DE102008000608A1 - Exhaust gas after treatment system i.e. particle filter, regenerating method for internal-combustion engine in vehicle, involves detecting beginning and temporal progress of regeneration process by temporal progress of parameters - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere eines Partikelfilters einer in einem Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.The Invention relates to a method for regenerating an exhaust aftertreatment system, in particular a particulate filter arranged in a vehicle Internal combustion engine according to the preamble of the independent Claim 1.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist zur Durchführung des Verfahrens.object The present invention also relates to a computer program a computer program product with a program code written on a Machine-readable carrier is stored for execution of the procedure.
Stand der TechnikState of the art
Ein
solches Verfahren ist beispielsweise aus der
Bei Hubkolbenverbrennungsmotoren, die elektronisch durch ein Motorsteuergerät gesteuert und geregelt werden, entstehen bei der Umsetzung der chemisch gebundenen Kraftstoffenergie in Wärme im Wesentlichen Schadstoffe in Form von Stickoxiden und Partikel.at Reciprocating internal combustion engines that are electronically controlled by an engine control unit be controlled and regulated, arise in the implementation of the chemical bonded fuel energy into heat essentially pollutants in the form of nitrogen oxides and particles.
Um Partikel aus dem Abgas herauszufiltern, sind bei derartigen Verbrennungsmotoren im Abgasstrang Partikelfilter vorgesehen, in denen die emittierten Partikel eingelagert werden. Ein großer Anteil der Partikel ist brennbar, insbesondere Partikel auf Kohlenstoffbasis. Diese werden im Allgemeinen als Ruß bezeichnet. Nach einer bestimmten Betriebszeit ist eine Regeneration des Partikelfilters not wendig, indem die eingelagerten Partikel oxidiert werden. Bei diesem Prozess wird Wärme freigesetzt. Die Wärmefreisetzung während der Regenerationsphasen muss kontrolliert und gesteuert erfolgen, da es ansonsten zu Temperaturspitzen im Partikelfilter kommen kann, die die Haltbarkeit und Gesamtfunktion des Partikelfilters nachteilig beeinträchtigen oder diesen sogar zerstören können. Aus diesem Grunde muss dafür Sorge getragen werden, dass eine gewisse Eingangstemperatur des Abgases in den Partikelfilter für die Oxidation der Partikel eingestellt wird. Hierzu sind beispielsweise abgastemperaturerhöhende Maßnahmen vorgesehen, beispielsweise eine Verschiebung des Einspritzbeginns der Haupteinspritzung nach spät oder die zusätzliche Kraftstoffeinspritzung im selben Arbeitszyklus nach der Haupteinspritzung als sogenannte Nacheinspritzung. Der Verlauf der Regeneration erfolgt zeitgesteuert, teilweise auf Basis einer Modellierung in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine.Around Filter out particles from the exhaust are in such internal combustion engines provided in the exhaust system particle filter in which the emitted Particles are stored. A large proportion of the particles is flammable, especially carbon-based particles. These are commonly referred to as soot. After a certain Operating time is a regeneration of the particulate filter neces- the embedded particles are oxidized. In this process will Heat released. The heat release during the regeneration phases must be controlled and controlled, otherwise there may be temperature peaks in the particle filter, the the durability and overall function of the particulate filter adversely affect or even destroy it. For this reason, care must be taken that a certain inlet temperature of the exhaust gas in the particulate filter is adjusted for the oxidation of the particles. For this are, for example, exhaust gas temperature-increasing measures provided, for example, a shift in the start of injection the main injection after late or additional Fuel injection in the same cycle after the main injection as so-called post-injection. The course of regeneration takes place Timed, partly based on a modeling in a control unit the internal combustion engine.
