DE102009055067A1

DE102009055067A1 - Method for controlling internal combustion engine, involves operating internal combustion engine temporarily in operating mode, where particles emitted by internal combustion engine are stored in particle filter in operating mode

Info

Publication number: DE102009055067A1
Application number: DE102009055067A
Authority: DE
Inventors: Christian 70565 Post; Oliver 76461 Zink; Andreas 70806 Nagel; Jens Emanuel 70176 Exler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-22

Abstract

The method involves operating an internal combustion engine (10) temporarily in an operating mode. The particles emitted by the internal combustion engine are stored in a particle filter (20) in the operating mode. The internal combustion engine is temporarily operated in another operating mode, in which the particles stored in the particle filter are burnt by increased exhaust gas temperature. The fuel quantity of the accumulated afterinjection is divided on two sub- afterinjection quantities. An independent claim is also included for a control device for controlling an internal combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein dazu eingerichtetes Steuergerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Steuergeräteanspruchs. Ein solches Verfahren und ein solches Steuergerät ist jeweils per se bekannt.The present invention relates to a method for controlling an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a device configured for this purpose according to the preamble of the independent control device claim. Such a method and such a control unit are known per se.

Bei dem bekannten Verfahren wird der Verbrennungsmotor, der ein Abgassystem mit einem Partikelfilter aufweist, zeitweise in einer ersten Betriebsart betrieben, in der vom Verbrennungsmotor emittierte Partikel in den Partikelfilter eingelagert werden, und zeitweise in einer zweiten Betriebsart betrieben, in der in den Partikelfilter eingelagerte Partikel bei erhöhter Abgastemperatur verbrannt werden. Die Verbrennung der Partikel erfolgt in vorbestimmten Betriebspunkten unter dem Einfluss einer Regelung der Sauerstoffkonzentration vor dem Partikelfilter, die auf eine pro Brennraum und pro Arbeitszyklus eingespritzte Kraftstoffmenge einer angelagerten Nacheinspritzung eingreift.In the known method, the internal combustion engine, which has an exhaust gas system with a particle filter, is temporarily operated in a first operating mode, in which particles emitted by the internal combustion engine are stored in the particle filter, and operated temporarily in a second operating mode, in the particles embedded in the particle filter be burned at elevated exhaust gas temperature. The combustion of the particles takes place at predetermined operating points under the influence of a regulation of the oxygen concentration in front of the particle filter, which engages on an injected per combustion chamber and per working cycle amount of fuel an accumulated post-injection.

Dabei wird unter einer angelagerten Nacheinspritzung eine Einspritzung verstanden, die nach einer Drehmoment-bestimmenden Haupteinspritzung so spät erfolgt, dass ihre Kraftstoffmenge noch im Brennraum verbrannt wird, wobei diese Verbrennung jedoch im Wesentlichen bereits Drehmoment-neutral erfolgt. Diese noch im Brennraum erfolgende Verbrennung unterscheidet die angelagerte Nacheinspritzung von einer weiteren, noch später erfolgenden Nacheinspritzung, deren Kraftstoff nicht mehr im Brennraum verbrannt wird und erst im Abgasnachbehandlungssystem umgesetzt wird. Dies ist unter Umständen ein erwünschter Effekt, der zum Beispiel zur Generierung von Reaktionswärme auf Katalysatoroberflächen zum Zweck der Aufheizung des Abgases und/oder des Abgasnachbehandlungssystems genutzt wird.In this case, a post-injection is understood to mean an injection that takes place after a torque-determining main injection so late that its fuel quantity is still burned in the combustion chamber, but this combustion is essentially already torque-neutral. This combustion, which still takes place in the combustion chamber, distinguishes the accumulated post-injection from a further, later-occurring post-injection whose fuel is no longer combusted in the combustion chamber and is only converted in the exhaust-gas aftertreatment system. This may be a desirable effect used, for example, to generate heat of reaction on catalyst surfaces for the purpose of heating the exhaust gas and / or the exhaust aftertreatment system.

Diese Gegenstände werden im Folgenden als per se bekannt vorausgesetzt und stellen eine Weiterentwicklung eines aus der DE 103 33 441 A1 bekannten Standes der Technik dar. Nach dieser Schrift kommt dem Sauerstoffangebot im Abgas eine erhebliche Bedeutung für die Abbrandgeschwindigkeit der im Partikelfilter eingelagerten Partikel zu. So heißt es dort, dass ein zu hohes Sauerstoffangebot eine heftige Oxidation mit einer unerwünscht großen Wärmefreisetzung und sehr hohen Temperaturen sowie steil verlaufenden Temperaturfronten im Partikelfilter zur Folge haben könne, während ein zu geringes Sauerstoffangebot die Regenerationsmaßnahme verlängere, was einen erhöhten Kraftstoffverbrauch zur Folge habe. Dabei resultiert der erhöhte Kraftstoffverbrauch aus Maßnahmen, mit denen die Abgastemperatur auf ein Niveau angehoben wird, bei dem eine Zündung und Verbrennung des eingelagerten Rußes erfolgt. Eine typische solche Maßnahme besteht zum Beispiel im Drehmoment-neutralen Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume des Verbrennungsmotors, wobei sich die Drehmomentneutralität aus dem späten Zeitpunkt einer solchen Einspritzung ergibt. Eine solche Einspritzung erfolgt jeweils nach einer Drehmoment-bestimmenden Haupteinspritzung und wird deshalb auch als Nacheinspritzung bezeichnet.These items are provided below as known per se and represent an evolution of one of the DE 103 33 441 A1 According to this document, the oxygen supply in the exhaust gas is of considerable importance for the burning rate of the particles stored in the particle filter. So it says there that too high a supply of oxygen violent oxidation with an undesirably large heat release and very high temperatures and steep temperature fronts in the particle filter can result, while too low a supply of oxygen extend the regeneration measure, resulting in increased fuel consumption. In this case, the increased fuel consumption results from measures with which the exhaust gas temperature is raised to a level at which an ignition and combustion of the stored soot takes place. A typical such measure is, for example, in the torque-neutral injection of fuel into combustion chambers of the internal combustion engine, wherein the torque neutrality results from the late time of such injection. Such injection takes place in each case after a torque-determining main injection and is therefore also referred to as post-injection.

