DE102010022317B4

DE102010022317B4 - Regenerationssysteme für Partikelfilter unter Verwenden von virtuellen Bricktemperatursensoren

Info

Publication number: DE102010022317B4
Application number: DE102010022317.4A
Authority: DE
Inventors: Jianwen Li; Michael Christopher Luckham; Paul Jasinkiewicz; Rebecca J. Darr; Rahul Mital
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2030-06-02
Also published as: US8146351B2; CN101907013B; CN101907013A; US20100307139A1; DE102010022317A1

Abstract

Abgassteuersystem, umfassend: einen Temperatursensor, der eine Auslasstemperatur eines Abgases stromabwärts von einer Emissionsreduktionsvorrichtung mit Katalysatorbricks misst; ein Temperaturschätzmodul, das eine höchste Temperatur der Emissionsreduktionsvorrichtung schätzt; und ein Abgaszustandsanpassungsmodul, das den Betrieb des Abgassteuersystems beruhend auf der höchsten Temperatur der Emissionsreduktionsvorrichtung steuert, wobei die höchste Temperatur beruhend auf:geschätzt wird, wobei Tb die höchste Temperatur ist, T2 die Auslasstemperatur des Abgases ist, m der Abgasmassendurchsatz ist, Mc die Katalysatorbrickmasse ist, Cpb eine spezifische Wärme des Katalysatorbricks ist, Cp eine spezifische Wärme von Abgas ist, F eine Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Abgas und der Emissionsreduktionsvorrichtung ist, α ein Wärmeübertragungskoeffizient ist und T0 eine Umgebungstemperatur ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren und insbesondere Regenerationssysteme für Partikelfilter unter Verwenden von virtuellen Bricktemperatursensoren.
Hintergrund
Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck des allgemeinen Darstellens des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der vorliegend genannten Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben wird, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung eventuell nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit gegenüber der vorliegenden Offenbarung als Stand der Technik anzusehen.
Motoren können Kohlenwasserstoffe (HC), Stickoxide (NO_x) und Partikel erzeugen. HC kann durch einen Oxidationskatalysator gefiltert werden. NO_x-Emissionen können durch ein System für selektive katalytische Reduktion (SCR von selective catalytic reduction) reduziert werden. Die Partikel können von einem Partikelfilter gefiltert werden. In manchen Umsetzungen kann der Partikelfilter katalytisch aktive Elemente in Form von Bricks umfassen, die darin Partikel zurückhalten. Im Laufe der Zeit wird der Partikelfilter voll und muss regeneriert werden, um die Partikel zu beseitigen, die in den katalytisch aktiven Elementen des Partikelfilters zurückgehalten sind. Während Regeneration werden die zurückgehaltenen Partikel erhitzt, um die Partikel im Partikelfilter zu verbrennen. Nachdem die Partikel in dem Partikelfilter verbrannt sind, kann der Partikelfilter wieder das Filtern aufnehmen.
Katalytisch aktive Elemente des Partikelfilters werden während der Regeneration erhöhten Temperaturen ausgesetzt. Die Temperatur des Partikelfilters ist im gesamten Partikelfilter unter Umständen nicht gleichmäßig. Neben der Wärme des Abgases kann der Partikelfilter exothermer Wärme ausgesetzt sein, die von einer Oxidationsreaktion von HC in dem Oxidationskatalysator, der stromaufwärts des Partikelfilters vorgesehen ist, freigesetzt wird. Zudem umfasst die Regeneration des Partikelfilters das Oxidieren von Ruß oder Partikeln, die auf Oberflächen der Katalysatorbricks zurückgehalten werden. Das Oxidieren des Rußes oder der Partikel gibt Wärme zu den Oberflächen der Katalysatorbricks ab.
Herkömmlicherweise sind Abgastemperatursensoren stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters vorgesehen, um eine stromaufwärts vorliegende Temperatur bzw. eine stromabwärts vorliegende Temperatur des Abgases zu überwachen. Eine Temperatur des Partikelfilters kann auf einem Mittelwert der stromaufwärts und stromabwärts vorliegenden Temperaturen beruhen. Die Steuerung der Regeneration kann auf der Temperatur des Partikelfilters beruhen.
