DE102008023397B4

DE102008023397B4 - Verfahren und Systeme zur Regeneration elektrisch beheizter Partikelfilter für Hybridfahrzeuge

Info

Publication number: DE102008023397B4
Application number: DE102008023397A
Authority: DE
Inventors: Eugene V. Pinckney Gonze; Michael J. Howell Paratore Jr.
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2028-05-14
Also published as: US7810318B2; CN101311506B; CN101311506A; US20080282674A1; DE102008023397A1

Abstract

Steuersystem zum Steuern einer Regeneration eines Partikelfilters (34) für ein Hybridfahrzeug (10), umfassend:
ein Regenerationsmodul (80), das elektrischen Strom zu dem Partikelfilter (34) steuert, um eine Regeneration einzuleiten;
ein Brennkraftmaschinensteuermodul (84), das den Betrieb einer Brennkraftmaschine (12) des Hybridfahrzeugs (10) beruhend auf der Steuerung des elektrischen Stroms zu dem Partikelfilter (34) steuert; und
ein Ausbreitungsmodul (86), das einen Ausbreitungsstatus (94) der Verbrennung von Partikelmaterial in dem Partikelfilter (34) schätzt und wobei das Regenerationsmodul (80) beruhend auf dem Ausbreitungsstatus (94) ermittelt, dass die Regeneration vollständig ist.

Description

Erklärung von Regierungsrechten
Diese Erfindung wurde gemäß U. S. Regierungsauftrag Nr. DE-FC-04-03 AL67635 mit dem Energieministerium (DoE) entwickelt. Die U. S.-Regierung hat gewisse Rechte an dieser Erfindung.
Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren und Systeme zum Beheizen von Partikelfiltern in Hybridfahrzeugen.
Hintergrund
Die Angaben in diesem Abschnitt sehen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung vor und stellen eventuell nicht den Stand der Technik dar.
Dieselbrennkraftmaschinen weisen aufgrund eines erhöhten Verdichtungsverhältnisses und einer höheren Energiedichte von Dieselkraftstoff typischerweise einen höheren Wirkungsgrad als Benzinbrennkraftmaschinen auf. Ein Dieselverbrennungszyklus erzeugt Partikel, die typischerweise von einem Partikelfilter (PF), der in dem Abgasstrom angeordnet ist, aus Dieselabgas gefiltert werden.
Im Laufe der Zeit wird der PF voll und die zurückgehaltenen Dieselpartikel müssen entfernt werden. Während einer Regeneration werden die Dieselpartikel in dem PF verbrannt. Manche Regenerationsverfahren entzünden Partikelmaterial, das sich an der Vorderseite des PF befindet, mittels eines Vorderflächen-Heizelements. Die Regeneration von in dem PF vorhandenem Partikelmaterial wird dann unter Verwenden der Wärme, die durch die Verbrennung von nahe der beheizten Stirnseite des PF vorhandenen Partikelmaterials erzeugt wird, oder durch das durch den PF tretende erwärmte Abgas verwirklicht.
Die Patentschrift US 4,505,726 offenbart eine elektrische Heizvorrichtung zum Regenerieren eines Partikelfilters, die auf einer Widerstandsbeschichtung beruht, welche auf den Partikelfilter aufgebracht ist.
In der Patentschrift US 4,516,993 ist eine elektrische Heizvorrichtung zum Regenerieren eines Partikelfilters offenbart, die auf Drahtschlingen beruht, welche an einem Ende des Partikelfilters angebracht sind.
In der Patentschrift DE 603 04 322 T2 ist ein Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters für einen Verbrennungsmotor offenbart, bei dem die in dem Partikelfilter abgelagerten Rußteilchen mittels keramischer Heizelemente entzündet werden, um so eine sich selbstständig ausbreitende Verbrennung einzuleiten. Um den Einfluss von Drehzahlschwankungen auf die Ausbreitung der Verbrennung gering zu halten, werden die Heizelemente nur bei Betriebsbedingungen mit niedrigem Motordrehmoment aktiviert.