Die DE 103 33 441 A1 schlägt in diesem Zusammenhang eine Regelung des Sauerstoffangebots vor dem Partikelfilter vor. Dazu wird die Sauerstoffkonzentration durch eine vor dem Partikelfilter angeordnete Abgassonde erfasst und durch einen Regler verarbeitet. Der Regel steuert zum Beispiel das Kraftstoffzumessystem des Verbrennungsmotors.The DE 103 33 441 A1 suggests in this context a regulation of the oxygen supply before the particulate filter. For this purpose, the oxygen concentration is detected by an exhaust gas probe arranged in front of the particle filter and processed by a regulator. The rule controls, for example, the fuel metering system of the internal combustion engine.

In Bezug auf Bedingungen, unter denen diese Regelung aktiv oder nicht aktiv sein soll, enthält die DE 103 441 A1 den Hinweis, dass die Regelung nur während der Regeneration und/oder während bestimmter Phasen der Regeneration aktiv sein sollte. Als Beispiele von Phasen mit nicht aktiver Regelung wird dort auf den Beginn und das Ende einer Regeneration verwiesen, da zu Beginn die Abgastemperatur zu gering sei und am Ende keine Partikel mehr vorhanden seien. Ferner wird in der DE 103 33 441 A1 wiederholt ausgeführt, dass der Energieaufwand für die Regeneration gering gehalten werden sollte, da dieser Energieaufwand zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führe.With regard to conditions under which this provision should be active or inactive, the DE 103 441 A1 the indication that the control should only be active during regeneration and / or during certain phases of the regeneration. As examples of phases with inactive control, reference is made to the beginning and the end of a regeneration, since at the beginning the exhaust-gas temperature is too low and at the end there are no particles left. Furthermore, in the DE 103 33 441 A1 repeatedly stated that the energy consumption for the regeneration should be kept low, since this energy consumption leads to increased fuel consumption.

Die DE 103 33 441 A1 lehrt den Fachmann damit, die mit einem durch Nacheinspritzungen erhöhten Kraftstoffverbrauch verbundene Lambdaregelung des Sauerstoffangebots nur dann zu aktivieren, wenn es zu unerwünscht heftig verlaufenden Verbrennungen des eingelagerten Rußes kommen könnte. In diesem Zusammenhang ist es per se bekannt, dass unerwünscht heftig verlaufende Verbrennungen des eingelagerten Rußes vor allem in Betriebspunkten des Verbrennungsmotors mit kleinen Abgasmassenströmen und hohem Sauerstoffangebot kritisch sind. Diese Verbindung ist deshalb kritisch, weil kleine Abgasmassenströme die Verweilzeit des Abgases im Partikelfilter erhöhen, was in Verbindung mit dem hohen Sauerstoffangebot zu den heftigen Reaktionen führt. Betriebszustände mit kleinen Abgasmassenströmen sind insbesondere der Leerlauf und der Leerlauf-nahe Teillastbereich über dem gesamten Drehzahlbereich.The DE 103 33 441 A1 teaches a person skilled in the art to activate the lambda control of the oxygen supply associated with a fuel consumption increased by post-injections only if it could lead to undesirably violent burns of the stored soot. In this context, it is known per se that undesirable violent burns of the stored soot are critical, especially at operating points of the internal combustion engine with small exhaust gas mass flows and high oxygen supply. This compound is critical because small exhaust gas mass flows increase the residence time of the exhaust gas in the particulate filter, which in conjunction with the high oxygen supply leads to the violent reactions. Operating states with small exhaust gas mass flows are in particular the idling and the idle-close part-load range over the entire speed range.

Es ist in diesem Zusammenhang per se bekannt, eine Lambda-Regelung des Sauerstoffangebots im gesamten Drehzahlbereich eines Dieselmotors durchzuführen, die Lambdaregelung aber oberhalb einer von der Drehzahl unabhängigen Lastschwelle zu deaktivieren. Dieser per se bekannte Stand der Technik bildet den Oberbegriff des Anspruchs 1.It is known per se in this context, a lambda control of the oxygen supply in the entire speed range of Diesel engine to perform, but to disable the lambda control above a speed independent of the load threshold. This prior art known per se forms the preamble of claim 1.