Abgassteuersysteme mit Temperaturschätzmodulen zur Schätzung der höchsten Temperatur einer Emissionsreduktionsvorrichtung sind aus den Druckschriften JP 2006 118 418 A , DE 10 2007 000 342 A1 und DE 10 2005 034 115 A1 bekannt.
Zusammenfassung
Ein Abgassteuersystem umfasst einen Temperatursensor, ein Temperaturschätzmodul und ein Abgaszustandsanpassungsmodul. Der Temperatursensor misst eine Auslasstemperatur eines Abgases stromabwärts einer Emissionsreduktionsvorrichtung. Das Temperaturschätzmodul schätzt eine höchste Temperatur der Emissionsreduktionsvorrichtung. Das Abgaszustandsanpassungsmodul steuert den Betrieb des Abgassteuersystems beruhend auf der höchsten Temperatur der Emissionsreduktionsvorrichtung.
Erfindungsgemäß wird die höchste Temperatur beruhend auf:
geschätzt, wobei T_b die höchste Temperatur ist, T₂ die Auslasstemperatur des Abgases ist, m der Abgasmassendurchsatz ist, M_c die Katalysatorbrickmasse ist, C_pb eine spezifische Wärme des Katalysatorbricks ist, C_p eine spezifische Wärme von Abgas ist, F eine Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Abgas und der Emissionsreduktionsvorrichtung ist, α ein Wärmeübertragungskoeffizient ist und T₀ eine Umgebungstemperatur ist.
Weitere Gebiete der Anwendbarkeit gehen aus der hierin vorgesehenen Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele lediglich dem Zweck der Veranschaulichung dienen sollen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung beschränken sollen.
Zeichnungen
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich für veranschaulichende Zwecke und sollen nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise beschränken.
1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Dieselmotorsystems, das ein Partikelfilterregenerationsmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst;
2 ist ein schematisches Funktionsdiagramm eines Partikelfilterregenerationsmoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Regenerieren eines Partikelfilters gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Eingehende Beschreibung
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendung oder die Nutzungsmöglichkeiten zu beschränken. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung ähnlicher Elemente verwendet. Wie hierin verwendet bezieht sich der Begriff „Modul” auf eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC von Application Specific Integrated Circuit), 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.
Ein Partikelfilterregenerationssystem und -verfahren gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung schätzt eine Temperatur an einer Rückseite eines Katalysatorbricks eines Partikelfilters. Die Temperatur an der Rückseite des Katalysatorbricks des Partikelfilters kann für eine höchste Temperatur des Partikelfilters repräsentativ sein. Die Temperatur wird beruhend auf einer Auslasstemperatur des Abgases stromabwärts des Partikelfilters, auf Motorbetriebsbedingungen und Konstruktionsspezifikationen des Partikelfilters geschätzt. Der Regenerationsprozess des Partikelfilters wird beruhend auf der geschätzten höchsten Temperatur des Partikelfilters gesteuert, um thermische Beschädigung der Katalysatorbricks des Partikelfilters zu vermeiden.
Unter Bezug nun auf 1 umfasst ein beispielhaftes Motorsystem 10 einen Motor 12, einen Ansaugkrümmer 14, ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem 16 und eine Abgasanlage 18. Der Motor 12 kann ein Benzinmotor oder ein Dieselmotor sein. Der beispielhafte Motor 12 umfasst sechs Zylinder 20, die in benachbarten Zylinderreihen 22, 24 in V-Anordnung konfiguriert sind. Auch wenn 1 sechs Zylinder zeigt, versteht sich, dass der Motor 12 weitere oder weniger Zylinder 20 umfassen kann. Zum Beispiel werden Motoren, die 2, 4, 5, 8, 10, 12 und 16 Zylinder aufweisen, in Betracht gezogen. Es wird auch erwartet, dass der Dieselmotor 12 eine Reihenzylinderkonfiguration aufweisen kann.