Bei dem in der Patentanmeldung WO 02/101208 A1 offenbarten Verfahren wird die Regeneration eines Dieselpartikelfilters durch eine elektrische Heizvorrichtung und bei Bedarf zusätzlich durch Drosseln der Luftzufuhr des Verbrennungsmotors eingeleitet.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2006 044 503 A1 offenbart ein Regenerationsverfahren für Dieselpartikelfilter, bei dem die Rußpartikel in einem zu regenerierenden Filter durch Aktivieren einer elektrischen Widerstandsheizung entzündet werden. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer wird die Widerstandsheizung ausgeschaltet und die Regeneration wird ausschließlich durch die exotherme Verbrennung des Rußes aufrechterhalten.
Manche Hybridfahrzeuge umfassen Dieselbrennkraftmaschinen in der Konfiguration ihres Antriebsstrangs. Zum Maximieren von Kraftstoffwirtschaftlichkeit implementieren die Hybridfahrzeuge eine Start-Stopp-Betriebsart, bei der die Dieselbrennkraftmaschine zeitweilig während des Fahrzyklus abgeschaltet wird. Während dieser Zeit lässt der Abgasstrom durch den PF nach. Um den PF effizient zu regenerieren ist eine Steuerstrategie erforderlich.
Zusammenfassung
Demgemäß wird ein Steuersystem zum Steuern einer Regeneration eines Partikelfilters für ein Hybridfahrzeug vorgesehen. Das System umfasst im Allgemeinen ein Regenerationsmodul, das zum Einleiten einer Regeneration elektrischen Strom zu dem Partikelfilter steuert. Ein Steuermodul der Brennkraftmaschine steuert den Betrieb einer Brennkraftmaschine des Hybridfahrzeugs beruhend auf der Steuerung des elektrischen Stroms zu dem Partikelfilter. Ein Ausbreitungsmodul schätzt einen Ausbreitungsstatus der Verbrennung von Partikelmaterial in dem Partikelfilter und das Regenerationsmodul ermittelt beruhend auf dem Ausbreitungsstatus, dass die Regeneration vollständig ist.
Bei anderen Merkmalen wird ein Verfahren zum Steuern einer Regeneration eines Partikelfilters für ein Hybridfahrzeug vorgesehen. Das Verfahren umfasst im Allgemeinen: Einleiten einer Regeneration durch Steuern von elektrischem Strom zu dem Partikelfilter; Ermitteln einer Temperatur des Partikelfilters; Starten einer Brennkraftmaschine des Hybridfahrzeugs beruhend auf der Temperatur des Partikelfilters; und Schätzen eines Ausbreitungsstatus beruhend auf einer Temperatur der Verbrennung des Partikelmaterials und der Strömung von Abgas, wobei das Steuern der Strömung von Abgas auf dem Ausbreitungsstatus beruht.
Weitere Anwendungsgebiete gehen aus der hierin vorgesehenen Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele lediglich dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung beschränken sollen.
Zeichnungen
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung und sollen nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise beschranken.
1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Hybridfahrzeugs, das einen Partikelfilter und ein Partikelfilterregenerationssystem nach verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung umfasst.
2 ist eine Querschnittansicht eines beispielhaften Wandstrom-Monolith-Partikelfilters.
3 umfasst perspektivische Ansichten beispielhafter Vorderflächen von Partikelfiltern, welche verschiedene Muster von Widerstandspfaden veranschaulichen.
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorderfläche des beispielhaften Partikelfilters und eines beispielhaften Heizvorrichtungseinsatzes.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des beispielhaften Partikelfilters von 2 einschließlich einer leitfähigen Beschichtung.
6 ist ein Datenflussdiagramm, das ein beispielhaftes Partikelfilterregenerationssystem für Hybridfahrzeuge nach verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Partikelfilterregenerationsverfahren für Hybridfahrzeuge nach verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Eingehende Beschreibung
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, die Anwendung oder die Nutzungsmöglichkeiten zu beschränken. Es versteht sich, dass in den gesamten Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen. Wie hier verwendet bezieht sich der Begriff Modul auf eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Unter Bezug nun auf 1 ist ein beispielhaftes Hybridfahrzeug 10, das ein Dieselbrennkraftmaschinensystem 11 umfasst, gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Es versteht sich, dass das Dieselbrennkraftmaschinensystem 11 lediglich beispielhafter Natur ist und dass das hierin beschriebene Partikelfilterregenerationssystem für Hybridfahrzeuge in verschiedenen Brennkraftmaschinensystemen umgesetzt sein kann, die einen Partikelfilter anwenden. Solche Brennkraftmaschinensysteme können Brennkraftmaschinensysteme mit Benzindirekteinspritzung und Brennkraftmaschinensysteme mit homogener Kompressionszündung umfassen, sind aber nicht hierauf beschränkt. Zur Erleichterung der Erläuterung wird die Offenbarung im Zusammenhang mit einem Dieselbrennkraftmaschinensystem erläutert. Wie nachvollziehbar ist, können die Partikelfilterregenerationsverfahren und -systeme der vorliegenden Offenbarung in verschiedenen Reihen- und Parallel-Hybridfahrzeugen umgesetzt werden. Für beispielhafte Zwecke werden die Partikelfilterregenerationsverfahren und -systeme der vorliegenden Offenbarung im Zusammenhang mit einem Parallel-Hybridfahrzeug erläutert.