Der physikalische Hintergrund besteht darin, dass die Abgastemperatur mit zunehmender Last steigt während die Sauerstoffkonzentration im Abgas aufgrund der mit steigender Last steigenden Kraftstoffmengen, die mit Drehmoment-bestimmenden Haupteinspritzungen zugemessen werden, abnimmt. Diese Effekte decken sich mit den Effekten von Nacheinspritzungen, die einerseits zu einer Erhöhung der Abgastemperatur und andererseits zu einer Begrenzung des Sauerstoffangebots führen sollen. Dies ergibt sich bei steigender Last von selbst.The physical background is that the exhaust gas temperature increases with increasing load while the oxygen concentration in the exhaust gas decreases due to increasing fuel load with increasing load, which are metered with torque-determining main injections. These effects coincide with the effects of post-injections, which on the one hand should lead to an increase in the exhaust gas temperature and, on the other hand, to a limitation of the oxygen supply. This results automatically with increasing load.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Von diesem per se bekannten Stand der Technik unterscheidet sich die vorliegende Erfindung in ihren Verfahrensaspekten und Vorrichtungsaspekten jeweils durch die kennzeichenden Merkmale des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.From this prior art known per se, the present invention differs in its method aspects and device aspects in each case by the characterizing features of the respective independent claim.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Kraftstoffmenge der angelagerten Nacheinspritzung auf eine erste Teil-Nacheinspritzmenge und eine zweite Teil-Nacheinspritzmenge aufgeteilt ist und dass das Verhältnis der ersten Teil-Nacheinspritzmenge zur zweiten Teil-Nacheinspritzmenge vom Eingriff der Lambdaregelung unabhängig ist.The invention is characterized in particular in that the fuel quantity of the post-injection stored is divided into a first partial post-injection quantity and a second partial post-injection quantity and that the ratio of the first partial post-injection quantity to the second partial post-injection quantity is independent of the intervention of the lambda control.

Die angelagerte Nacheinspritzung hat den unerwünschten Nebeneffekt, dass der eingespritzte Kraftstoff nicht vollständig im Brennraum verbrennt, sondern zu einem Teil in das Motoröl des Verbrennungsmotors gelangt und damit zu einer Ölverdünnung durch Kraftstoff führt. Eine solche Ölverdünnung verringert die Lebensdauer des Verbrennungsmotors.The accumulated post-injection has the undesirable side effect that the injected fuel is not completely burned in the combustion chamber, but reaches a part of the engine oil of the internal combustion engine and thus leads to an oil dilution by fuel. Such oil dilution reduces the life of the engine.

Man hat herausgefunden, dass sich diese Ölverdünnung minimieren lässt, wenn man die Nacheinspritzmenge, die zur Regelung der Sauerstoffkonzentration bei einer kontrollierten Steuerung der Partikelfilterregeneration dient, in einem bestimmten Verhältnis auf zwei Teil-Nacheinspritzungen aufteilt. Dieses Verhältnis wird für eine Baureihe von Verbrennungsmotoren durch Auswertung von Prüfstandsversuchen an einem oder wenigen Motoren der Baureihe ermittelt und dann für sämtliche Verbrennungsmotoren der Baureihe übernommen.It has been found that this oil dilution can be minimized by dividing the post-injection quantity used to control the oxygen concentration under a controlled control of the particulate filter regeneration in a certain ratio to two partial post-injections. This ratio is determined for a series of internal combustion engines by evaluating bench tests on one or a few engines of the series and then adopted for all internal combustion engines of the series.

Bei der Regelung der Sauerstoffkonzentration vor dem Partikelfilter wird die pro Brennraum und pro Arbeitszyklus eingespritzte Kraftstoffmenge einer angelagerten Nacheinspritzung verändert. Durch einen Reglereingriff auf nur eine der beiden Teil-Nacheinspritzungen oder durch eine zu gleichen Teilen erfolgende Verteilung der aus dem Reglereingriff jeweils resultierenden Mehmengen oder Mindermengen auf beide Teil-Nacheinspritzungen würde dieses Verhältnis verändert werden.In the regulation of the oxygen concentration in front of the particle filter, the fuel quantity injected per combustion chamber and per working cycle of an accumulated post-injection is changed. By a regulator intervention on only one of the two partial post-injections or by an equally distributed distribution of each of the regulatory intervention resulting Mehmengen or reduced amounts to both partial post-injections, this ratio would be changed.

Im Gegensatz zu einem solchen Gleichverteilungsansatz sieht die Erfindung vor, die aus dem Reglereingriff resultierenden Mehr- oder Mindermengen der angelagerten Nacheinspritzung so auf die Teil-Nacheinspritzungen der pro Brennraum und pro Arbeitszyklus eingespritzten Kraftstoffmenge einer angelagerten Nacheinspritzung aufzuteilen, dass das Mengenverhältnis der Teil-Nacheinspritzungen konstant bleibt.In contrast to such a uniform distribution approach, the invention proposes to divide the resulting from the controller intervention surplus or reduced amounts of the post-injection on the partial post-injections per combustion chamber and per working cycle injected post-injection amount of fuel that the proportion of the partial post-injections constant remains.

Das konstante Verhältnis wird damit unabhängig von dem Regeleingriff, der die gesamte mit der Summe der Teil-Nacheinspritzungen eingespritzte Nacheinspritzmenge beeinflusst, beibehalten. Es hat sich gezeigt, dass damit im Ergebnis eine geringere Ölverdünnung erzielt als bei einem andersartigen Eingriff, beispielsweise bei einem Eingriff, der eine additive Korrektur jeweils zur Hälfte auf beide Teil-Nacheinspritzungen verteilt.The constant ratio is thus maintained regardless of the control intervention, which affects the total injected with the sum of the partial post-injections Nacheinspritzmenge. It has been shown that this results in a lower oil dilution achieved than in a different type of intervention, for example, in an intervention that distributes an additive correction in each case in half to both partial post-injections.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further advantages will be apparent from the dependent claims, the description and the attached figures.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. In each case, in schematic form:

1 das technische Umfeld der Erfindung; und 1 the technical environment of the invention; and

2 ein Flussdiagramm als Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 a flowchart as an embodiment of the method according to the invention.