Aus
der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung
Mit Hilfe des Verfahrens ist es jedoch nicht ohne Weiteres möglich, den Beginn und den Verlauf der Regeneration festzustellen.With However, it is not easily possible to use the method to determine the beginning and the course of the regeneration.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsanlage der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass auch der Beginn und der Verlauf der Regeneration beurteilt werden kann.Of the The invention is therefore based on the object, a method for regenerating an exhaust aftertreatment system of the generic type in such a way that also the beginning and the course of the Regeneration can be assessed.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsanlage der eingangs beschriebenen Art gelöst mit den Merkmalen des Anspruch 1. Durch Erfassung einer den Druck stromaufwärts des Partikelfilters charakterisierenden Größe und einer die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases charakterisierenden Größe und die Erfassung des zeitlichen Verlaufs des Quotienten dieser Größen, ist es möglich, den Zeitpunkt des Brennbeginns exakt zu ermitteln. Hierdurch ist es auf besonders vorteilhafte Weise möglich, eine Regeneration mit größerer zeitlicher Präzision vorzunehmen und so Maßnahmen zum Schutz des Filtersubstrats des Partikelfilters zu ergreifen. Hierdurch kann trotz begrenzter Temperatur im Partikelfilter ein höherer Rußumsatz bei der Regeneration erreicht werden, woraus eine kürzere Regenerationsdauer resultiert und ein größerer zeitlicher Abstand zu einer folgenden Generation. Dies wiederum hat einen geringeren Kraftstoff-Mehrverbrauch zur Folge.These The object is achieved by a method for regenerating an exhaust aftertreatment system of Specially described with the features of the type described above Claim 1. By detecting a pressure upstream of the particle filter characterizing size and one characterizing the flow rate of the exhaust gas Size and recording of the time course the quotient of these sizes, it is possible to determine the time of the start of firing exactly. This is it is possible in a particularly advantageous manner, a regeneration to make with greater temporal precision and so measures to protect the filter substrate of the particulate filter to take. This allows, despite limited temperature in the particle filter achieved a higher soot turnover in the regeneration which results in a shorter regeneration period and a greater time interval to a following Generation. This in turn has a lower fuel consumption result.
Durch dieses Verfahren ist es auch möglich, den Ausfall oder Ungenauigkeiten des Temperatursensors vor dem Partikelfilter zu kompensieren. Durch eine exakte Bestimmung des Zeitpunkts des Brennbeginns, kann der zeitliche Abstand zu Beginn der gesteuerten Regeneration bei bekannter Temperatur minimiert werden. Je höher die gesteuerte Temperatur vor dem Filter ist, desto schneller kann eine Regeneration erfolgen. Mit einem geeigneten Modell kann darüber hinaus eine Hilfsgröße für einen ausgefallenen Temperatursensor vor dem Partikelfilter gebildet werden. Hierdurch können Fehlermeldungen reduziert werden, wodurch wiederum Beanstandungsraten und Gewährleistungskosten für ein Fahrzeug mit einem Partikelfilter vermindert werden.By this method it is also possible to compensate for the failure or inaccuracies of the temperature sensor before the particulate filter. By an exact determination of the time of the Start of burning, the time interval can be minimized at the beginning of the controlled regeneration at a known temperature. The higher the controlled temperature in front of the filter, the faster it can be regenerated. In addition, with a suitable model, an auxiliary variable for a failed temperature sensor can be formed in front of the particle filter. This can reduce error messages, which in turn reduces complaint rates and warranty costs for a vehicle with a particulate filter.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung des Brennbeginns und des Verlaufs der Regeneration können auch Störgrößen berücksichtigt werden, welche auf anderem Wege nicht unmittelbar gemessen werden können. Beispielsweise kann die Menge und die Art der am Ruß angelagerten Kohlenwasserstoffe durch den Motorbetrieb oder den Motorverschleiß erheblich variieren. Hierdurch verändert sich auch der Zeitpunkt und das Temperaturniveau des Brennbeginns.By the inventive method for detecting the Burning and the course of regeneration can also Disturbances are taken into account, which can not be measured directly by other means. For example, the amount and type of deposited on the soot Hydrocarbons by the engine operation or the engine wear significantly vary. This also changes the time and the temperature level of the start of burning.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Vorteile des Verfahrens sind Gegenstand der jeweils auf den unabhängigen Anspruch 1 rückbezogenen abhängigen Unteransprüche.advantageous Embodiments and other advantages of the method are the subject each dependent on the independent claim 1 dependent Dependent claims.