Durch eine (nicht gezeigte) Drosselklappe wird Luft in den Ansaugkrümmer 14 gesaugt. Von dem Ansaugkrümmer 14 wird Luft in die Zylinder 20 gesaugt und wird darin verdichtet. Von dem Common-Rail-Einspritzsystem 16 wird Kraftstoff in den Zylinder 20 eingespritzt. Wenn der Motor 12 ein Dieselmotor ist, zündet die Wärme der verdichteten Luft das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Wenn der Motor 12 ein Benzinmotor ist, wird das Luft/Kraftstoff-Gemisch durch eine (nicht gezeigte) Zündkerze gezündet. Die Abgase werden von den Zylindern 20 und in die Abgasanlage 18 abgelassen. In manchen Fällen kann das Motorsystem 10 einen Turbolader 26 umfassen, der zusätzliche Luft zur Verbrennung mit Kraftstoff und der von dem Ansaugkrümmer 14 eingesaugten Luft in die Zylinder 20 pumpt.
Die Abgasanlage 18 umfasst Abgaskrümmer 28, 30, Abgasleitungen 29 und 31 und eine Emissionsreduktionsvorrichtung 34. Die Emissionsreduktionsvorrichtung 34 kann einen Katalysator 38 und/oder einen Partikelfilter 40 und/oder einen (nicht gezeigte) Konverter für selektive katalytische Reduktion (SCR) umfassen. Der Katalysator 38 kann zum Beispiel ein Dreiwegekatalysator (TWC), ein Oxidationskatalysator, ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) oder eine Mager-NO_x-Falle (LNT) sein. Der Partikelfilter 40 kann ein Dieselpartikelfilter (DPF) sein. Der SCR-Konverter kann stromaufwärts oder stromabwärts des Partikelfilters 40 vorgesehen werden.
Eine elektrische Heizvorrichtung 41 kann stromaufwärts des Partikelfilters 40 vorgesehen oder mit diesem integriert sein. Erste und zweite Abgassegmente werden durch die erste und zweite Zylinderreihe 22 und 24 ausgebildet. Die Abgaskrümmer 28 und 30 leiten die Abgassegmente von den entsprechenden Zylinderreihen 22 und 24 in die Abgasleitungen 29 und 31. Das Abgas wird in den Turbolader 26 geleitet, um den Turbolader 26 anzutreiben. Ein kombinierter Abgasstrom strömt von dem Turbolader 26 durch den Katalysator 38 und die Heizvorrichtung 41 zu dem Partikelfilter 40. Der Partikelfilter 40 filtert Partikel aus dem kombinierten Abgasstrom, während er zur Atmosphäre strömt.
Der Partikelfilter 40 wird regelmäßig regeneriert, um in dem Partikelfilter 40 angesammelte Partikel zu entfernen. Während der Regeneration führt eine Stromquelle 42 der elektrischen Heizvorrichtung 41 Strom zu, um den dadurch strömenden Abgasstrom zu erwärmen, der wiederum den Partikelfilter 40 beheizt. Dadurch werden die Dieselpartikel auf der Oberfläche des katalytisch aktiven Elements des Partikelfilters 40 abgebrannt. Die elektrische Heizvorrichtung 41 kann den Partikelfilter 40 auch direkt beheizen, wenn die elektrische Heizvorrichtung 41 mit dem Partikelfilter 40 integriert ist oder benachbart zu dem Partikelfilter 40 vorgesehen ist. Neben der Wärme von der elektrischen Heizvorrichtung 41 trägt auch exotherme Wärme, die aus Oxidation von HC in dem Katalysator 38 freigesetzt wird, zur erhöhten Temperatur des Partikelfilters 40 bei. Die Verbrennung der Dieselpartikel in dem Partikelfilter 40 gibt auch Wärme zur Oberfläche des katalytisch aktiven Elements in dem Partikelfilter 40 ab. Daher liegt über der Oberfläche der Katalysatorbricks des Partikelfilters 40 eine ungleichmäßige Wärmeverteilung vor. Die höchste Temperatur der Katalysatorbricks tritt an einer Rückfläche der Katalysatorbricks auf.