Im Einzelnen zeigt die 1 einen Verbrennungsmotor 10 mit einem Abgassystem 12 und einem Ansaugsystem 14. Bei dem Verbrennungsmotor 10 handelt es sich bevorzugt um einen mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeitenden Dieselmotor, Ottomotor oder um einen nach einem anderen Brennverfahren arbeitenden Motor, zum Beispiel um einen mit kontrollierter Selbstzündung arbeitenden Verbrennungsmotor.In detail, the shows 1 an internal combustion engine 10 with an exhaust system 12 and an intake system 14 , In the internal combustion engine 10 it is preferably a direct fuel injection diesel engine, gasoline engine or an engine operating according to another combustion method, for example a combustion engine operating with controlled auto-ignition.

Der Verbrennungsmotor 10 wird aus dem Ansaugsystem 14 mit Luft versorgt. Die nicht im Einzelnen dargestellten Brennräume sind über Einlassventile mit dem Ansaugsystem 14 verbunden. die einen Zustrom von Luft in die Brennräume erlauben oder sperren. Die Menge der in die Brennräume strömenden Frischluft wird durch ein Luftmengenstellglied 16 gesteuert. Bei dem Luftmengenstellglied 16 handelt es sich um eine Drosselklappe und/oder ein Ladedruckventil eines Abgasturboladers und/oder ein Stellglied zur Verstellung einer Turbinengeometrie des Abgasturboladers und/oder um ein Abgasrückführventil und/oder um ein Stellglied zur Beeinflussung des zeitlichen Verlaufs und/oder eines Maximalwerts eines Öffnungsquerschnitts eines Einlassventils eines Brennraums. The internal combustion engine 10 gets out of the intake system 14 supplied with air. The non-detailed combustion chambers are via intake valves with the intake system 14 connected. which allow or block an influx of air into the combustion chambers. The amount of fresh air flowing into the combustion chambers is controlled by an air flow actuator 16 controlled. In the air quantity actuator 16 it is a throttle valve and / or a wastegate of an exhaust gas turbocharger and / or an actuator for adjusting a turbine geometry of the exhaust gas turbocharger and / or an exhaust gas recirculation valve and / or an actuator for influencing the time course and / or a maximum value of an opening cross-section of an intake valve a combustion chamber.

Zu der aus dem Zustrom von Luft resultierenden Füllung der Brennräume wird durch ein Kraftstoffmengenstellglied 18 Kraftstoff dosiert. Bei dem Kraftstoffmengenstellglied 18 handelt es sich bevorzugt um eine Anordnung von Brennraum-individuellen Injektoren.To the filling of the combustion chambers resulting from the influx of air is by a fuel quantity actuator 18 Dosed fuel. In the fuel quantity actuator 18 it is preferably an arrangement of combustion chamber-individual injectors.

Die aus der Verbrennung des resultierenden Kraftstoff/Luft-Gemisches der Brennraumfüllungen resultierenden Abgase werden durch das Abgassystem 12 gesammelt. Das Abgassystem 12 weist einen Partikelfilter 20 auf, der dazu dient, im Abgas enthaltene Partikel, insbesondere Rußpartikel, vorübergehend zu speichern. Der Partikelfilter 20 besteht in einer Ausgestaltung aus einer Vielzahl von wechselseitig in Strömungsrichtung und in Gegenrichtung verschlossenen und in der jeweils anderen Richtung geöffneten Kanälen. Bei der Durchströmung des Partikelfilters 20 mit Abgas bleiben die Partikel im porösen Filtermaterial der Kanalwände hängen. Mit zunehmender Beladung mit Partikeln steigt der Strömungswiderstand des Partikelfilters 20 an, was bei gleichen Abgasmassenstromwerten zu einem höheren Druckabfall über dem Partikelfilter 20 führt. In der Ausgestaltung, die in der 1 dargestellt ist, erfasst ein Differenzdrucksensor 22 den Strömungswiderstand des Partikelfilters 20 als Maß für dessen Beladung mit Rußpartikeln. Ein Oxidationskatalysator 24 ist im Strömungsweg der Abgase vor dem Partikelfilter 20 angeordnet und dient zur Vorkonditionierung des Abgases. Eine solche Vorkonditionierung erfolgt zum Beispiel durch exotherme Reaktionen von HC und CO mit Sauerstoffanteilen im Abgas, was zur Aufheizung des Abgases und damit zur Aufheizung des Partikelfilters 20 genutzt wird. Darüber begünstigt der Oxidationskatalysator eine Oxidation von NO zu NO₂. Der als Folge vor dem Partikelfilter 20 erhöhte NO₂-Anteil begünstigt eine erwünschte Oxidation von Rußpartikeln im Partikelfilter 20.The resulting from the combustion of the resulting fuel / air mixture of the combustion chamber fillings exhaust gases are through the exhaust system 12 collected. The exhaust system 12 has a particle filter 20 on, which serves to temporarily store particles contained in the exhaust gas, in particular soot particles. The particle filter 20 consists in one embodiment of a plurality of mutually closed in the flow direction and in the opposite direction and opened in the other direction channels. When flowing through the particle filter 20 with exhaust gas, the particles remain suspended in the porous filter material of the channel walls. With increasing loading of particles, the flow resistance of the particulate filter increases 20 at what with the same exhaust gas mass flow values to a higher pressure drop across the particulate filter 20 leads. In the embodiment, in the 1 is shown, detects a differential pressure sensor 22 the flow resistance of the particulate filter 20 as a measure of its loading with soot particles. An oxidation catalyst 24 is in the flow path of the exhaust gases in front of the particle filter 20 arranged and used for preconditioning of the exhaust gas. Such preconditioning takes place, for example, by exothermic reactions of HC and CO with oxygen fractions in the exhaust gas, which causes the exhaust gas to heat up and thus to heat the particle filter 20 is being used. In addition, the oxidation catalyst promotes oxidation of NO to NO ₂ . The result before the particulate filter 20 increased NO ₂ content favors a desired oxidation of soot particles in the particulate filter 20 ,

Das Abgassystem 12 weist eine vor dem Partikelfilter 20 angeordnete Lambdasonde 26 auf, die die Luftzahl Lambda des in den Partikelfilter 20 einströmenden Abgases erfasst. Die Luftzahl Lambda ist bekanntlich ein Maß für die Sauerstoffkonzentration im Abgas.The exhaust system 12 has one in front of the particle filter 20 arranged lambda probe 26 on, which is the air ratio lambda of the particle filter 20 incoming exhaust gas detected. The air ratio lambda is known to be a measure of the oxygen concentration in the exhaust gas.

