DE102006033567B4 - Method for determining the triggering point in time for triggering the regeneration process for regenerating a particle filter - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Bestimmen des Auslösezeitpunktes eines Regenerationsprozesses zum Regenerieren eines in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eingeschalteten Partikelfilters mit folgenden Schritten:- Bestimmen des aktuellen Rußbeladungszustandes des Partikelfilters,- Vergleichen des ermittelten Beladungszustandes mit einem Kennfeld, aufgebaut aus Daten, die bei unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine die für ein Regenerationsprozess mit hinreichendem Regenerationserfolg notwendige Rußbeladung darstellen,- Setzen eines Flag „Beladungszustand OK“, wenn die aktuell ermittelte Rußbeladung größer oder gleich der durch das Kennfeld geforderten Mindestrußbeladung ist und- wenn das Flag „Beladungszustand OK“ gesetzt ist, Bestimmen des voraussichtlichen Regenerationserfolges, wenn im Zeitpunkt dieser Bestimmung in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine der Regenerationsprozess ausgelöst werden würde, und Setzen eines Flag „Regeneration Start“, wenn der voraussichtliche Regenerationserfolg hinreichend ist.Method for determining the triggering time of a regeneration process for regenerating a particle filter switched on in the exhaust system of an internal combustion engine with the following steps: - determining the current soot loading condition of the particle filter, - comparing the determined loading condition with a map, constructed from data which, in different operating states of the internal combustion engine, represent a regeneration process with sufficient regeneration success, necessary soot loading, - setting a flag "loading condition OK" if the currently determined soot loading is greater than or equal to the minimum soot loading required by the map and - if the flag "loading condition OK" is set, determining the probable regeneration success, if at the time of this determination, depending on the current operating state of the internal combustion engine, the regeneration process would be triggered, and setting a "Regeneration Start" flag, if the probable regeneration success is sufficient.

Description

Die Erfindung betriff ein Verfahren zum Bestimmen des Auslösezeitpunktes des Regenerationsprozesses zum Regenerieren eines in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eingeschalteten Partikelfilters.The invention relates to a method for determining the triggering point in time of the regeneration process for regenerating a particle filter connected to the exhaust line of an internal combustion engine.

Zur Reduzierung des Partikelausstoßes, insbesondere eines Rußaussto-ßes, werden in den Abgasstrang von Dieselmotoren Partikelfilter eingeschaltet. Beim Betrieb des Dieselmotors akkumulieren auf der Filteroberfläche des Partikelfilters sukzessive Rußpartikel. Zum Regenerieren eines solchen Partikelfilters ist bekannt, den Ruß mittels eines Rußabbrandes und somit durch Oxidation zu beseitigen. Ein solcher Rußabbrand tritt dann selbsttätig ein, wenn die den Partikelfilter anströmende Abgastemperatur höher ist als die Zündtemperatur des Rußes. Zum Absenken der Rußzündtemperatur werden Kraftstoffadditive verwendet. Die Abgastemperatur überschreitet in aller Regel dann die Rußzündtemperatur, wenn der Dieselmotor über eine gewisse Zeitdauer hinweg unter einer bestimmten Last arbeitet, beispielsweise bei einer zügigen Fahrt. Um eine Regeneration des Partikelfilters auch in solchen Betriebszuständen zu ermöglichen, in denen die Abgastemperatur geringer ist als die Rußzündtemperatur, werden aktive Regenerationsprozesse eingesetzt. Dieses erfolgt durch Zuführen thermischer Energie, etwa über thermoelektrische Heizelemente oder durch Eindüsen von Kraftstoff in den Abgasstrom. Damit eine bestimmungsgemäße Regeneration des Partikelfilters durch Rußabbrand erfolgen kann, ist es erforderlich, dass der Partikelfilter eine bestimmte Rußbeladung aufweist. Ist die auf dem Partikelfilter akkumulierte Rußmenge zu gering, kann dieses zu einem unvollständigen, ungleichmäßigen Rußabbrand führen.In order to reduce particle emissions, particularly soot emissions, particle filters are installed in the exhaust system of diesel engines. When the diesel engine is in operation, soot particles gradually accumulate on the filter surface of the particle filter. In order to regenerate such a particle filter, it is known to eliminate the soot by burning off the soot and thus by oxidation. Such a soot burn-off occurs automatically when the exhaust gas temperature flowing onto the particle filter is higher than the ignition temperature of the soot. Fuel additives are used to lower the soot ignition temperature. The exhaust gas temperature usually exceeds the soot ignition temperature when the diesel engine is operated under a certain load for a certain period of time, for example when driving at high speed. Active regeneration processes are used to enable regeneration of the particulate filter even in those operating states in which the exhaust gas temperature is lower than the soot ignition temperature. This is done by supplying thermal energy, for example via thermoelectric heating elements or by injecting fuel into the exhaust gas flow. In order for the particle filter to be regenerated as intended by burning off soot, it is necessary for the particle filter to have a specific soot load. If the amount of soot accumulated on the particulate filter is too small, this can lead to incomplete, uneven soot burn-off.

Aus DE 199 45 372 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Regenation eines Partikelfilters bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Regeneration des Partikelfilters durchgeführt, sofern eine eine Regenerationsnotwendigkeit beschreibende Zustandskennzahl überschritten und zwischen zwei Grenzwerten liegt.Out of DE 199 45 372 A1 a method for controlling a regeneration of a particle filter is known. In this method, the particle filter is regenerated if a condition indicator describing a need for regeneration is exceeded and lies between two limit values.