Ein Steuermodul 43 reguliert den Betrieb des Motorsystems 10 gemäß Signalen von mehreren Sensoren. Die mehreren Sensoren umfassen einen Ansaugkrümmerunterdruck(MAP)-Sensor 44, einen Motordrehzahlsensor 46, einen Ansauglufttemperatur(IAT)-Sensor 48, einen Massenluftstrom(MAF)-Sensor 50 und einen Temperatursensor 54, sind aber nicht darauf beschränkt. Der MAP-Sensor 44 misst den Luftdruck in dem Ansaugkrümmer 14. Der Motordrehzahlsensor 46 misst Motordrehzahl (RPM). Der IAT-Sensor 48 misst die Umgebungslufttemperatur. Der Massenluftstromsensor 50 misst den Massendurchsatz der Luft, die in den Ansaugkrümmer 14 strömt.
Der Temperatursensor 54 ist stromabwärts von der Emissionsreduktionsvorrichtung 34 vorgesehen und misst eine Temperatur des Abgases, das aus der Emissionsreduktionsvorrichtung 34 austritt. Wenn die Emissionsreduktionsvorrichtung 34 einen Partikelfilter 40 umfasst und das Schätzen von Temperatur des Partikelfilters erwünscht ist, kann der Temperatursensor 54 an einem Auslass des Partikelfilters 40 vorgesehen werden. Wenn die Emissionsreduktionsvorrichtung 34 einen Katalysator 38 umfasst und das Schätzen von Temperatur des Katalysators 38 erwünscht ist, kann der Temperatursensor 54 an einem Auslass des Katalysators 38 vorgesehen werden. Der Temperatursensor 54 kann ein Thermistor sein.
Das Steuermodul 43 umfasst ein Partikelfilterregenerationsmodul 60, das eine Temperatur an der Rückseite der Katalysatorbricks des Partikelfilters 40 schätzt. Die Temperatur an der Rückseite der Katalysatorbricks des Partikelfilters 40 kann für eine höchste Temperatur des Partikelfilters 40 repräsentativ sein. Das Partikelfilterregenerationsmodul 60 steuert den Partikelfilterregenerationsprozess beruhend auf der geschätzten höchsten Temperatur des Partikelfilters 40.
Unter Bezug auf 2 umfasst das Partikelfilterregenerationsmodul 60 ein Partikelfilterzustandsbeurteilungsmodul 62, ein Heizvorrichtungssteuermodul 64, ein Temperaturschätzmodul 66, ein Vergleichsmodul 68, ein Abgaszustandsanpassungsmodul 70 und ein Abgasmassendurchsatzschätzmodul 72. Das Partikelfilterregenerationsmodul 60 löst eine Regeneration des Partikelfilters 40 aus und überwacht ständig den Regenerationsprozess, um sicherzustellen, dass die Temperatur des Partikelfilters 40 innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt.
Im Einzelnen beurteilt das Partikelfilterzustandsbeurteilungsmodul 62 Partikelfilterbedingungen und ermittelt, ob eine Aktivierungsbedingung für Regeneration vorliegt. Eine Aktivierungsbedingung kann lediglich zum Beispiel vorliegen, wenn eine Beladung des Partikelfilters 40 einen Schwellenwert überschreitet oder wenn eine Differenz zwischen den Abgasdrücken stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters 40 einen Schwellendruck übersteigt. Wenn die Aktivierungsbedingung vorliegt, aktiviert das Heizvorrichtungssteuermodul 64 die elektrische Heizvorrichtung 41, um das Abgas zu erwärmen, das durch die elektrische Heizvorrichtung 41 strömt. Das erwärmte Abgas beheizt dann den Partikelfilter 40, wenn es durch den Partikelfilter 40 strömt, um Regeneration zu starten. Die Dauer des Regenerationsprozesses schwankt beruhend auf der Menge an Dieselpartikeln in dem Partikelfilter 40. Die elektrische Heizvorrichtung 41 muss lediglich für einen anfänglichen Zeitraum des Regenerationsprozesses eingeschaltet werden. Nachdem der Regenerationsprozess gestartet ist, kann die elektrische Heizvorrichtung 41 abgeschaltet werden. Der Regenerationsprozess läuft mit Hilfe der aus Verbrennung der Partikel freigesetzten Wärme weiter.