Das in 1 gezeigte Hybridfahrzeug 10 umfasst ein turboaufgeladenes Dieselbrennkraftmaschinensystem 11. Das turboaufgeladene Dieselbrennkraftmaschinensystem 11 umfasst eine Brennkraftmaschine 12, die ein Luft- und Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein (nicht dargestelltes) Getriebe anzutreiben. Das (nicht dargestellte) Getriebe kann entweder ein Automatik- oder ein Schaltgetriebe sein, das von der Brennkraftmaschine 12 durch einen entsprechenden Drehmomentwandler oder eine entsprechende Kupplung (nicht dargestellt) angetrieben wird. Luft tritt durch Hindurchtreten durch einen Luftfilter 15 in das System ein. Die Luft tritt durch Strömen durch einen Luftfilter 15 in das System ein. Luft dringt durch den Luftfilter 15 und wird in einen Turbolader 18 gesaugt. Der Turbolader 18 verdichtet die in das System 11 eintretende Frischluft. Je größer die Verdichtung der Luft allgemein ist, umso größer ist die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 12. Die verdichtete Luft tritt dann durch einen Luftkühler 20, bevor sie in einen Ansaugkrümmer 22 eintritt.
Luft in dem Ansaugkrümmer 22 wird in Zylinder 26 verteilt. Obwohl vier Zylinder 26 dargestellt sind, versteht sich, dass die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung in Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern ausgeführt sein können, einschließlich, aber nicht ausschließlich bei 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und 12 Zylindern. Es versteht sich auch, dass die Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung in einer V-Zylinderkonfiguration ausgeführt sein können. Kraftstoff wird durch Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 28 in die Zylinder 26 eingespritzt. Wärme von der verdichteten Luft zündet das Luft-/Kraftstoff-Gemisch. Eine Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemischs erzeugt Abgas. Das Abgas tritt aus den Zylindern 26 in die Abgasanlage ein.
Die Abgasanlage umfasst einen Abgaskrümmer 30, einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 32 und einen Partikelfilter (PF) 34. Optional führt ein AGR-Ventil (nicht gezeigt) einen Teil des Abgases wieder in den Ansaugkrümmer 22 zurück. Der Rest des Abgases wird in den Turbolader 18 geleitet, um eine Turbine anzutreiben. Die Turbine erleichtert die Verdichtung der von dem Luftfilter 15 aufgenommenen Frischluft. Das Abgas strömt aus dem Turbolader 18 durch den DOC 32 und den PF 34. Der DOC 32 oxidiert das Abgas auf der Grundlage des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses nach der Verbrennung. Das Ausmaß der Oxidation erhöht die Temperatur des Abgases. Der PF 34 empfangt Abgas von dem DOC 32 und filtert jegliche in dem Abgas vorhandene Partikel heraus.
Das Hybridfahrzeug 10 umfasst weiterhin eine Elektromaschine 36 und eine Stromquelle 46. Die Elektromaschine 36 arbeitet in einer Motorbetriebsart oder einer Generatorbetriebsart. Bei Arbeiten in der Motorbetriebsart wird die Elektromaschine 36 von der Stromquelle 46 betrieben. Bei Arbeiten in der Motorbetriebsart liefert die Elektromaschine 36 positives Drehmoment, das die Brennkraftmaschine 12 unterstützt oder das (nicht dargestellte) Getriebe antreibt. Bei Arbeiten in der Generatorbetriebsart erzeugt die Elektromaschine 36 elektrische Energie zum Laden der Stromquelle 46. Die Elektromaschine 36 kann durch die Brennkraftmaschine 12 oder durch das (nicht dargestellte) Getriebe angetrieben werden. Wie sich versteht, kann die Stromquelle 46 andere Fahrzeugkomponenten zusätzlich zur Elektromaschine 36 antreiben.