In der Ausgestaltung, die in der 1 dargestellt ist, weist das Abgassystem 12 darüber hinaus wenigstens einen Temperatursensor 28 auf, der eine Abgas- und/oder Bauteiltemperatur im Bereich des Partikelfilters 20 erfasst. Ein Luftmassenmesser 30 dient zur Messung der in den Verbrennungsmotor 10 strömenden Luftmasse. Eine Sensorik 32 dient zur Erfassung der Drehzahl n des Verbrennungsmotors 10. Ein Fahrpedalsensor 34 dient zur Erfassung des Drehmomentwunsches eines Fahrers. Ein Steuergerät 36 empfängt die Signale der Sensoren 22, 26, 28, 30, 32 und 34 und bildet daraus Stellgrößen zur Ansteuerung des Luftmengenstellgliedes 16 und des Kraftstoffmengenstellgliedes 18. Es versteht sich, dass die Aufzählung der Sensoren und Stellglieder nicht abschließend gemeint ist und dass moderne Steuergeräte 36 auch Signale weiterer und/oder anderer Sensoren verarbeiten können und gegebenenfalls auch weitere Stellglieder ansteuern. Einige Betriebskenngrößen können zum Beispiel alternativ gemessen oder aus Werten anderer Betriebskenngrößen durch Rechenmodelle berechnet werden. Wesentlich ist jedoch, dass das Steuergerät 36 dazu eingerichtet und insbesondere dazu programmiert ist, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine seiner hier vorgestellten Ausgestaltungen durchzuführen, wobei unter einer Durchführung eine Steuerung des Verfahrensablaufs verstanden wird.In the embodiment, in the 1 is shown, the exhaust system 12 In addition, at least one temperature sensor 28 on, the exhaust gas and / or component temperature in the region of the particulate filter 20 detected. An air mass meter 30 is used to measure the in the internal combustion engine 10 flowing air mass. A sensor 32 serves to detect the speed n of the internal combustion engine 10 , An accelerator pedal sensor 34 serves to detect the torque request of a driver. A control unit 36 receives the signals from the sensors 22 . 26 . 28 . 30 . 32 and 34 and forms control variables for controlling the air quantity actuator 16 and the fuel quantity actuator 18 , It is understood that the enumeration of the sensors and actuators is not meant exhaustively and that modern control devices 36 can also process signals of other and / or other sensors and possibly also control other actuators. For example, some operating characteristics may alternatively be measured or calculated from values of other operating characteristics by computational models. It is essential, however, that the control unit 36 configured and in particular programmed to perform the method according to the invention or one of its embodiments presented here, wherein a carrying out a control of the process flow is understood.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Block 38 repräsentiert ein übergeordnetes Hauptprogramm zur Steuerung des Verbrennungsmotors 10. Aus diesem Hauptprogramm heraus wird dann, wenn eine Partikelfilterregeneration durchzuführen ist, bei der eine Regelung der Luftzahl Lambda durch Eingriffe auf die angelagerte und in zwei Teil-Nacheinspritzungen aufgeteilte Nacheinspritzung erfolgt, periodisch in den Schritt 40 verzweigt. 2 shows an embodiment of a method according to the invention. The block 38 represents a higher-level main program for controlling the internal combustion engine 10 , From this main program is then, when a particulate filter regeneration is carried out, in which a control of the air ratio lambda by intervening on the attached and divided into two partial post-injection post-injection takes place periodically in the step 40 branched.

In dem Schritt 40 wird aus der Regelabweichung des Lambda-Istwerts von dem Lambda-Sollwert eine Kraftstoffregelmenge mk_r bestimmt. Die Kraftstoffregelmenge mkr wird dabei so bestimmt, dass sie bei einer additiven Verknüpfung mit einer Basiskraftstoffmenge mk_b der Nacheinspritzung zu einer Annnäherung des Lambda-Istwertes an den Lambda-Sollwert führt. Die Bestimmung erfolgt in einem als Regler programmierten Softwaremodul des Steuergeräts.In the step 40 is determined from the control deviation of the lambda actual value of the lambda desired value, a fuel control amount mk_r. The fuel control quantity mkr is thereby determined such that, given an additive combination with a basic fuel quantity mk_b of the post-injection, it leads to an approximation of the lambda actual value to the lambda desired value. The determination takes place in a software module of the control unit programmed as a controller.