Statt des Verwendens der elektrischen Heizvorrichtung 41 kann der Regenerationsprozess alternativ durch Einspritzen von mehr Kraftstoff zu den Zylindern ausgelöst werden. Lediglich zum Beispiel kann Kraftstoff in einer späten Phase des Arbeitstakts eingespritzt werden. Wenn der Katalysator 38 einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) umfasst, kann der Kraftstoff in das Abgasrohr stromaufwärts des DOC eingespritzt werden. In dem DOC kann überschüssiger Kraftstoff verbrannt werden, um die Abgastemperatur anzuheben, was eine Verbrennung der Dieselpartikel hervorruft.
Das Abgasmassendurchsatzschätzmodul 72 kommuniziert mit dem MAF-Sensor 50 und einem Kraftstoffstromschätzmodul 74. Der MAF-Sensor 50 misst den Massendurchsatz von Frischluft. Das Kraftstoffstromschätzmodul 74 schätzt den Kraftstoffdurchsatz, der in die Zylinder eingespritzt wird, beruhend auf der angeordneten Kraftstoffzufuhr. Das Abgasmassendurchsatzschätzmodul 72 schätzt den Massendurchsatz des Abgases beruhend auf dem Massendurchsatz von Frischluft und dem Kraftstoffstrom. Zum Beispiel kann der Massendurchsatz des Abgases eine Summe des Massendurchsatzes von Frischluft und des Kraftstoffdurchsatzes sein.
Während der Regeneration schätzt das Temperaturschätzmodul 66 ständig die höchste Temperatur des Partikelfilters 40. Die geschätzte höchste Temperatur des Partikelfilters 40 tritt an der Rückseite der Katalysatorbricks auf (d. h. die Bricktemperatur). Das Temperaturschätzmodul 66 empfängt Signale von mehreren Sensoren und schätzt die höchste Bricktemperatur beruhend auf diesen Signalen und auf Konstruktionsspezifikationen des Partikelfilters 40.
Die geschätzte höchste Temperatur kann beruhend auf der folgenden Gleichung ermittelt werden:
wobei T_b die geschätzte höchste Temperatur ist (d. h. Bricktemperatur);
T₂ eine Auslasstemperatur des Abgases ist, das an einem Auslass des Partikelfilters gemessen wird;
m ein Abgasmassendurchsatz ist;
M_c eine Katalysatorbrickmasse ist;
C_pb eine spezifische Wärme des Katalysatorbricks ist;
C_p eine spezifische Wärme von Abgas ist;
F eine Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Abgas und dem Partikelfilter ist;
α ein Wärmeübertragungskoeffizient ist; und
T₀ eine Umgebungstemperatur ist.
Parameter, die für die Schätzung der höchsten Temperatur des Partikelfilters 40 relevant sind, umfassen Abgasmassendurchsatz, Auslasstemperatur des Abgases stromabwärts von dem Partikelfilter 40, Katalysatorbrickmasse, spezifische Wärme eines Katalysatorbricks, spezifische Wärme des Abgases, Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Abgas und dem Partikelfilter 40, Wärmeübertragungskoeffizient und Umgebungstemperatur.
Die Umgebungstemperatur und die Auslasstemperatur des Abgases stromabwärts des Partikelfilters 40 werden durch vorhandene Sensoren gemessen. Die Umgebungstemperatur ist die Ansauglufttemperatur und wird von dem IAT-Sensor 48 gemessen. Die Auslasstemperatur wird von dem Temperatursensor 54 gemessen. Der Abgasmassendurchsatz wird von dem Abgasmassendurchsatzschätzmodul 72 geschätzt. Der Wärmeübertragungskoeffizient ist eine Funktion von Fahrzeuggeschwindigkeit und kann beruhend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden, die von einem (nicht gezeigten) Fahrzeuggeschwindigkeitssensor gemessen wird. Die Katalysatorbrickmasse, die spezifische Wärme des Abgases und die Wärmeübertragungsfläche können aus Konstruktionsspezifikationen des Partikelfilters 40 erhalten werden.