Ein Steuermodul 44 steuert die Brennkraftmaschine und die PF-Regeneration auf der Grundlage verschiedener erfasster und/oder modellierter Informationen und der Partikelfilterregenerationsverfahren und -systeme der vorliegenden Offenbarung. In verschiedenen Ausführungsformen erzeugt ein Abgastemperatursensor 47 ein Abgastemperatursignal beruhend auf einer Temperatur des Abgases. Ein Luftmengenmesser 48 erzeugt ein Abgasluftsignal beruhend auf Luft, die in die Brennkraftmaschine 12 eindringt oder diese verlässt. Ein Strom- und/oder Spannungssensor 49 erzeugt ein Strom- und/oder Spannungssignal beruhend auf der elektrischen Spannung und/oder dem elektrischen Strom, die von der Stromquelle 46 zu dem PF 34 geliefert werden. Ein Sauerstoffsensor 51 erzeugt ein Sauerstoffgehaltsignal beruhend auf einem Sauerstoffgehalt in dem Abgas.
Im Allgemeinen empfängt das Steuermodul 44 die Signale und schätzt die Beladung des PF 34. Wenn die geschätzte Beladung einen Grenzwert erreicht (zum Beispiel 5 Gramm/Liter Partikelmaterial) und die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist, wird über die Stromquelle 46 elektrischer Strom zum PF 34 geleitet, um den Regenerationsprozess einzuleiten. Die Dauer des Regenerationsprozesses variiert auf der Grundlage der Menge an Partikelmaterial in dem PF 34. Es wird erwartet, dass der Regenerationsprozess zwischen 1–6 Minuten dauern kann. Elektrischer Strom wird jedoch nur während eines anfänglichen Teils des Regenerationsprozesses angelegt. Genauer gesagt erwärmt die elektrische Energie die Fläche des PF 34 für eine Schwellendauer (z. B. 1–2 Minuten). Sobald die Fläche ausreichend erwärmt ist, wird die Brennkraftmaschine 12 eingeschaltet und von der Brennkraftmaschine 12 strömendes und durch die Vorderfläche tretendes Abgas wird erwärmt. Der Rest des Regenerationsprozesses wird unter Verwendung der Wärme, die durch Verbrennung von Partikelmaterial, das nahe der erwärmten Fläche des PF 34 vorhanden ist, oder durch das durch den PF hindurchtretende erwärmte Abgas verwirklicht.
Unter speziellem Bezug auf 2 ist der PF 34 vorzugsweise eine Monolith-Partikelfalle und umfasst abwechselnd geschlossene Zellen/Kanäle 50 und geöffnete Zellen/Kanäle 52. Die Zellen/Kanäle 50, 52 weisen typischerweise rechteckige Querschnitte auf und verlaufen axial durch das Teil hindurch. Wände 58 des PF 34 umfassen vorzugsweise eine poröse keramische Bienenwabenwand aus Cordieritmateial. Es versteht sich, dass innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung ein beliebiges keramisches Wabenmaterial in Erwägung gezogen wird. Benachbarte Kanäle sind abwechselnd an jedem Ende verstopft, wie bei 56 gezeigt ist. Dies zwingt das Dieselaerosol durch die porösen Substratwände hindurch, welche als ein mechanischer Filter wirken. Partikelmaterial wird in den geschlossenen Kanälen 50 abgelagert, und Abgas tritt durch die geöffneten Kanäle 52 aus. Partikel 59 strömen in den PF 34 und werden darin festgehalten.
Zu Regenerationszwecken ist ein Gitter 64, das ein elektrisches Widerstandsmaterial umfasst, an der vorderen Außenfläche befestigt, die als die Vorderfläche des PF 34 bezeichnet wird. Elektrischer Strom wird dem Widerstandsmaterial zugeführt, um thermische Energie zu erzeugen. Es versteht sich, dass eine Dickschichterwärmungstechnologie verwendet werden kann, um das Gitter 64 an dem PF 34 zu befestigen. Zum Beispiel kann ein Heizmaterial, wie zum Beispiel Silber oder Nichrom, aufgetragen und dann geätzt oder mit einer Maske auf die Vorderfläche des PF 34 aufgebracht werden. Bei verschiedenen anderen Ausführungsformen besteht das Gitter 64 aus einem elektrischen Widerstandsmaterial, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl, und ist mit Hilfe von Klebstoff oder Presspassung an dem PF 34 befestigt.
