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TECHNISCHES GEBIET
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Das Verfahren betrifft allgemein ein Verfahren zum Steuern einer Regeneration eines Partikelfilters eines Abgassystems eines Fahrzeugs.
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HINTERGRUND
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Ein Abgassystem für ein Fahrzeug kann einen Partikelfilter aufweisen. Wenn der Motor einen Dieselmotor aufweist, dann wird der Partikelfilter als ein Dieselpartikelfilter bezeichnet. Der Partikelfilter fängt Partikelmaterial, d. h. Ruß), von dem Abgas des Motors ab. Der Partikelfilter kann ein oder mehrere Substrate aufweisen, die eine Mehrzahl von Durchbrechungen definieren, durch die das Abgas strömen muss. Das Partikelmaterial sammelt sich an dem Substrat, wenn das Abgas durch die Durchbrechungen strömt. Der Partikelfilter wird gelegentlich regeneriert, um das gesammelte Partikelmaterial zu entfernen. Eine Regeneration des Partikelfilters umfasst ein Erwärmen des Partikelfilters auf eine Temperatur, die ausreichend ist, um das gesammelte Partikelmaterial zu verbrennen, was das Partikelmaterial in Kohlendioxid umwandelt, das in die Atmosphäre abgegeben wird.
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Es kann ein Rußmodell verwendet werden, um vorherzusagen, wann eine Regeneration des Partikelfilters erforderlich ist. Eine Druckdifferenz über den Partikelfilter, d. h. zwischen einem stromaufwärtigen Ende und einem stromabwärtigen Ende des Partikelfilters stellt einen der Primäreingänge in das Rußmodell dar. Das Rußmodell sagt die Notwendigkeit einer Regeneration auf Grundlage der Druckdifferenz über den Partikelfilter oder der Zeitdauer, bis eine Regeneration erforderlich ist, vorher. Zusätzliche Regenerationsauslöser, wie eine vordefinierte Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen, eine vordefinierte Distanz, die durch das Fahrzeug zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen gefahren wird, oder ein vordefinierter Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen, können ebenfalls dazu verwendet werden, eine Regeneration des Partikelfilters zu beginnen. Demgemäß kann bei Auftreten eines der Zusatzauslöser eine Regeneration des Partikelfilters gestartet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist ein Verfahren zum Steuern einer Regeneration eines Partikelfilters eines Abgassystems eines Fahrzeugs vorgesehen. Das Verfahren umfasst ein Definieren einer Regenerationsauslösergrenze für zumindest einen Betriebsparameter des Fahrzeugs, ein Erfassen zumindest eines Umgebungsbetriebszustandes und ein Erfassen zumindest eines Fahrzeugbetriebszustandes. Das Verfahren umfasst ferner ein Modifizieren der Regenerationsauslösergrenze auf Grundlage des zumindest einen erfassten Umgebungsbetriebszustandes und des zumindest einen erfassten Fahrzeugbetriebszustandes, um eine modifizierte Regenerationsauslösergrenze zu definieren, und ein Regenerieren des Partikelfilters, wenn die modifizierte Regenerationsauslösergrenze für den Betriebsparameter erreicht ist.
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Es ist auch ein Verfahren zum Steuern einer Regeneration eines Partikelfilters eines Abgassystems eines Fahrzeugs vorgesehen. Das Verfahren umfasst ein Erfassen einer Druckdifferenz zwischen einem stromaufwärtigen Druck des Partikelfilters und einem stromabwärtigen Druck des Partikelfilters und ein Vergleichen der erfassten Druckdifferenz mit einem Rußmodell, um vorherzusagen, wann eine Regeneration des Partikelfilters erforderlich ist. Das Verfahren umfasst ferner eine Definition einer Regenerationsauslösergrenze für zumindest einen Betriebsparameter des Fahrzeugs, ein Erfassen zumindest eines Umgebungsbetriebszustandes und ein Erfassen zumindest eines Fahrzeugbetriebszustandes. Das Verfahren umfasst ferner ein Modifizieren der Regenerationsauslösergrenze auf Grundlage des zumindest einen erfassten Umgebungsbetriebszustandes und des zumindest einen erfassten Fahrzeugbetriebszustandes, um eine modifizierte Regenerationsauslösergrenze zu definieren, und ein Regenerieren des Partikelfilters, wenn entweder die modifizierte Regenerationsauslösergrenze für den Betriebsparameter erreicht ist oder das Rußmodell vorhersagt, dass eine Regeneration erforderlich ist.