So werden vorteilhafterweise sowohl das den Druck kennzeichnende Signal als auch das die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases kennzeichnende Signal über der Zeit oder über der Drehzahl des Verbrennungsmotors gefiltert.So are advantageously both the pressure characterizing signal as well as the flow velocity of the exhaust gas characterizing Signal over time or over the speed of the Internal combustion engine filtered.
Bevorzugt werden die erste und die zweite Zeitableitung der gefilterten Signale über der Zeit erfasst und gespeichert.Prefers The first and second time derivatives of the filtered signals are transmitted over the time captured and saved.
Aus dem gefilterten Drucksignal und dem gefilterten Signal der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases wird der Start und der Verlauf des Rußabbrandes der Regeneration ermittelt. Dabei können die folgenden Kriterien alternativ eingesetzt werden:
- – das Erreichen des Wertes null der ersten Ableitung bei negativem Wert der zweiten Ableitung als Identifikation eines Maximums;
- – das Überschreiten eines Schwellenwertes des Absinkens des Signals, das die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases charakterisiert, über der Zeit. Dies entspricht dem Überschreiten des Schwellenwerts der ersten Ableitung;
- – ein vorgebbarer Schwellenwert der zweiten Zeitableitung des die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases charakterisierenden Signals über der Zeit wird als Maß für den Zeitpunkt des Überschreitens einer Änderung der Strömungsgeschwindigkeit herangezogen;
- – ein Extremwert der zweiten Ableitung des die Strömungsgeschwindigkeit charakterisierenden Signals über der Zeit wird als Maß für den Zeitpunkt der größten Änderungsgeschwindigkeit herangezogen;
- – arithmetische Kombination der vorgenannten Größen, auch unter Einbeziehung ihres zeitlichen Verlaufs.
- - reaching the value zero of the first derivative with a negative value of the second derivative as identification of a maximum;
- - Overshooting a threshold value of the falling of the signal, which characterizes the flow velocity of the exhaust gas, over time. This corresponds to exceeding the threshold of the first derivative;
- A prescribable threshold value of the second time derivative of the signal characterizing the flow velocity of the exhaust gas over time is used as a measure for the time of exceeding a change in the flow velocity;
- - An extreme value of the second derivative of the flow rate characterizing signal over time is used as a measure of the time of the greatest rate of change;
- - arithmetic combination of the aforementioned quantities, including their time course.
Bevorzugt wird der ermittelte Brennbeginn der Regeneration und der Verlauf des Rußabbrandes zur genauen zeitlichen Steuerung von Maßnahmen zur Verlangsamung oder Beschleunigung des Rußabbrandes genutzt. Dabei werden Regenerationsvorgänge verzögert, vorgezogen und/oder verkürzt oder abgebrochen.Prefers becomes the determined burning start of the regeneration and the course Rußabbrandes for precise timing of measures for Slowing down or accelerating Rußabbrandes used. Regeneration processes are delayed, brought forward and / or shortened or canceled.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, das Verfahren nach einer Vorsteuerung in dem Zeitfenster einzusetzen, in dem die Regenerationssteuerung des Motorsteuergeräts den Brennbeginn erwartet. Dies ermöglicht die Begrenzung auf ein engeres Zeitfenster nach der Vorsteuerung und dient so zur Einsparung von Rechner- und den Speicherressourcen im Steuergerät des Verbrennungsgeräts.According to one advantageous embodiment is provided, the method according to a Use feedforward control in the time window in which the regeneration control of the engine control unit expects to start burning. this makes possible the limitation to a narrower time window after the precontrol and thus saves on computer and storage resources in the control unit of the combustion device.