Es versteht sich auch, dass das Widerstandsmaterial wie in 3 gezeigt in verschiedenen Einzel- oder Mehrfachpfadmustern aufgebracht sein kann. Segmente aus Widerstandsmaterial können entfernt werden, um die Bahnen zu erzeugen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein perforierter Heizvorrichtungseinsatz 70 wie in 4 gezeigt an der Vorderfläche des PF 34 befestigt sein. Bei jeder der oben erwähnten Ausführungsformen trägt das Abgas, das durch den PF 34 hindurchtritt, thermische Energie, die an der Vorderfläche des PF 34 erzeugt wurde, eine kurze Strecke die Kanäle 50, 52 hinab. Die erhöhte thermische Energie entzündet Partikelmaterial, das nahe dem Einlass des PF 34 vorhanden ist. Die durch die Verbrennung der Partikel erzeugte Wärme wird dann durch den PF 34 hindurchgeleitet, um eine Verbrennung der restlichen Partikel in dem PF 34 herbeizuführen.
Unter spezieller Bezugnahme auf 5 kann zusätzlich eine thermisch leitfähige Beschichtung 72 an den Einlässen 62 der Kanäle 50, 52 aufgebracht sein. Die Beschichtung 72 kann sich eine kurze Strecke die geöffneten Enden der geschlossenen Kanäle 50 hinab erstrecken. Bei verschiedenen Ausführungsformen erstreckt sich die leitfähige Beschichtung innerhalb eines Zolls (2,54 cm) der Vorderfläche des PF 34. Das Widerstandsmaterial des Gitters 64 kontaktiert die leitfähige Beschichtung 72. Thermische Energie wird an die leitfähige Beschichtung 72 übertragen, wenn elektrische Energie durch das Widerstandsmaterial hindurchtritt. Wärme aus der leitfähigen Beschichtung 72 entzündet Partikelmaterial, das nahe dem Einlass des PF 34 vorhanden ist.
Unter Bezug nun auf 6 zeigt ein Datenflussdiagramm verschiedene Ausführungsformen des Partikelfilterregenerationssystems, das in dem Steuermodul 44 eingebettet sein kann. Verschiedene Ausführungsformen von Partikelfilterregenerationssystemen nach der vorliegenden Offenbarung können eine beliebige Anzahl an in dem Steuermodul 44 eingebetteten Submodulen umfassen. Wie sich versteht, können die in 6 gezeigten Submodule kombiniert und/oder weiter unterteilt sein, um analog die Regeneration des PF 34 zu steuern. Eingaben in das System können von dem Fahrzeug 10 (1) erfasst, von anderen (nicht dargestellten) Steuermodulen in dem Fahrzeug 10 (1) empfangen und/oder durch andere (nicht dargestellte) Submodule in dem Steuermodul 44 ermittelt werden. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Steuermodul 44 von 6 ein Regenerationssteuermodul 80, ein Gittertemperaturermittlungsmodul 82, ein Brennkraftmaschinensteuermodul 84 und ein Ausbreitungsmodul 86.
Das Regenerationssteuermodul 80 empfängt als Eingabe einen Ablagerungswert von in dem PF 34 (1) vorhandenem Partikelmaterial, der als Partikelmaterialgehalt 88 bezeichnet wird, eine Gittertemperatur 90, einen Brennkraftmaschinenstatus 92 und einen Ausbreitungsstatus 94. Beruhend auf dem Partikelmaterialgehalt 88 ermittelt das Regenerationssteuermodul 80, ob eine Regeneration erwünscht ist, und setzt einen Regenerationsstatus 86 entsprechend. Sobald der Brennkraftmaschinenstatus 92 anzeigt, dass die Brennkraftmaschine 12 (1) AUS ist (wie nachstehend näher erläutert wird), steuert das Regenerationssteuermodul 80 mittels eines Stromsteuersignals 98 elektrischen Strom zu dem PF 34 (1) und der Regenerationsstatus 96 wird gesetzt, um das Einsetzen der Regeneration anzuzeigen. Sobald die Gittertemperatur 90 eine Grenzwerttemperatur übersteigt, unterbindet das Regenerationssteuermodul 80 das Strömen von elektrischem Strom zu dem PF 34 (1) mittels des Stromsteuersignals 98, und der Regenerationsstatus 96 wird gesetzt, um anzuzeigen, dass die Temperatursteuerung des Gitters 64 (2) beendet ist. Sobald der Ausbreitungsstatus 94 anzeigt, dass die Regeneration vollständig ist, setzt das Regenerationssteuermodul 80 den Regenerationsstatus 96, um anzuzeigen, dass die Regeneration vollständig ist. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Regenerationsstatus 96 eine Aufzählung mit Werten, die zum Beispiel „Regeneration erwünscht”, „Regeneration begonnen”, „Regenerationsgittertemperatursteuerung beendet” und „Regeneration vollständig” darstellen.