DE 198 38 032 B4 betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters, bei welchem Verfahren die Regeneration in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Partikelfilters durchgeführt wird und dabei solange durchgeführt wird, bis der normierte Abgasgegendruck kleiner als der Grenzkennwert des normierten Abgasgegendruckes ist. DE 198 38 032 B4 relates to a method for regenerating a particle filter, in which method the regeneration is carried out as a function of the loading state of the particle filter and is carried out until the normalized exhaust gas back pressure is less than the limit value of the normalized exhaust gas back pressure.

Ausgehend von dem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren dergestalt weiterzubilden, dass die vorstehend zu DE 199 45 372 A1 aufgezeigten Nachteile vermieden sind, mithin für eine über die Querschnittsfläche gleichmäßige Regeneration des Partikelfilters Sorge getragen ist.Based on the discussed prior art, the invention is therefore based on the object of further developing the method mentioned in such a way that the above DE 199 45 372 A1 identified disadvantages are avoided, thus is taken care of a uniform regeneration of the particle filter over the cross-sectional area.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Verfahren mit folgenden Schritten:

  • - Bestimmen des aktuellen Rußbeladungszustandes des Partikelfilters,
  • - Vergleichen des ermittelten Beladungszustandes mit einem Kennfeld, aufgebaut aus Daten, die bei unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine die für ein Regenerationsprozess mit hinreichendem Regenerationserfolg notwendige Rußbeladung darstellen,
  • - Setzen eines Flag „Beladungszustand OK“, wenn die aktuell ermittelte Rußbeladung größer oder gleich der durch das Kennfeld geforderten Mindestrußbeladung ist und
  • - wenn das Flag „Beladungszustand OK“ gesetzt ist, Bestimmen des voraussichtlichen Regenerationserfolges, wenn im Zeitpunkt dieser Bestimmung in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine der Regenerationsprozess ausgelöst werden würde, und Setzen eines Flag „Regeneration Start“, wenn der voraussichtliche Regenerationserfolg hinreichend ist.
This object is achieved by a generic method mentioned at the beginning with the following steps:
  • - Determination of the current soot loading status of the particle filter,
  • - Comparing the determined loading condition with a map, built up from data that represent the soot loading necessary for a regeneration process with sufficient regeneration success in different operating states of the internal combustion engine,
  • - Setting a flag "loading status OK" if the currently determined soot load is greater than or equal to the minimum soot load required by the map and
  • - if the flag "loading condition OK" is set, determining the expected regeneration success if the regeneration process would be triggered at the time of this determination depending on the current operating state of the internal combustion engine, and setting a flag "regeneration start" if the expected regeneration success is sufficient .

Unter dem Begriff „Flag“ ist im Rahmen dieser Ausführungen ein Statusindikator oder jedes damit gleichwertige Element zu verstehen, dass zumindest zwei Zustände aufweist. Die Zustände sind aus dem Flag abrufbar. In the context of these statements, the term “flag” is to be understood as meaning a status indicator or any element which is equivalent thereto and which has at least two states. The states can be called up from the flag.

Bei diesem Verfahren wird in einem ersten Schritt der Rußbeladungszustand des Partikelfilters ermittelt und ein Flag „Beladungszustand OK“ gesetzt, wenn die aktuell ermittelte Rußbeladung größer oder gleich einer vordefinierten Rußmindestbeladung ist. Grundsätzlich ist es für das Verfahren unerheblich, in welcher Art der Rußbeladungszustand ermittelt wird. Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem der Rußbeladungszustand in Abhängigkeit von der Drehzahl, dem Drehmoment der Brennkraftmaschine, beispielsweise des Dieselmotors und dem Abgasgegendruck ermittelt wird und die ermittelte Größe mit einem aus diesen Daten aufgebauten Kennfeld verglichen wird. In dem Kennfeld ist die eine Mindestbeladung darstellende Größe in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine dargestellt. Eine Bestimmung der Rußbeladung des Partikelfilters gemäß diesem Verfahren kann bei beliebigem Betriebszustand des Dieselmotors durchgeführt werden. Vorteilhafterweise werden die dynamischen Größen nur dann für eine Beladungszustandsermittlung ausgewertet, wenn diese sich innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls nicht oder nur in vorgegebenen Grenzen geändert haben. Somit erfolgt eine Rußbeladungsbestimmung bei diesem Verfahren dann, wenn innerhalb der vorgegebenen Grenzen die Brennkraftmaschine quasi stationär betrieben wird. Zum Aufbau des Kennfeldes sind die notwendigen Daten ebenfalls bei quasi stationären Zuständen der Brennkraftmaschine ermittelt worden sind.In this method, the soot loading condition of the particle filter is determined in a first step and a flag "Loading status OK" is set if the currently determined soot loading is greater than or equal to a predefined minimum soot loading. In principle, it is irrelevant for the method in which way the soot load condition is determined. A method is preferred in which the soot load condition is determined as a function of the speed, the torque of the internal combustion engine, for example the diesel engine, and the exhaust gas back pressure, and the variable determined is compared with a characteristic map constructed from this data. The variable that represents a minimum load is shown in the characteristic diagram as a function of different operating states of the internal combustion engine. A determination of the soot loading of the particle filter according to this method can be carried out in any operating state of the diesel engine. Advantageously, the dynamic variables are only evaluated for determining the loading state if these have not changed within a specified time interval or have only changed within specified limits. In this method, the soot load is determined when the internal combustion engine is operated in a quasi-stationary manner within the specified limits. The necessary data for the construction of the characteristics map have also been determined in quasi-stationary states of the internal combustion engine.