Schließlich kann das Verfahren auch zur Modellierung der Temperatur vor dem Partikelfilter herangezogen werden.After all The method can also be used to model the temperature before Particle filter are used.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description explained in more detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention
Der
Strömungswiderstand führt bei der Durchströmung
des Partikelfilters
Bei
dem Steuergerät
Im Übrigen
ist das Steuergerät
Zur Überprüfung
der Beladung des Partikelfilters
Wird
jedoch der Schwellenwert überschritten, das heißt übersteigt
der Differenzdruck dp den Schwellenwert S1 und/oder die Strömungsgeschwindigkeit
des Abgases vA einen entsprechenden Schwellenwert, schließt
sich an den Schritt
Zur Erhöhung der Abgastemperatur kommen frühe, verbrennende oder angelagerte Nacheinspritzungen, eine Spätverschiebung der Haupteinspritzung und eine Ansaugluftdrosselung oder eine Erhöhung der Abgasrückführrate in Frage. Kombinationen dieser Maßnahmen sind ebenfalls möglich. Alternativ oder ergänzend kommen auch späte Nacheinspritzungen in Frage, die durch Oxidation des im Brennraum nicht mehr verbrannten Kraftstoffs in einem Oxidationskatalysator zu einer weiteren Abgastemperaturerhöhung führen.In order to increase the exhaust gas temperature, early, burning or accumulated post-injections, a retardation of the main injection and an intake air throttling or an increase in the exhaust gas recirculation rate come into question. Combinations of these measures are also possible. As an alternative or in addition, late postinjections come into question which, due to the oxidation of the fuel which is no longer burned in the combustion chamber, can be combined in one Oxidizing catalyst lead to a further increase in exhaust gas temperature.
Um
auch bei ungünstigen Umgebungsbedingungen eine zuverlässige
Regeneration des Partikelfilters
Um
nun den genauen Brennbeginn des Rußabbrandes und den Verlauf
des Rußabbrandes zu bestimmen, ist gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, in Schritt
In
Schritt
- – das Erreichen des Wertes null der ersten Ableitung Z1 dieser Größen bei negativen Wert der zweiten Ableitung Z2 als Identifikation eines Maximums;
- – das Überschreiten eines Schwellenwerts des Absinkens dieser Größen über der Zeit als Identifikation eines Schwellenwerts der ersten Ableitung Z1;
- – das Erreichen eines Schwellenwerts der zweiten Zeitableitung Z2 dieser Größen über der Zeit als Maß für den Zeitpunkt des Überschreitens einer zeitlichen Änderung dieser Größen;
- – ein Extremwert der zweiten Ableitung Z2 dieser Größen über der Zeit als Maß für den Zeitpunkt der größten zeitlichen Änderung und
- – arithmetische Kombination aus den oben genannten Größen auch unter Einbeziehung ihres zeitlichen Verlaufs.
- - reaching the value zero of the first derivative Z1 of these quantities at negative value of the second derivative Z2 as an identification of a maximum;
- The exceeding of a threshold value of the decrease of these quantities over time as identification of a threshold of the first derivative Z1;
- - reaching a threshold of the second time derivative Z2 of these quantities over time as a measure of the time of exceeding a temporal change of these quantities;
- - An extreme value of the second derivative Z2 of these variables over time as a measure of the time of the largest temporal change and
- - Arithmetic combination of the above variables including their time course.
In
Schritt
Das Verfahren kann optional nach einer Vorsteuerung eingesetzt werden, in dem Zeitfenster, in dem eine Regenerationssteuerung des Motorsteuergeräts den Brennbeginn erwartet. Die Begrenzung auf ein engeres Zeitfenster nach der Vorsteuerung ermöglicht die Einsparung von Rechner- und Speicherressourcen im Motorsteuergerät.The Method can optionally be used after a pilot control, in the time window in which a regeneration control of the engine control unit expected to start burning. The limitation to a narrower time window after pre-control, the saving of computer and memory resources in the engine control unit.
Darüber
hinaus können der Brennbeginn und der Verlauf des Rußabbrandes
genutzt werden, um einen Ausfall des Temperatursensors
Das
vorstehend beschriebene Verfahren kann beispielsweise als Computerprogramm
auf einem Rechengerät, insbesondere dem Steuergerät
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- 2008-03-11 DE DE102008000608A patent/DE102008000608A1/en not_active Withdrawn
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