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Demgemäß können durch Modifikation der Regenerationsauslösergrenze für den zumindest einen Betriebsparameter die verschiedenen Umgebungsbetriebsbedingungen, in denen das Fahrzeug betrieben wird, und die verschiedenen Fahrzeugbetriebsbedingungen, bei denen das Fahrzeug betrieben wird, in die Bestimmung angerechnet werden, wann eine Regeneration des Partikelfilters stattfindet. Demgemäß kann, wenn ein hohes Vertrauensniveau in die Rußmodellvorhersage existiert, dann die Zeitperiode zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des Partikelfilters verlängert werden, während, wenn ein geringes Vertrauensniveau in die Rußmodellvorhersage existiert, dann die Zeitperiode zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des Partikelfilters verkürzt werden kann. Somit werden, wenn das Fahrzeug bei Bedingungen betrieben wird, die weniger Ruß, d. h. Partikelmaterial erzeugen, als das Rußmodell vorhersagen kann, diese Betriebsbedingungen berücksichtigt und können die Zeitperiode zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen verlängern, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs erhöht und die Lebensdauererwartung des Partikelfilters und anderer zugeordneter Komponenten verlängert wird.
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Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches Schaubild eines Motors und eines Abgassystems eines Fahrzeugs.
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern einer Regeneration eines Partikelfilters des Abgassystems zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend auf 1, in der gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile angeben, ist ein Abgassystem eines Fahrzeugs allgemein mit 20 gezeigt. Das Abgassystem 20 lenkt und behandelt Abgas von einem Motor 22.
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Das Abgassystem 20 umfasst einen Partikelfilter 24. Der Partikelfilter 24 filtert Partikelmaterial, d. h. Ruß, von dem Abgas des Motors 22. Der Partikelfilter 24 kann ein oder mehrere Substrate aufweisen, die eine Mehrzahl von Durchbrechungen definieren, durch die das Abgas strömen muss. Das Partikelmaterial sammelt sich an dem Substrat an, wenn das Abgas durch die Durchbrechungen strömt. Der Partikelfilter 24 wird gelegentlich regeneriert, um das gesammelte Partikelmaterial zu entfernen. Die Regeneration des Partikelfilters 24 umfasst ein Erwärmen des Partikelfilters 24 auf eine Temperatur, die ausreichend ist, das gesammelte Partikelmaterial zu verbrennen, was das Partikelmaterial zu Kohlendioxid umwandelt, das in die Atmosphäre abgegeben wird.
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Ein Rußmodell kann vorhersagen, wann eine Regeneration des Partikelfilters 24 erforderlich ist. Eine Druckdifferenz über den Partikelfilter 24, d. h. eine Druckdifferenz zwischen einem ersten Drucksensor 26, der an einem stromaufwärtigen Ende 28 des Partikelfilters 24 angeordnet ist, und einem zweiten Drucksensor 30, der an einem stromabwärtigen Ende 32 des Partikelfilters 24 angeordnet ist, stellt einen der Primäreingänge in das Rußmodell dar. Das Rußmodell verwendet die Druckdifferenz, um vorherzusagen, ob oder wann eine Regeneration des Partikelfilters 24 erforderlich ist.
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Es können auch zusätzliche Regenerationsauslöser verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine Regeneration des Partikelfilters 24 erforderlich ist. Die zusätzlichen Regenerationsauslöser können umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, eine vordefinierte Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen, eine vordefinierte Distanz, die durch das Fahrzeug zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen gefahren wird, oder ein vordefinierter Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen. Demgemäß kann bei Auftreten eines der zusätzlichen Auslöser eine Regeneration des Partikelfilters 24 gestartet werden.
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Das Fahrzeug kann einen Controller 34 aufweisen, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, eine Motorsteuereinheit, um das Starten und Stoppen der Regeneration des Partikelfilters 24 zu steuern. Der Controller 34 kann einen Computer und/oder Prozessor aufweisen und die vollständige Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren, etc. aufweisen, die notwendig sind, um die Regeneration des Partikelfilters 24 zu regulieren und zu steuern. Somit kann ein Verfahren, wie nachfolgend beschrieben und allgemein in 2 mit 40 gezeigt ist, als ein Programm ausgeführt sein, das an dem Controller 34 betreibbar ist. Es sei angemerkt, dass der Controller 34 eine beliebige Vorrichtung aufweisen kann, die in der Lage ist, Daten von verschiedenen Sensoren zu analysieren, Daten zu vergleichen und die notwendigen Entscheidungen zu treffen, die erforderlich sind, um die Regeneration des Partikelfilters 24 zu steuern.