Ist im Rahmen des Schrittes der Beladungszustandserfassung das Flag „Beladungszustand OK“ gesetzt worden, erfolgt in einem zweiten Schritt eine Bestimmung des voraussichtlichen Regenerationserfolges in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Damit ein Rußabbrand hinreichend vollständig erfolgt, wird der aktuelle Betriebszustand der Brennkraftmaschine berücksichtigt, und zwar vorteilhafterweise ausgewertet im Hinblick auf abgasbezogene Kennwerte. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt eine Auswertung von dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine wiedergebenden Größen im Hinblick auf den Sauerstoffgehalt im Abgasstrom und die Temperatur des Abgasstroms. Vorzugsweise werden diese beiden Variablen zueinander gewichtet, wobei der Sauerstoffgehalt im Abgasstrom stärker bewertet wird als die Temperatur des Abgasstromes. Gleichwohl soll die Temperatur des Abgasstromes nicht gänzlich unberücksichtigt bleiben. Das Flag „Regeneration Start“ wird gesetzt, wenn aufgrund des aktuellen Betriebszustandes, dargestellt beispielsweise durch die Drehzahl und das Drehmoment in Abhängigkeit von der ermittelten Rußbeladung im Abgasstrom geeignete Rußabbrandbedingungen (Sauerstoffgehalt, Temperatur) herrschen. Das Flag „Regeneration Start“ wird somit dann gesetzt, wenn die aktuellen Betriebsbedingungen des Dieselmotors für einen hinreichen erfolgreichen Rußabbrand geeignet sind. In Kombination mit den vorgenannten, aus dem Abgasmassenstrom, gewonnenen Kennwerte oder auch unabhängig hiervon können demselben Zweck dienende Kennwerte auch dem der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenstrom entnommen werden. Ist neben dem Flag „Beladungszustand OK“ auch das Flag „Regeneration Start“ gesetzt, kann der Regenerationsprozess ausgelöst werden, beispielsweise durch Bestromen einen thermoelektrischen, dem Partikelfilter zugeordneten Heizelementes.If the “loading state OK” flag was set as part of the step of determining the loading state, the probable success of regeneration is determined in a second step as a function of the current operating state of the internal combustion engine. To ensure that soot is burned off sufficiently completely, the current operating state of the internal combustion engine is taken into account, specifically advantageously evaluated with regard to exhaust-gas-related characteristic values. According to a preferred embodiment, variables reflecting the operating state of the internal combustion engine are evaluated with regard to the oxygen content in the exhaust gas flow and the temperature of the exhaust gas flow. These two variables are preferably weighted in relation to one another, with the oxygen content in the exhaust gas flow being rated more highly than the temperature of the exhaust gas flow. Nevertheless, the temperature of the exhaust gas flow should not remain completely unconsidered. The "Regeneration Start" flag is set when suitable soot burn-off conditions (oxygen content, temperature) prevail based on the current operating status, represented for example by the speed and the torque depending on the soot load determined in the exhaust gas flow. The "Regeneration Start" flag is thus set when the current operating conditions of the diesel engine are suitable for sufficiently successful soot burn-off. In combination with the aforementioned characteristic values obtained from the exhaust gas mass flow or also independently thereof, characteristic values serving the same purpose can also be taken from the air mass flow supplied to the internal combustion engine. If the “Regeneration Start” flag is also set in addition to the “Load status OK” flag, the regeneration process can be triggered, for example by energizing a thermoelectric heating element assigned to the particulate filter.

Eine Auslösung des Regenerationsprozesses kann an das Setzen eines oder mehrerer weiterer Flags gebunden sein, etwa eines Flags, welches auf „Regeneration Start“ gesetzt ist, wenn aufgrund des Betriebsprofils der Brennkraftmaschine ein ausgelöster Regenerationsprozess mit hinreichend hoher Wahrscheinlichkeit vollständig durchgeführt werden kann. Mit diesem weiteren Flag soll gewährleistet werden, dass ein ausgelöster Regenerationsprozess auch hinsichtlich seiner zeitlichen Dauer vollständig durchgeführt werden kann und mit einiger Wahrscheinlichkeit innerhalb der für eine Regeneration benötigten Dauer, die Brennkraftmaschine nicht abgeschaltet wird.A triggering of the regeneration process can be linked to the setting of one or more other flags, such as a flag that is set to "Regeneration Start" if, based on the operating profile of the internal combustion engine, a triggered regeneration process can be carried out completely with a sufficiently high probability. This additional flag is intended to ensure that a triggered regeneration process can also be carried out completely with regard to its duration and that the internal combustion engine will not be switched off with some probability within the period required for regeneration.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

  • 1: ein Kennfeld darstellend eine für das Auslösen einer Regeneration notwendige Mindestbeladung eines Partikelfilters in Abhängigkeit unterschiedlicher Betriebszustände eines Dieselmotors,
  • 2: das Diagramm der 1 mit einem weiteren, die Maximalbeladung des Partikelfilters darstellenden Kennfeld und
  • 3 : der zum Bestimmen des voraussichtlichen Regenerationserfolges in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand des Dieselmotors betrachtete Ausschnitt des Motorkennfeldes mit beispielhaft darin eingetragenen relativen Beladungszustandsgrößen.
The invention is described below using an exemplary embodiment with reference to the accompanying figures. Show it:
  • 1 : a map showing a minimum load of a particle filter required for triggering regeneration depending on different operating states of a diesel engine,
  • 2 : the diagram of 1 with a further map showing the maximum load of the particle filter and
  • 3 : the section of the engine map considered to determine the probable success of regeneration as a function of the current operating state of the diesel engine, with relative load state variables entered therein as examples.