Das Vergleichsmodul 68 vergleicht die geschätzte (höchste) Temperatur des Partikelfilters 40 mit einem Bereich zulässiger Temperaturen des Partikelfilters 40. Wenn die geschätzte Temperatur einen oberen Grenzwert des Bereichs zulässiger Temperaturen übersteigt, kann das Abgaszustandsanpassungsmodul 70 den Abgaszustand so anpassen, dass die Temperatur des Partikelfilters 40 gesenkt wird, lediglich zum Beispiel durch Anpassen von Kraftstoffzufuhr, um die Kraftstoffmenge einer Kraftstoffeinspritzung zu verringern. Wenn die Temperatur unter einem unteren Grenzwert des Bereichs zulässiger Temperaturen liegt, kann das Abgaszustandsanpassungsmodul 70 die Kraftstoffzufuhr so anpassen, dass die Kraftstoffmenge einer Kraftstoffeinspritzung erhöht wird, um die Temperatur des Partikelfilters anzuheben.
Die geschätzte Temperatur des Partikelfilters 40 ermöglicht es, dass die Filterteile vor ungesteuerter Regeneration geschützt werden. Wenn die geschätzte Temperatur einen Schwellenwert übersteigt, kann das Steuermodul den Motorzustand durch Steigern des Abgasdurchsatzes oder durch Verringern einer Sauerstoffkonzentration des Abgases anpassen.
Unter Bezug nun auf 3 startet bei Schritt 82 ein Verfahren 80 zum Regenerieren eines Partikelfilters 40. Das Partikelfilterzustandsbeurteilungsmodul 62 ermittelt in Schritt 84, ob eine Aktivierungsbedingung für die Partikelfilterregeneration vorliegt. Liegt die Aktivierungsbedingung nicht vor, kehrt das Verfahren 80 zu Schritt 82 zurück, um weiter zu überwachen. Wenn die Aktivierungsbedingung vorliegt, wird bei Schritt 86 die elektrische Heizvorrichtung 41 aktiviert oder es wird überschüssiger Kraftstoff eingespritzt, um die Temperatur des Abgases anzuheben. Das Temperaturschätzmodul 66 schätzt bei Schritt 88 die höchste Temperatur des Partikelfilters 40. Das Vergleichsmodul 68 vergleicht bei Schritt 90 die geschätzte höchste Temperatur mit einem Bereich zulässiger Temperaturen des Partikelfilters 40. Wenn die geschätzte Temperatur bei Schritt 92 einen oberen Grenzwert des Bereichs zulässiger Temperaturen übersteigt, passt das Abgaszustandsanpassungsmodul 70 bei Schritt 94 die Kraftstoffzufuhr an, um die Temperatur des Partikelfilters 40 zu senken. Das Verfahren 80 rückt zu Schritt 96 vor.
Wenn die geschätzte Temperatur bei Schritt 92 nicht den oberen Grenzwert des Bereichs zulässiger Temperaturen übersteigt, ermittelt das Vergleichsmodul 68 bei Schritt 98, ob die geschätzte Temperatur unter einem unteren Grenzwert des Bereichs zulässiger Temperaturen liegt. Wenn die geschätzte Temperatur unter dem unteren Grenzwert des Bereichs zulässiger Temperaturen liegt, ändert das Abgaszustandsanpassungsmodul 70 bei Schritt 100 Motorparameter, um die Temperatur anzuheben. Das Verfahren 80 rückt zu Schritt 96 vor.
Wenn die Temperatur bei Schritt 98 nicht unter dem unteren Grenzwert des Bereichs zulässiger Temperaturen liegt, ermittelt das Vergleichsmodul 68 bei Schritt 102, dass die Temperatur des Partikelfilters 40 innerhalb des Bereichs zulässiger Temperaturen liegt. Das Verfahren 80 rückt zu Schritt 96 vor. Bei Schritt 96 ermittelt das Partikelfilterzustandsbeurteilungsmodul 62, ob der Regenerationsprozess bei Schritt 96 abgeschlossen ist. Ist der Regenerationsprozess nicht abgeschlossen, kehrt das Verfahren 80 zu Schritt 88 zurück, um weiter die höchste Temperatur des Partikelfilters 40 zu überwachen und zu schätzen. Die ständige Rückmeldung der höchsten Temperatur des Partikelfilters 40 stellt eine Echtzeitsteuerung des Regenerationsprozesses sicher. Wenn der Regenerationsprozess bei Schritt 96 beendet ist. Das Verfahren 80 endet bei Schritt 104.