Das Gittertemperaturermittlungsmodul 82 empfängt als Eingabe ein Strom- und/oder Spannungssignal 100 und den Regenerationsstatus 96. Beruhend auf dem Strom- und/oder Spannungssignal 100 schätzt das Modul der Gittertemperatur 90 die Temperatur de Gitters 64 (2), sobald der Regenerationsstatus 96 anzeigt, dass die Regeneration begonnen hat.
Das Brennkraftmaschinensteuermodul 84 empfängt als Eingabe den Regenerationsstatus 96. Beruhend auf dem Regenerationsstatus 96 steuert das Brennkraftmaschinensteuermodul 84 die Brennkraftmaschine 12 (1) mittels Brennkraftmaschinenparametern 102 so, dass sie entweder EIN oder AUS ist. Wenn der Regenerationsstatus 96 zum Beispiel anzeigt, dass die Regenerationsgittertemperatursteuerung beendet ist, steuert das Brennkraftmaschinensteuermodul 84 die Brennkraftmaschine 12 (1) auf EIN und steuert insbesondere den Abgasstrom und die Abgastemperatur mittels der Brennkraftmaschinenparameter 102. Beruhend darauf, ob die Brennkraftmaschine 12 (1) EIN oder AUS ist, setzt das Brennkraftmaschinensteuermodul 84 den Brennkraftmaschinenstatus 92 entsprechend. Wenn die Brennkraftmaschine 12 (1) zum Beispiel arbeitet, wird der Brennkraftmaschinenstatus 92 auf RICHTIG gesetzt. Wenn die Brennkraftmaschine 12 (1) nicht arbeitet, wird der Brennkraftmaschinenstatus 92 auf FALSCH gesetzt.
Das Ausbreitungsmodul 86 empfängt als Eingabe eine Abgastemperatur 104, die Gittertemperatur 90, einen Sauerstoffgehalt 106, einen Abgasstrom 108 und einen Partikelmaterialgehalt 88. Beruhend auf mindestens einem von: Abgastemperatur 104, der Gittertemperatur 90, dem Partikelmaterialgehalt 88 und dem Sauerstoffgehalt 106 schätzt das Ausbreitungsmodul 86 eine Verbrennungstemperatur des Partikelmaterials in dem PF 34 (1). Mit Hilfe der Partikelmaterialverbrennungstemperatur und des Abgasstroms 108 ermittelt das Ausbreitungsmodul 86 den Ausbreitungsstatus 94 der Verbrennung und ermittelt somit, ob die Verbrennung beendet ist. Wenn zum Beispiel die Regeneration beendet ist, wird der Ausbreitungsstatus 94 auf RICHTIG gesetzt. Wenn andernfalls die Regeneration nicht beendet ist, wird der Ausbreitungsstatus 94 auf FALSCH gesetzt.
Unter Bezug nun auf 7 veranschaulicht ein Flussdiagramm ein beispielhaftes Partikelfilterregenerationsverfahren, das durch das Partikelregenerationssystem von 6 gemäß verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden kann. Wie sich versteht, kann die Reihenfolge der Ausführung der Schritte des beispielhaften Partikelfilterregenerationsverfahrens variieren, ohne das Wesen des Verfahrens zu ändern. Das beispielhafte Partikelfilterregenerationsverfahren kann regelmäßig während des Steuermodulbetriebs ausgeführt werden, oder sein Laufen kann bei bestimmten Ereignissen geplant sein.