Zum Bestimmen des Auslösezeitpunktes zum Auslösen einer Regeneration eines in den Abgasstrang eines Dieselmotors eingeschalteten Partikelfilters wird im laufenden Betrieb des Dieselmotors in zeitlichen Abständen der Rußbeladungszustand des Partikelfilters bestimmt. Über diese Variable „Rußbeladungszustand“ erfolgt eine Bestimmung der Zweckmäßigkeit sowie der Notwendigkeit, einen Regenerationsprozess zum Regenerieren des Partikelfilters auszulösen. Der Rußbeladungszustand des Partikelfilters wird bei diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung einer Lastgröße, der Drehzahl sowie des Abgasgegendruckes im anströmseitigen Abschnitt des Abgasstranges vor dem Partikelfilter ermittelt. Als lastabhängige Größe kann beispielsweise das Drehmoment oder die Abgastemperatur verwendet werden. Im Folgenden wird als lastabhängige Größe das Drehmoment verwendet. In die Auswertung gehen die ermittelten Werte dann ein, wenn sich diese innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls nicht oder nur in vorgegebenen Grenzen geändert haben. Durch diese Maßnahme soll ausgeschlossen werden, dass eine Auswertung der vorgenannten Größen im Zusammenhang mit einer Bestimmung des Rußbeladungszustandes bei einem zu dynamischen Betrieb des Dieselmotors erfolgt. Vielmehr ist vorgesehen, ein Messergebnis dann auszuwerten, wenn zumindest angenähert stationäre Messbedingungen gegeben sind. Genügen die in einem vorgegebenen Zeitintervall, erfassten Messwerte den an die Änderungen gemachten Voraussetzungen, wird das Drehmoment, der Abgasgegendruck und die Drehzahl erfasst bzw. die kontinuierlich diesbezüglich erfassten Werte gehen in die Auswertung ein. Ausgewertet werden die ermittelten Größen durch Vergleich derselben mit einem Kennfeld. Durch das Kennfeld wird der minimale Beladungszustand des Partikelfilters in unterschiedlichen Betriebszuständen dargestellt. Ein solches Kennfeld eines bestimmten, in den Abgasstrang eines Dieselmotors eingeschalteten Partikelfilters ist in 1 dargestellt. Aufgebaut ist das Kennfeld aus denselben Variablen, die zum Ermitteln des aktuellen Rußbeladungszustandes des Partikelfilters erfasst werden. In dem in 1 dargestellten Kennfeld sind in der x-y-Ebene das Drehmoment (y-Achse) sowie die Drehzahl des Dieselmotors (x-Achse) aufgetragen. Auf der z-Achse ist der Abgasgegendruck als Maß für die Rußbeladung des Partikelfilters aufgetragen. Die zum Aufbau des Kennfeldes benötigten Daten sind bei einem stationären bzw. quasi stationären Betrieb des Dieselmotors ermittelt worden und in dem Steuergerät zum Durchführen des Verfahrens in einem Speicher abgelegt. Das Kennfeld variiert bezüglich seiner z-Werte bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Dieselmotors.To determine the triggering point in time for triggering regeneration of a particle filter connected to the exhaust system of a diesel engine, the soot loading condition of the particle filter is determined at time intervals during operation of the diesel engine. This variable “soot loading status” is used to determine the expediency and necessity of triggering a regeneration process to regenerate the particulate filter. In this exemplary embodiment, the soot loading state of the particle filter is determined using a load variable, the speed and the exhaust gas back pressure in the inflow-side section of the exhaust line in front of the particle filter. The torque or the exhaust gas temperature, for example, can be used as a load-dependent variable. In the following, the torque is used as a load-dependent variable. The determined values are then included in the evaluation if they have not changed within a specified time interval or have only changed within specified limits. This measure is intended to prevent the aforementioned variables from being evaluated in connection with a determination of the soot loading state when the diesel engine is operated too dynamically. Rather, provision is made for a measurement result to be evaluated when at least approximately stationary measurement conditions are given. If the measured values recorded in a predetermined time interval meet the requirements made for the changes, the torque, the exhaust gas back pressure and the speed are recorded or the values recorded continuously in this regard are included in the evaluation. evaluated the quantities determined are determined by comparing them with a map. The characteristic map shows the minimum charge level of the particle filter in different operating states. Such a map of a specific particulate filter connected to the exhaust system of a diesel engine is in 1 shown. The map is made up of the same variables that are used to determine the current soot load status of the particle filter. in the in 1 The map shown shows the torque (y-axis) and the speed of the diesel engine (x-axis) on the xy plane. The exhaust back pressure is plotted on the z-axis as a measure of the soot loading of the particle filter. The data required to set up the characteristics map have been determined during steady-state or quasi-steady-state operation of the diesel engine and are stored in a memory in the control unit for carrying out the method. The map varies with respect to its z-values under different operating conditions of the diesel engine.