Das Partikelfilterregenerationssystem der vorliegenden Offenbarung überwacht ständig die höchste Temperatur des Partikelfilters 40. Die Temperatur des Partikelfilters 40 kann präziser gesteuert werden, um den Wirkungsgrad der Regeneration zu verbessern und eine thermische Beschädigung des Katalysatorbricks des Partikelfilters 40 zu vermeiden. Die höchste Temperatur wird mit Hilfe vorhandener Sensoren und bekannter Konstruktionsspezifikationen des Partikelfilters 40 geschätzt. Zudem nutzt das Partikelfilterregenerationssystem der vorliegenden Offenbarung nur einen Temperatursensor stromabwärts des Partikelfilters 40, um die Temperatur des Partikelfilters 40 zu schätzen. Daher können Herstellungskosten gesenkt werden.
Während das Temperaturschätzmodul 66 in Verbindung mit einem Partikelfilter beschrieben wurde, kann das Temperaturschätzmodul 66 mit jeder Art von Emissionsreduktionsvorrichtung verwendet werden. Zum Beispiel kann das Temperaturschätzmodul 66 verwendet werden, um die höchste Temperatur eines Katalysators, eines Oxidationskatalysators, eines TWC und eines LNT zu schätzen. Analog ist nur ein Temperatursensor an einem Auslass einer der Emissionsreduktionsvorrichtungen für Temperaturschätzung erforderlich. Analog kann die geschätzte höchste Temperatur für Regenerationssteuerung der Emissionsreduktionsvorrichtungen oder eine beliebige temperaturbezogene Steuerung verwendet werden.
Der Fachmann kann nun anhand der vorstehenden Beschreibung erkennen, dass die breiten Lehren der Offenbarung in verschiedenerlei Form umgesetzt werden können. Während diese Offenbarung bestimmte Beispiele umfasst, sollte der wahre Schutzumfang der Offenbarung daher nicht darauf beschränkt werden, da dem erfahrenen Praktiker bei einer Prüfung der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche andere Abwandlungen offenkundig werden.

Claims

Abgassteuersystem, umfassend: einen Temperatursensor, der eine Auslasstemperatur eines Abgases stromabwärts von einer Emissionsreduktionsvorrichtung mit Katalysatorbricks misst; ein Temperaturschätzmodul, das eine höchste Temperatur der Emissionsreduktionsvorrichtung schätzt; und ein Abgaszustandsanpassungsmodul, das den Betrieb des Abgassteuersystems beruhend auf der höchsten Temperatur der Emissionsreduktionsvorrichtung steuert, wobei die höchste Temperatur beruhend auf:
geschätzt wird, wobei T_b die höchste Temperatur ist, T₂ die Auslasstemperatur des Abgases ist, m der Abgasmassendurchsatz ist, M_c die Katalysatorbrickmasse ist, C_pb eine spezifische Wärme des Katalysatorbricks ist, C_p eine spezifische Wärme von Abgas ist, F eine Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Abgas und der Emissionsreduktionsvorrichtung ist, α ein Wärmeübertragungskoeffizient ist und T₀ eine Umgebungstemperatur ist.
Abgassteuersystem nach Anspruch 1, wobei die höchste Temperatur der Emissionsreduktionsvorrichtung auf einer Temperatur einer Rückseite eines Katalysatorbricks der Emissionsreduktionsvorrichtung beruht.
Abgassteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Emissionsreduktionsvorrichtung mindestens eines von: einem Katalysator, einem Dreiwegekatalysator, einem Oxidationskatalysator, einem Dieseloxidationskatalysator, einer Mager-NO_x-Falle und einem Dieselpartikelfilter umfasst.