In einem Beispiel kann das Verfahren bei 200 beginnen. Die Notwendigkeit einer Regeneration wird bei 210 beurteilt. Wenn bei 210 eine Regeneration erwünscht ist, wird der Brennkraftmaschinenstatus 92 bei 220 beurteilt. Wenn andernfalls bei 210 keine Regeneration erwünscht ist, kann das Verfahren bei 290 enden. Wenn der Brennkraftmaschinenstatus 92 anzeigt, dass die Brennkraftmaschine 12 (1) bei 220 AUS ist, wird der elektrische Strom zum PF 34 (1) gesteuert, um eine Verbrennung des nahe der Fläche des PF 34 (1) vorhandenen Partikelmaterials bei 230 einzuleiten. Wenn die Brennkraftmaschine 12 (1) andernfalls bei 220 EIN ist, kann das Verfahren bei 290 enden.
Sobald bei 230 elektrischer Strom zu dem PF 34 (1) gesteuert wird, wird bei 240 die Gittertemperatur 90 überwacht. In verschiedenen Ausführungsformen wird die Gittertemperatur 90 wie vorstehend erläutert geschätzt. Wenn die Gittertemperatur 90 bei 240 einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, wird elektrischer Strom zu dem PF 34 bei 250 abgeschaltet und die Brennkraftmaschine 12 (1) wird bei 260 gestartet. Während die Brennkraftmaschine 12 (1) arbeitet, wird der Abgasstrom bei 270 gesteuert, bis bei 280 die Regeneration vollständig ist. Danach kann das Verfahren bei 290 enden.
Fachleute können nun der vorangegangenen Beschreibung entnehmen, dass die breite Lehre der vorliegenden Offenbarung in verschiedenen Formen ausgeführt sein kann. Wenngleich diese Offenbarung in Verbindung mit bestimmten Beispielen derselben beschrieben wurde, sollte daher der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht darauf beschränkt sein, da dem Fachmann andere Abwandlungen bei Prüfen der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche offenkundig werden.

Claims

Steuersystem zum Steuern einer Regeneration eines Partikelfilters (34) für ein Hybridfahrzeug (10), umfassend: ein Regenerationsmodul (80), das elektrischen Strom zu dem Partikelfilter (34) steuert, um eine Regeneration einzuleiten; ein Brennkraftmaschinensteuermodul (84), das den Betrieb einer Brennkraftmaschine (12) des Hybridfahrzeugs (10) beruhend auf der Steuerung des elektrischen Stroms zu dem Partikelfilter (34) steuert; und ein Ausbreitungsmodul (86), das einen Ausbreitungsstatus (94) der Verbrennung von Partikelmaterial in dem Partikelfilter (34) schätzt und wobei das Regenerationsmodul (80) beruhend auf dem Ausbreitungsstatus (94) ermittelt, dass die Regeneration vollständig ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Brennkraftmaschinensteuermodul (84) die Brennkraftmaschine (12) startet, wenn die Regeneration begonnen hat.
System nach Anspruch 1, wobei das Brennkraftmaschinensteuermodul (84) während der Regeneration eine Strömung von Abgas von der Brennkraftmaschine (12) steuert.
System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein Temperaturmodul (82), das eine Temperatur des Partikelfilters (34) schätzt und wobei das Regenerationsmodul (80) den elektrischen Strom zu dem Partikelfilter (34) beruhend auf der Temperatur des Partikelfilters (34) steuert.
System nach Anspruch 4, wobei das Temperaturmodul (82) die Temperatur eines Widerstandsgitters (64) des Partikelfilters (34) schätzt.
System nach Anspruch 5, wobei das Temperaturmodul (82) die Temperatur des Widerstandsgitters (64) beruhend auf dem elektrischen Strom und/oder einer elektrischen Spannung, die dem Partikelfilter (34) zugeführt werden, schätzt.
System nach Anspruch 1, wobei das Ausbreitungsmodul (86) einen Ausbreitungsstatus (94) beruhend auf einer Temperatur der Verbrennung und einer Strömung von Abgas schätzt.
System nach Anspruch 7, wobei das Ausbreitungsmodul (86) die Temperatur der Verbrennung beruhend auf einer Temperatur des Partikelfilters (34), einer Temperatur des Abgases, einem Sauerstoffgehalt (106) in dem Abgas und/oder einem Partikelmaterialgehalt (88) in dem Partikelfilter (34) schätzt.