Verglichen werden die aktuell erfassten Betriebsgrößen (Drehmoment, Drehzahl, Abgasgegendruck) mit dem in 1 gezeigten Kennfeld. Befindet sich der aktuell ermittelte Beladungszustand des Partikelfilters auf dem Kennfeld oder oberhalb desselben, ist eine ausreichende Rußbeladung des Partikelfilters gegeben, um ein Regenerationsprozess bezogen auf den Beladungszustand erfolgreich durchführen zu können. Systemseitig wird ein erstes Flag gesetzt, nämlich das Flag „Beladungszustand OK“.The currently recorded operating variables (torque, speed, exhaust back pressure) are compared with the in 1 map shown. If the currently determined loading condition of the particle filter is on the map or above it, the particle filter is sufficiently loaded with soot to be able to successfully carry out a regeneration process based on the loading condition. A first flag is set on the system side, namely the “load status OK” flag.

Um Fehlbestimmungen zu reduzieren, kann es vorgesehen sein, dass das Flag „Beladungszustand OK“ erst dann gesetzt wird, wenn zwei oder mehrere aufeinander folgende aktuelle Beladungszustandsbestimmungen zu dem demselben Ergebnis geführt haben.In order to reduce erroneous determinations, it can be provided that the “loading status OK” flag is only set when two or more consecutive current loading status determinations have led to the same result.

Das Flag „Beladungszustand OK“ wird wieder gelöscht, wenn der Beladungszustand eine Größe erreicht hat, bei der ein Rußabbrand nicht mehr aktiv ausgelöst werden soll. 2 zeigt ein oberhalb des Kennfeldes der 1 mit der Mindestbeladung ein Kennfeld mit der Maximalbeladung des Partikelfilters.The "Loading status OK" flag is deleted again when the loading status has reached a level at which soot burn-off should no longer be actively triggered. 2 shows a above the map of 1 with the minimum load a map with the maximum load of the particle filter.

Ausgelöst wird der Regenerationsprozess jedoch nicht allein auf Grundlage des gesetzten Flag „Beladungszustand OK“. Ausgelöst wird der Regenerationsprozess in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Bestimmung des voraussichtlichen Regenerationserfolges, und zwar in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand des Dieselmotors. Damit soll gewährleistet werden, dass der für die Regeneration des Partikelfilters durchgeführte Rußabbrand mit hinreichendem Erfolg durchgeführt wird. Die ermittelten aktuellen Betriebszustandsgrößen des Dieselmotors - Drehmoment und Drehzahl - werden, wenn das Flag „Beladungszustand OK“ gesetzt ist, zusätzlich auf den voraussichtlichen Regenerationserfolg, wenn dieser im Zeitpunkt der Bestimmung ausgelöst werden würde, ausgewertet. Diese Auswertung erfolgt anhand eines Kennfeldes, in dem ein Ausschnitt des Motorkennfeldes betrachtet wird. Das Kennfeld wird bestimmt durch solche Betriebszustandsgrößen des Dieselmotors, die einen Rückschluss auf den Regenerationserfolg haben. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden zu diesem Zweck der Sauerstoffgehalt im Abgasstrom sowie die Temperatur des Abgasstromes verwendet, wobei diese beiden Größen zueinander gewichtet sind. Eine Gewichtung dieser beiden Kennwerte erfolgt zugunsten des Sauerstoffgehaltes. 3 zeigt ein solches Kennfeld. Die Kennwerte - Sauerstoffgehalt, Temperatur - sind zugunsten des Sauerstoffgehaltes gewichtet. Aufgetragen in dem Kennfeld sind Isolinien, die eine Regenerationsfreigabe bei einer bestimmten Rußbeladung des Partikelfilters darstellen. Parallel bzw. in etwa parallel zu den Isolinien verhält sich der sich aller Voraussicht nach einstellende Regenerationserfolg. Dieser ist am rechten Rand des Kennfeldes - also bei höheren Drehzahlen und mittlerer Last - am besten und bei geringer Drehzahl und geringer Last am ungünstigsten.However, the regeneration process is not triggered solely on the basis of the "load status OK" flag that has been set. The regeneration process is triggered depending on the result of the determination of the probable success of regeneration, namely depending on the current operating status of the diesel engine. This is to ensure that the soot burn-off carried out for the regeneration of the particle filter is carried out with sufficient success. The determined current operating state variables of the diesel engine - torque and speed - are also evaluated for the probable regeneration success if this would be triggered at the time of the determination, if the flag "loading state OK" is set. This evaluation is based on a map, in which a section of the engine map is considered. The map is determined by those operating state variables of the diesel engine that allow conclusions to be drawn about the success of the regeneration. In the exemplary embodiment described, the oxygen content in the exhaust gas flow and the temperature of the exhaust gas flow are used for this purpose, these two variables being weighted in relation to one another. These two parameters are weighted in favor of the oxygen content. 3 shows such a map. The characteristic values - oxygen content, temperature - are weighted in favor of the oxygen content. Isolines are plotted in the characteristic map, which represent a regeneration enable at a specific soot loading of the particulate filter. The regeneration success that is likely to occur parallel or approximately parallel to the isolines. This is best on the right-hand edge of the map - i.e. at higher speeds and medium load - and most unfavorable at low speeds and low load.

