter (17) vorgesehen ist.
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