Verfahren zum Steuern einer Regeneration eines Partikelfilters (34) für Hybridfahrzeuge, umfassend: Einleiten (230) einer Regeneration durch Steuern von elektrischem Strom zu dem Partikelfilter (34); Ermitteln einer Temperatur des Partikelfilters (34); Starten (260) einer Brennkraftmaschine (12) des Hybridfahrzeugs (10) beruhend auf der Temperatur des Partikelfilters (34); und Schätzen eines Ausbreitungsstatus (94) beruhend auf einer Temperatur der Verbrennung des Partikelmaterials und der Strömung von Abgas, wobei das Steuern der Strömung von Abgas auf dem Ausbreitungsstatus (94) beruht.
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend: Steuern einer Strömung von Abgas von der Brennkraftmaschine (12), um eine Verbrennung von Partikelmaterial durch den Partikelfilter (34) auszubreiten.
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend: Steuern einer Strömung von Abgas von der Brennkraftmaschine (12), so dass eine Verbrennung von Partikelmaterial nicht zum Erlöschen gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend: Schätzen der Temperatur der Verbrennung des Partikelmaterials beruhend auf einem Gehalt (88) des Partikelmaterials in dem Partikelfilter (34), einer Temperatur des Abgases, eines Sauerstoffgehalts (106) in dem Abgas und/oder einer Temperatur des Partikelfilters (34).
Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin umfassend: Ermitteln (210) beruhend auf einem Partikelmaterialgehalt in dem Partikelfilter (34), ob die Regeneration erwünscht ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Schätzen der Temperatur des Partikelfilters (34) weiterhin das Schätzen einer Temperatur eines Widerstandsgitters (64) des Partikelfilters (34) beruhend auf dem elektrischen Strom und/oder einer elektrischen Spannung, die dem Partikelfilter (34) zugeführt werden, umfasst.
Hybridfahrzeug (10) umfassend: einen Partikelfilter (34), der Partikelmaterial aus dem Brennkraftmaschinenabgas filtert, wobei ein stromaufwärts gelegenes Ende des Partikelfilters (34) das Brennkraftmaschinenabgas aufnimmt; ein Gitter (64) aus elektrischem Widerstandsmaterial, das an einer äußeren stromaufwärts gelegenen Fläche des Partikelfilters (34) aufgebracht ist und das durch das Gitter (64) tretendes Abgas selektiv erwärmt, um eine Verbrennung des Partikelmaterials in dem Partikelfilter (34) einzuleiten; und ein Steuermodul (44), das eine Regeneration durch Steuern von elektrischem Strom zum Gitter (64) einleitet, das eine Temperatur des Gitters (64) ermittelt und das eine Brennkraftmaschine (12) des Hybridfahrzeugs (10) beruhend auf der Temperatur des Gitters (64) startet, wobei das Steuermodul (44) einen Ausbreitungsstatus (94) beruhend auf einer Temperatur der Verbrennung des Partikelmaterials und der Strömung von Brennkraftmaschinenabgas schätzt und wobei das Steuermodul (44) die Strömung von Brennkraftmaschinenabgas beruhend auf dem Ausbreitungsstatus (94) steuert.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 15, wobei das Steuermodul (44) ein Strömen des Brennkraftmaschinenabgases steuert, um die Verbrennung des Partikelmaterials durch den Partikelfilter (34) auszubreiten.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 15, wobei das Steuermodul (44) eine Strömung des Brennkraftmaschinenabgases so steuert, dass die Verbrennung des Partikelmaterials nicht zum Erlöschen gebracht wird.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 15, wobei das Steuermodul (44) die Temperatur der Verbrennung des Partikelmaterials beruhend auf einem Gehalt (88) des Partikelmaterials in dem Partikelfilter (34), einer Temperatur des Brennkraftmaschinenabgases, einem Sauerstoffgehalt (106) in dem Brennkraftmaschinenabgas und/oder der Temperatur des Gitters (64) schätzt.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 15, wobei das Steuermodul (44) beruhend auf einem Gehalt (88) des Partikelmaterials in dem Partikelfilter (34) ermittelt, ob die Regeneration erwünscht ist.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 15, wobei das Steuermodul (44) beruhend auf dem elektrischen Strom und/oder einer elektrischen Spannung, die dem Partikelfilter (34) zugeführt werden, die Temperatur des Gitters (64) schätzt.