Das weitere Flag „Regeneration Start“ wird gesetzt, wenn nach vorherigem Setzen des Flag „Beladungszustand OK“ die aktuelle Drehzahl und das Drehmoment ein solches Verhältnis zueinander aufweisen, dass der ermittelte Wert jeweils rechts von der den zuvor ermittelten Beladungszustand wiedergebenden Isolinie liegt. Es wird dann davon ausgegangen, dass die für den angestrebten Regenerationserfolg notwendigen Bedingungen im Abgasstrang herrschen.The additional “Regeneration Start” flag is set if, after the “Loading state OK” flag was previously set, the current engine speed and the torque are in such a relationship to one another that the determined value is to the right of the isoline reflecting the previously determined loading state. It is then assumed that the conditions necessary for the desired regeneration success prevail in the exhaust system.

Das in 3 dargestellte Kennfeld verdeutlicht die weitere durch dieses Verfahren verfolgte Strategie. Mit zunehmender Rußbeladung wird das Flag „Regeneration Start“ auch dann gesetzt, wenn nur mit einem mäßigen Regenerationserfolg zu rechnen ist. Dieses erfolgt vor dem Hintergrund, dass ein Rußabbrand vermieden werden soll, wenn der Partikelfilter einen hohen oder zu hohen Beladungszustand aufweist, bei dem ein Rußabbrand zu einer Überhitzung des Partikelfilters führen könnte. Man wird das Verfahren daher so betreiben, dass das Flag „Regeneration Start“ bezogen auf den Beladungszustand des Partikelfilters so früh wie möglich gesetzt wird.This in 3 The map shown clarifies the further strategy pursued by this method. With increasing soot loading, the "Regeneration Start" flag is also set if only moderate regeneration success is to be expected. This is done against the background that soot burn-off is to be avoided if the particle filter has a high or excessively high loading state, in which soot burn-off could lead to overheating of the particle filter. The method will therefore be operated in such a way that the "Regeneration Start" flag is set as early as possible in relation to the loading status of the particle filter.

Die in die Auswertung einfließenden Größen sind abhängig von dem Dieselmotor und dem verwendeten Partikelfilter. Die Abhängigkeit von dem Partikelfilter schließt nicht nur seine Materialabhängigkeit, sondern auch seine Größe ein. Bei dem beispielhaft beschriebenen Verfahren wird das Flag „Beladungszustand OK“ gesetzt, wenn der Partikelfilter bezogen auf den zum Durchführen einer Regeneration gestatteten Rußbeladungszustand von 75% erreicht hat. Gelöscht wird dieses Flag, wenn der Beladungszustand 100% überschreitet.The variables included in the evaluation depend on the diesel engine and the particle filter used. Dependence on the particle filter does not only include its material dependency but also its size. In the method described by way of example, the flag “loading status OK” is set when the particle filter has reached a soot loading status of 75% in relation to the soot loading status permitted for carrying out a regeneration. This flag is deleted when the load exceeds 100%.

Ist das Flag „Regeneration Start“ gesetzt, kann der Regenerationsprozess des Partikelfilters ausgelöst werden, und zwar durch Zuführen thermischer Energie, wobei dieses bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel mittels eines thermoelektrischen Heizelementes erfolgt. Gleichermaßen kann ein solcher Regenerationsprozess beispielsweise auch durch Eindüsen von Kraftstoff in den Abgasstrang ausgelöst werden, wenn dem Partikelfilter ein Oxidationskatalysator vorgeschaltet ist.If the “Regeneration Start” flag is set, the regeneration process of the particulate filter can be triggered by supplying thermal energy, which in the exemplary embodiment described takes place by means of a thermoelectric heating element. Equally, such a regeneration process can also be triggered, for example, by injecting fuel into the exhaust line if an oxidation catalytic converter is connected upstream of the particle filter.

In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass nach Setzen des Flags „Regeneration Start“, welches voraussetzt, dass zuvor das Flag „Beladungszustand OK“ gesetzt worden ist, der eigentliche Regeneration Start davon abhängig ist, dass ein oder mehrere weitere Flags den Start des Regenerationsprozesses frei geben. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt der Regenerationsstart erst dann, wenn nach Setzen des Flags „Regeneration Start“ aufgrund des Betriebsprofils der Brennkraftmaschine mit hinreichend hoher Wahrscheinlichkeit ein ausgelöster Regenerationsprozess auch hinsichtlich seines zeitlichen Ablaufes vollständig durchgeführt werden kann. In besonders einfacher Weise lässt sich ein solches Fahrprofil mit folgenden Schritten erstellen:

  • - Auswerten der nach einem Motorstopp zurückliegenden Motorbetriebszeit in Bezug auf Zeitpunkte oder -intervalle, in denen der Prozess hätte ausgelöst werden können und/oder in denen der Prozess nicht hätte ausgelöst werden sollen,
  • - Speichern des Auswerteergebnisses,
  • - Addieren des Auswerteergebnisses des nächsten Motorbetriebzeitintervalls zu dem gespeicherten Auswerteergebnis und Speichern desselben als kumuliertes Auswerteergebnis, wobei unter Verwendung des kumulierten Auswerteergebnisses als Summand dieser Schritt für alle weiteren Motorbetriebszeitintervallauswertungen durchgeführt wird und
  • - Setzen eines Flag „Prozessstart“ oder „Prozesssperre“ während einer laufenden Motorbetriebszeit in Abhängigkeit von dem aktuellen Zeitpunkt innerhalb der laufenden Betriebszeit und der diesem Zeitpunkt entsprechenden Information aus dem kumulierten Auswerteergebnis.
In a further development of the method, it is provided that after setting the "Regeneration Start" flag, which requires that the "Loading State OK" flag has been set beforehand, the actual start of regeneration depends on one or more other flags indicating the start of the release the regeneration process. According to a preferred embodiment, the regeneration does not start until after setting the “Regeneration Start” flag due to the operating profile of the internal combustion engine with a sufficiently high probability that a triggered regeneration process can also be completed in terms of its timing. Such a driving profile can be created in a particularly simple manner with the following steps:
  • - Evaluation of the engine operating time after an engine stop in relation to points in time or intervals in which the process could have been triggered and/or in which the process should not have been triggered,
  • - save the evaluation result,
  • - Adding the evaluation result of the next engine operating time interval to the stored evaluation result and storing the same as a cumulative evaluation result, this step being carried out for all further engine operating time interval evaluations using the cumulative evaluation result as a summand and
  • - Setting a "process start" or "process lock" flag during an ongoing engine operating time depending on the current point in time within the current operating time and the information from the cumulative evaluation result corresponding to this point in time.

Bei diesem Verfahren werden die jeweils nach einem Motorstopp (Motor aus) zurückliegenden Motorbetriebszeiten rückschauend ausgewertet und zwar dahingehend, in welchen Zeitpunkten der jeweils gewünschte Prozess hätte unter Berücksichtigung seiner Prozessdauer ausgelöst werden können und in welchen nicht. Durch Aufsummieren der den einzelnen Zeitpunkten bzw. Zeitabschnitten zugeordneten Ergebnisse über die zurückliegenden Motorbetriebszeiten erhält man ein Fahrprofil, in dem diejenigen Zeitpunkte bzw. Zeitabschnitte in Abhängigkeit von dem Fahrverhalten des Fahrers und der jeweils benötigten Prozessdauer definiert werden, in denen der Prozess hätte gestartet und vollständig durchgeführt werden können. Betrachtet wird bei der Auswertung grundsätzlich die gesamte einem Motorstopp vorausgegangene Motorbetriebszeit. Dabei wird man in aller Regel eine Auswertung dergestalt vornehmen, dass ausgehend von dem jeweiligen Motorstopp zurückreichend diejenigen Zeitpunkte negativ beurteilt werden, in denen ein Regeneration Start und ein Ablauf des Prozesses nicht mehr möglich gewesen wäre. Die übrigen Zeitpunkte oder Zeitabschnitte der vorangegangenen Motorbetriebszeit erhalten einen positiven Wert. Wäre der Prozess in den Zeitpunkten mit positivem Wert gestartet worden, wäre der Prozess vollständig durchlaufen worden. Durch Addieren der Auswerteergebnisse der einzelnen nacheinander stattfindenden Motorbetriebszeiten erhält man ein über die einzelnen Motorbetriebszeiten kumuliertes Auswerteergebnis. Anhand der Werte der jedem Zeitabschnitt zugeordneten positiven und negativen Zähler stellt dieses einen Wert für die Wahrscheinlichkeit dar, dass der in diesem Zeitabschnitt ausgelöste Prozess vollständig durchgeführt werden kann oder nicht. Diese Bewertung erfolgt typischerweise anhand eines vorgegebenen Schwellwertes, der vorliegen muss, damit das Flag auf „Prozessstart“ gestellt werden kann. Anderenfalls nimmt dieses Flag den Wert „Prozesssperre“ ein. Der Schwellwert ist üblicherweise durch die Differenz zwischen dem Positivzähler und dem Negativzähler eines Zeitpunktes bzw. innerhalb eines Zeitintervalls definiert. Auf diese Weise lassen sich Fahrmuster in einfacher Art erzeugen und auswerten.In this method, the engine operating times after an engine stop (engine off) are evaluated retrospectively to determine at which points in time the desired process could have been triggered, taking into account its process duration, and at which times it could not. By summing up the results assigned to the individual points in time or periods of time over the past engine operating times, a driving profile is obtained in which those points in time or periods of time are defined depending on the driving behavior of the driver and the required process duration in which the process would have started and was complete can be carried out. In principle, the entire engine operating time preceding an engine stop is considered in the evaluation. As a rule, an evaluation is carried out in such a way that, starting from the respective engine stop, those points in time are evaluated negatively at which a start of regeneration and a sequence of the process would no longer have been possible. The remaining points in time or time segments of the preceding engine operating time receive a positive value. If the process had been started in the times with a positive value, the process would have been run through completely. By adding the evaluation results of the individual engine operating times that take place one after the other, an evaluation result is obtained that is cumulated over the individual engine operating times. Based on the values of the positive and negative counters assigned to each time segment, this represents a value for the probability that the process triggered in this time segment can be carried out completely or not. This evaluation is typically based on a specified threshold value, which must be present so that the flag can be set to "process start". Otherwise, this flag assumes the value "process lock". The threshold value is usually defined by the difference between the positive counter and the negative counter at a point in time or within a time interval. In this way, driving patterns can be generated and evaluated in a simple manner.