Vorher, zeitlich parallel oder anschließend wird die Basiskraftstoffmenge mk_b der Nacheinspritzung in einem vorbestimmten Verhältnis v = (mk_b1)/(mk_b2) auf eine erste Basiskraftstoffmenge mk_b1 für die erste Teil-Nacheinspritzung und eine zweite Basiskraftstoffmenge mk_b2 für die zweite Teil-Nacheinspritzung aufgeteilt. Alternativ werden bereits entsprechend aufgeteilte und abgespeicherte Werte der ersten Basiskraftstoffmenge mk_b1 und der zweiten Basiskraftstoffmenge mk_b2 aus Speicherzellen des Steuergeräts 36 ausgelesen, in denen sie in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors 10 gespeichert sind. Dies erfolgt jeweils im Schritt 42.Before, in time in parallel or subsequently, the basic fuel quantity mk_b of the post-injection is reduced in a predetermined ratio v = (mk_b1) / (mk_b2) to a first basic fuel quantity mk_b1 for the first partial post-injection and a second Basic fuel amount mk_b2 divided for the second partial post-injection. Alternatively, already divided and stored values of the first basic fuel quantity mk_b1 and of the second basic fuel quantity mk_b2 are output from memory cells of the control unit 36 in which they depend on operating parameters of the internal combustion engine 10 are stored. This is done in each step 42 ,

Im Schritt 44 wird die Regelkraftstoffmenge mk_r dann auf eine erste Kraftstoffregelmenge mk_r1 für die erste Teil-Nacheinspritzung und eine zweite Kraftstoffregelmenge mk_r2 für die zweite Teil-Nacheinspritzung aufgeteilt.In step 44 The control fuel quantity mk_r is then divided into a first fuel control amount mk_r1 for the first partial post-injection and a second fuel control quantity mk_r2 for the second partial post-injection.

Die Summe mkr_1 + mk_r2 der beiden Kraftstoffregelmengen mkr_1, mkr_2 für die beiden Teil-Nacheinspritzungen entspricht dabei der gesamten Kraftstoffregelmenge mk_r.The sum mkr_1 + mk_r2 of the two fuel control quantities mkr_1, mkr_2 for the two partial post-injections corresponds to the total fuel control quantity mk_r.

Diese Aufteilung erfolgt im gleichen Verhältnis v, in dem die Basiskraftstoffmenge mk_b der Nacheinspritzung auf die erste Basiskraftstoffmenge mk_b1 für die erste Teil-Nacheinspritzung und die zweite Basiskraftstoffmenge mk_b2 für die zweite Teil-Nacheinspritzung aufgeteilt ist, In einer Ausgestaltung wird zum Erreichen dieses Zieles für jede der beiden Kraftstoffregelmengen mk_r1, mk_r2 ein Produktansatz gewählt. Nach dem Produktansatz ergibt sich die erste Kraftstoffregelmenge mk_r1 im Schritt 44 als Produkt f1·mk_r eines ersten Faktors f1 und der vorher bestimmten gesamten Kraftstoffregelmenge mk_r, und die zweite Kraftstoffregelmenge mk_r2 ergibt sich im Schritt 44 entsprechend als Produkt f2·mk_r eines zweiten Faktors f2 und der vorher bestimmten gesamten Kraftstoffregelmenge mk_r.This division takes place in the same ratio v, in which the basic fuel quantity mk_b of the post-injection is divided into the first basic fuel quantity mk_b1 for the first partial post-injection and the second basic fuel quantity mk_b2 for the second partial post-injection. In one embodiment, this objective is achieved for each of the two fuel rate sets mk_r1, mk_r2 a product approach selected. After the product approach, the first amount of fuel control mk_r1 results in the step 44 as product f1 · mk_r of a first factor f1 and the previously determined total fuel control quantity mk_r, and the second fuel control quantity mk_r2 is obtained in the step 44 correspondingly as product f2 · mk_r of a second factor f2 and the previously determined total amount of fuel feed mk_r.

Um die Forderung zu erfüllen, dass die Kraftstoffregelmengen mk_r1, mk_r2 der beiden Teil-Nacheinspritzungen im gleichen Verhältnis zueinander stehen wie die Basiskraftstoffmengen mk_b1, mk_b2 der beiden Teil-Nacheinspritzungen, wird der erste Faktor f1 im Schritt 44 als auf die gesamte Basiskraftstoffmenge mk_b normierter Wert f1 = (mk_b1)/(mk_b) der ersten Basiskraftstoffmenge mk_b1 bestimmt. Entsprechend wird der zweite Faktor f2 im Schritt 44 als auf die gesamte Basiskraftstoffmenge mk_b normierter Wert f2 = (mk_b2)/(mk_b) der zweiten Basiskraftstoffmenge mk_b2 bestimmt.In order to fulfill the requirement that the fuel control quantities mk_r1, mk_r2 of the two partial post-injections are in the same ratio as the basic fuel quantities mk_b1, mk_b2 of the two partial post-injections, the first factor f1 in step 44 as the total basic fuel quantity mk_b normalized value f1 = (mk_b1) / (mk_b) of the first basic fuel quantity mk_b1 determined. Accordingly, the second factor f2 in step 44 as the total basic fuel quantity mk_b normalized value f2 = (mk_b2) / (mk_b) of the second basic fuel quantity mk_b2 determined.

Durch diese Ausgestaltung wird im Ergebnis jede der beiden Teil-Nacheinspritzmengen als Summe aus einem Basiswert und einem Regelwert gebildet, wobei die Regelwerte zueinander im gleichen Verhältnis stehen wie die Basiswerte.As a result of this embodiment, each of the two partial post-injection quantities is formed as the sum of a base value and a control value, with the control values being in the same ratio to one another as the base values.