In einer Erweiterung dieses Verfahrensschrittes erfolgt eine Auswertung in Abhängigkeit von der Abgastemperatur. Ist die Abgastemperatur beispielsweise relativ niedrig, wird für einen Rußabbrand eine längere Zeit benötigt als mit einer höheren Abgastemperatur. Eine Auswertung bei niedrigerer Abgastemperatur der nach einem Motorstopp zurückliegenden Motorbetriebszeit erfolgt mit der Maßgabe, dass von dem Motorstopp zurückreichend eine größere Zeitspanne negativ beurteilt werden wird, wohingegen bei einer höheren Abgastemperatur die ausgehend von dem Motorstopp zurückliegende, negativ zu bewertende Zeit bzw. beobachtete Zeitintervalle geringer ist.In an extension of this method step, an evaluation is carried out as a function of the exhaust gas temperature. For example, if the exhaust gas temperature is relatively low, a longer time is required for burning off the soot than with a higher exhaust gas temperature. An evaluation at a lower exhaust gas temperature of the engine operating time after an engine stop is carried out with the proviso that a longer period of time reaching back from the engine stop will be assessed negatively, whereas at a higher exhaust gas temperature the past starting from the engine stop, time to be evaluated negatively or observed time intervals is lower.

Claims (10)

Verfahren zum Bestimmen des Auslösezeitpunktes eines Regenerationsprozesses zum Regenerieren eines in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eingeschalteten Partikelfilters mit folgenden Schritten: - Bestimmen des aktuellen Rußbeladungszustandes des Partikelfilters, - Vergleichen des ermittelten Beladungszustandes mit einem Kennfeld, aufgebaut aus Daten, die bei unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine die für ein Regenerationsprozess mit hinreichendem Regenerationserfolg notwendige Rußbeladung darstellen, - Setzen eines Flag „Beladungszustand OK“, wenn die aktuell ermittelte Rußbeladung größer oder gleich der durch das Kennfeld geforderten Mindestrußbeladung ist und - wenn das Flag „Beladungszustand OK“ gesetzt ist, Bestimmen des voraussichtlichen Regenerationserfolges, wenn im Zeitpunkt dieser Bestimmung in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine der Regenerationsprozess ausgelöst werden würde, und Setzen eines Flag „Regeneration Start“, wenn der voraussichtliche Regenerationserfolg hinreichend ist.Method for determining the triggering point in time of a regeneration process for regenerating a particle filter connected to the exhaust system of an internal combustion engine, with the following steps: - Determination of the current soot loading status of the particle filter, - Comparing the determined loading condition with a map, built up from data that represent the soot loading necessary for a regeneration process with sufficient regeneration success in different operating states of the internal combustion engine, - Setting a flag "loading status OK" if the currently determined soot load is greater than or equal to the minimum soot load required by the map and - if the flag "loading condition OK" is set, determining the expected regeneration success if the regeneration process would be triggered at the time of this determination depending on the current operating state of the internal combustion engine, and setting a flag "regeneration start" if the expected regeneration success is sufficient . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rußbeladungserfassung unter Verwendung einer oder mehrerer lastabhängiger Größen der Brennkraftmaschine erfolgt.procedure after claim 1 , characterized in that the soot loading is detected using one or more load-dependent variables of the internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rußbeladungserfassung nur dann durchgeführt wird, wenn die zumindest eine lastabhängige Größe sich innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls nicht oder nur innerhalb vordefinierter Grenzen geändert hat.procedure after claim 2 , characterized in that a soot loading detection is only carried out if the at least one load-dependent variable has not changed within a predetermined time interval or has only changed within predefined limits. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als lastabhängige Größe das Drehmoment und/oder die Abgastemperatur, der anströmseitig vor dem Partikelfilter herrschende Abgasgegendruck zusammen mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine ausgewertet werden.procedure after claim 2 or 3 , characterized in that the torque and/or the exhaust gas temperature, the exhaust gas back pressure prevailing on the inflow side in front of the particle filter are evaluated together with the speed of the internal combustion engine as a load-dependent variable. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der voraussichtliche Regenerationserfolg anhand von aus dem der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenstrom und/oder dem Abgasmassenstrom gewonnener Kennwerte bestimmt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the probable regeneration success is determined on the basis of characteristic values obtained from the air mass flow supplied to the internal combustion engine and/or the exhaust gas mass flow. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Kennwerte der Sauergehalt im Abgasstrom und die Temperatur des Abgasstroms verwendet werden.procedure after claim 5 , characterized in that the acid content in the exhaust gas flow and the temperature of the exhaust gas flow are used as characteristic values. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennwerte zueinander gewichtet ausgewertet werden.procedure after claim 6 , characterized in that the characteristic values are weighted relative to one another. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flag „Beladungszustand OK“ gelöscht wird, wenn die aktuell ermittelte Rußbeladung größer ist als ein vorgegebener Schwellwert.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the flag "load status OK" is deleted when the currently determined soot load is greater than a predetermined threshold. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Setzen des Flag „Regeneration Start“ ein Auslösen des Regenerationsprozesses abhängig von dem Zustand eines oder mehrerer weiterer Flags ist.Procedure according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that after setting the flag "Regeneration Start" triggering the regeneration process is dependent on the state of one or more other flags. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Flag auf „Prozessstart“ gesetzt ist, wenn aufgrund des Betriebsprofils der Brennkraftmaschine ein ausgelöster Regenerationsprozess mit hinreichend hoher Wahrscheinlichkeit vollständig durchgeführt werden kann.procedure after claim 9 , characterized in that the further flag is set to "process start" when, based on the operating profile of the internal combustion engine, a triggered regeneration process can be carried out completely with a sufficiently high probability.
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