Dadurch wird zugleich gewährleistet, dass das Verhältnis (mk_te1)/(mk_te2) der ersten Teil-Nacheinspritzmenge (mk_te1) zur zweiten Teil-Nacheinspritzmenge (mk_te2) der gesamten Kraftstoffmenge mk_te1 + mk_te2 der angelagerten Nacheinspritzung zu dem Verhältnis v = (mk_b1)/(mk_b2) der ersten Basiskraftstoffmenge mk_b1 für die erste Teil-Nacheinspritzung zur zweiten Basiskraftstoffmenge mk_b2 für die zweite Teil-Nacheinspritzung ist. aufgeteilt.This ensures at the same time that the ratio (mk_te1) / (mk_te2) of the first partial post-injection quantity (mk_te1) to the second partial post-injection quantity (mk_te2) of the total fuel quantity mk_te1 + mk_te2 of the post-injection added to the ratio v = (mk_b1) / ( mk_b2) of the first basic fuel quantity mk_b1 for the first partial post-injection to the second basic fuel quantity mk_b2 for the second partial post-injection. divided up.

Das Verhältnis (mk_te1)/(mk_te2) der ersten Teil-Nacheinspritzmenge (mk_te1) zur zweiten Teil-Nacheinspritzmenge (mk_te2) ist damit gleich v und damit insbesondere vom Eingriff der Lambdaregelung unabhängig.The ratio (mk_te1) / (mk_te2) of the first partial post-injection quantity (mk_te1) to the second partial post-injection quantity (mk_te2) is thus equal to v and thus in particular independent of the intervention of the lambda control.

Im Schritt 46 werden die Anteile der Basiskraftstoffmenge und der Kraftstoffregelmenge jeweils getrennt für beide Teil-Nacheinspritzungen der angelagerten Nacheinspritzung addiert. Im Schritt 46 erfolgt jeweils eine Umrechung der so gebildeten Teileinspritzmengen in Stellsignale zur Ansteuerung des Kraftstoffmengenstellgliedes 18 und im Schritt 48 erfolgt eine Ausage der Stellsignale, also eine Ansteuerung des Kraftstoffmengenstellgleides 18. Anschließend kehrt das Programm in das Hauptprogramm zurück, das im Schritt 38 abgearbeitet wird.In step 46 For example, the proportions of the basic fuel quantity and the fuel quantity are added separately for both partial post-injections of the stored post-injection. In step 46 in each case a conversion of the partial injection quantities thus formed into control signals for controlling the fuel quantity actuator 18 and in the step 48 there is a statement of the control signals, ie a control of the fuel quantity adjustment 18 , Subsequently, the program returns to the main program, which in step 38 is processed.

In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Ausgabe der Stellsignale so, dass ein Einspritzbeginn der ersten der beiden Teil-Nacheinspritzungen nicht früher als 40° Kurbelwellenwinkel nach einem Ende eines Verdichtungstakt in dem Brennraum liegt. Dadurch wird sichergestellt, dass bereits die erste der beiden Teil-Nacheinspritzungen ohne signifikante Drehmomententwicklung in dem zugehörigen Brennraum verbrannt werden kann, so dass die Regelung der Sauerstoffkonzentration bei der Regeneration des Partikelfilters weitestgehend entkoppelt von der Drehmomenterzeugung erfolgen kann, obwohl eine Kraftstoffeinspritzung als Regelstellgröße verwendet wird.In a preferred embodiment, the output of the actuating signals takes place such that an injection start of the first of the two partial post-injections is not earlier than 40 ° crankshaft angle after one end of a compression stroke in the combustion chamber. This ensures that even the first of the two partial post-injections can be burned without significant torque development in the associated combustion chamber, so that the control of the oxygen concentration in the regeneration of the particulate filter can be largely decoupled from the torque generation, although a fuel injection is used as a control manipulated variable ,

Bevorzugt ist auch, dass ein Einspritzende der zweiten der beiden Teil-Nacheinspritzungen nicht später als 60° Kurbelwellenwinkel nach dem oberen Totpunkt liegt. Dadurch wird sichergestellt, dass auch der mit der zweiten der beiden Teil-Nacheinspritzungen dosierte Kraftstoff noch weitestgehend im Brennraum verbrennt und dabei Sauerstoff verbraucht. Dadurch wird ein hoher Wirkungsgrad der Kraftstoffmenge erzielt, die zur Verringerung der Sauerstoffkonzentration vor dem Partikelfilter Drehmoment-neutral zugemessen wird. Dabei wird unter einem hohen Wirkungsgrad hier ein hoher Einfluss auf die Sauerstoffkonzentration verstanden.It is also preferable that an injection end of the second of the two partial post-injections is not later than 60 ° crankshaft angle after top dead center. This ensures that even the metered with the second of the two partial post-injection fuel burns as far as possible in the combustion chamber and thereby consumes oxygen. As a result, a high efficiency of the amount of fuel is achieved, which is attributed to reduce the oxygen concentration upstream of the particulate filter torque-neutral. In this case, high efficiency is understood to mean a high influence on the oxygen concentration.

Bevorzugt ist insbesondere, dass der Sollwert der Sauerstoffkonzentration so vorbestimmt ist, dass die Temperatur des Partikelfilters in der zweiten Betriebsart einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Verwendung von Filtermaterialien mit verschiedener Temperaturfestigkeit, wobei jeweils nur der Sollwert der Lambdaregelung an die jeweilige Temperaturfestigkeit des Filtermaterials anzupassen ist.In particular, it is preferred that the desired value of the oxygen concentration is predetermined so that the temperature of the particulate filter in the second operating mode does not exceed a predetermined limit value. This embodiment allows a Use of filter materials with different temperature resistance, wherein in each case only the desired value of the lambda control is to be adapted to the respective temperature resistance of the filter material.

Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Grenzwert nicht höher als 1000°C ist. Ein solcher Grenzwert lässt sich erreichen, wenn der Sollwert der Sauerstoffkonzentration im Abgas zwischen 3% und 5% siegt. Es hat sich gezeigt, dass sich die Temperaturentwicklung bei der Partikelfilterregeration bei diesen Werten in Grenzen hält, die auch für vergleichsweise preiswerte Filtermaterialien wie Cordierit noch mit deren Temperaturfestigkeit verträglich sind. Dadurch wird ein Einsatz dieser Materialien, die weniger temperaturbeständig als das teurere Siliziumcarbid-Filtermaterial sind, erst für Automobilanwendungen möglich.It is particularly preferable that the limit value is not higher than 1000 ° C. Such a limit value can be achieved if the desired oxygen concentration in the exhaust gas is between 3% and 5%. It has been found that the temperature development in the Partikelfilterregeration at these values is limited, which are still compatible with their temperature resistance for comparatively inexpensive filter materials such as cordierite. This makes use of these materials, which are less temperature resistant than the more expensive silicon carbide filter material, possible only for automotive applications.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die vorbestimmten Betriebspunkte in einem Betriebsbereich des Verbrennungsmotors mit vergleichsweise niedrigerem Abgasmassenstrom liegen, während die Partikelfilterregeneration in Betriebspunkten mit vergleichsweise höherem Abgasmassenstrom erfolgt, ohne dass Nacheinspritzungen zur Begrenzung der Sauerstoffkonzentration eingesetzt werden.A further embodiment provides that the predetermined operating points are in an operating range of the internal combustion engine with comparatively lower exhaust gas mass flow, while the particle filter regeneration takes place at operating points with comparatively higher exhaust gas mass flow, without post-injections being used to limit the oxygen concentration.

Diese Ausgestaltung berücksichtigt, dass es gerade diese Betriebspunkte sind, die hinsichtlich der Temperaturentwicklung besonders kritisch sind. Dies ergibt sich zum einem aus der exotherme Reaktionen begünstigenden hohen Sauerstoffkonzentration, was insbesondere im Leerlauf und Leerlauf-nahen Teillastbereich gilt, und zum anderen aus der vergleichsweise langen Verweildauer des Abgases im Partikelfilter. Die lange Verweildauer begünstigt eine Reaktion und beschränkt gleichtzeitig die Fähigkeit des Abgasmassenstroms, Wärme aus dem Partikelfilter abzuführen. Durch die Regelung wird die Temperaturentwicklung in diesen Betriebspunkten beschränkt.This embodiment takes into account that it is precisely these operating points that are particularly critical with regard to temperature development. This results in a high oxygen concentration favoring the exothermic reactions, which is especially true at idle and near-idle part-load range, and on the other hand from the comparatively long residence time of the exhaust gas in the particulate filter. The long dwell time promotes a reaction and at the same time limits the ability of the exhaust mass flow to remove heat from the particulate filter. The regulation limits the temperature development at these operating points.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10333441 A1 [0004, 0005, 0006, 0007]
DE 103441 A1 [0006]

Claims

Method for controlling an internal combustion engine ( 10 ), which is an exhaust system ( 12 ) with a particle filter ( 20 ), and which is operated temporarily in a first mode in which the internal combustion engine ( 10 ) emitted particles in the particulate filter ( 20 ) and temporarily operated in a second mode in which the particulate filter ( 20 ) stored particles are burned at elevated exhaust gas temperature, wherein the combustion of the particles at predetermined operating points under the influence of a regulation of the oxygen concentration in front of the particle filter ( 20 ), which intervenes on a per combustion chamber and per working cycle injected fuel quantity of an accumulated post-injection, characterized in that the fuel quantity of the post-injection is divided into a first partial post-injection quantity and a second partial post-injection quantity and that the ratio of the first partial post-injection quantity to the second partial post-injection is independent of the intervention of the lambda control.

A method according to claim 1, characterized in that each of the two partial post-injection quantities is formed as the sum of a base value and a control value and that the control values are in the same ratio to each other as the base values.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that an injection start of the first of the two partial post-injection takes place not earlier than 40 ° crankshaft angle after an end of a compression stroke in the combustion chamber.

A method according to claim 3, characterized in that an injection end of the second of the two partial post-injections is not later than 60 ° crankshaft angle after top dead center.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the desired value of the oxygen concentration in the exhaust gas is between 3% and 5%.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the desired value of the oxygen concentration is predetermined so that the temperature of the particulate filter ( 20 ) does not exceed a predetermined limit in the second mode.

A method according to claim 6, characterized in that the limit is not higher than 1000 ° C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the predetermined operating points in an operating range of the internal combustion engine ( 10 ) with comparatively lower exhaust gas mass flow while in the particulate filter ( 20 ) stored particles are burned at operating points with comparatively higher exhaust gas mass flow without subsequent to the limitation of the oxygen concentration Nacheinspritzungen.

Control unit ( 36 ), which is adapted to a combustion engine ( 10 ) controlling an exhaust system ( 12 ) with a particle filter ( 20 ), wherein the control unit ( 36 ) is adapted to the internal combustion engine ( 10 ) operate temporarily in a first mode, in the emitted by the internal combustion engine particles in the particulate filter ( 20 ) and temporarily operate in a second mode in which the particulate filter ( 20 ) stored particles are burned at elevated exhaust gas temperature, wherein the control unit ( 36 ) is adapted to the combustion of the particles at predetermined operating points under the influence of a regulation of the oxygen concentration in the exhaust gas before the particulate filter ( 20 ), and thereby to intervene on an injected per combustion chamber and per working cycle amount of fuel an accumulated post-injection, characterized in that the control unit ( 36 ) is arranged to divide the fuel quantity of the post-injection accumulated to a first partial post-injection quantity and a second partial post-injection quantity in a ratio which is independent of the intervention of the lambda control.

Control unit ( 36 ) according to claim 9, characterized in that it is adapted to control a sequence of a method according to one of claims 2 to 8.