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Bezug nehmend auf 2 umfasst das Verfahren 40 ein Erfassen einer Druckdifferenz zwischen einem stromaufwärtigen Druck des Partikelfilters 24 und einem stromabwärtigen Druck des Partikelfilters 24, Block 42. Wie oben beschrieben ist, kann das Abgassystem 20 den ersten Drucksensor 26 stromaufwärts des Partikelfilters 24 angeordnet und den zweiten Drucksensor 30 stromabwärts des Partikelfilters 24 angeordnet aufweisen. Der erste Drucksensor 26 und der zweite Drucksensor 30 stehen in Kommunikation mit dem Controller 34 und übertragen Daten an diesen, die dem Fluid, d. h. Druck des Abgases stromaufwärts des Partikelfilters 24 bzw. stromabwärts des Partikelfilters 24 zugeordnet sind. Der Controller 34 kann die Daten, die dem stromaufwärtigen Druck und dem stromabwärtigen Druck zugeordnet sind, empfangen und die Druckdifferenz dazwischen berechnen. Jedoch sei angemerkt, dass der stromaufwärtige Druck und der stromabwärtige Druck erfasst werden können und die Druckdifferenz dazwischen auf eine beliebige andere Art und Weise, die hier nicht beschrieben ist, bestimmt werden kann.
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Das Verfahren 40 umfasst ferner ein Eingeben der erfassten Druckdifferenz in das Rußmodell, Block 44. Das Rußmodell ist ein Modell der Rußmasse, die in und durch den Partikelfilter 24 abgefangen ist, für gegebene Druckdifferenzen zwischen dem stromaufwärtigen Ende 28 und dem stromabwärtigen Ende 32 des Partikelfilters 24. Demgemäß sagt das Rußmodell die Menge an Ruß, d. h. Partikelmaterial, das in dem Partikelfilter 24 abgefangen und/oder enthalten ist, für eine beliebige gegebene Druckdifferenz vorher. Die erfasste Druckdifferenz wird in das Rußmodell eingegeben, um vorherzusagen, wie viel Ruß sich in dem Partikelfilter 24 befindet, und um dadurch zu bestimmen, wann eine Regeneration des Partikelfilters 24 erforderlich ist.
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Das Verfahren 40 kann ferner eine Bestimmung umfassen, ob das Rußmodell eine Rußmasse vorhersagt, die eine Regeneration des Partikelfilters 24 erfordert, Block 46. Wenn das Rußmodell eine Rußmasse vorhersagt, die eine Regeneration des Partikelfilters 24 erfordert, d. h. die Druckdifferenz größer als eine vorbestimmte Schwelle ist, die einer hohen Rußmasse, die eine Regeneration des Partikelfilters 24 erfordert, zugeordnet ist, wie bei 48 angegeben ist, dann kann der Controller 34 eine Regeneration des Partikelfilters 24, Block 50 starten.
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Wenn das Rußmodell keine Rußmasse, die eine Regeneration des Partikelfilters 24 erfordert, d. h. die Druckdifferenz unterhalb der vorbestimmten Schwelle liegt, die einer hohen Rußmasse, die eine Regeneration des Partikelfilters 24 erfordert, zugeordnet ist, wie bei 52 angegeben ist, vorhersagt, dann umfasst das Verfahren 40 ferner eine Definition einer Regenerationsauslösergrenze für zumindest einen Betriebsparameter des Fahrzeugs, Block 54. Die Regenerationsauslösergrenze für den Betriebsparameter kann als ein Zusatzregenerationsauslöser bezeichnet werden. Jede Regenerationsauslösergrenze ist eine obere Grenze, die einem der Betriebsparameter des Fahrzeugs zugeordnet ist. Der Betriebsparameter des Fahrzeugs kann, ist jedoch nicht darauf beschränkt, zumindest eines aus einer Distanz, die durch das Fahrzeug gefahren wird, einer Betriebszeit des Fahrzeugs und einem Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs umfassen. Die Regenerationsauslösergrenze zum Erreichen der Betriebsparameter des Fahrzeugs definiert einen Zustand, bei dem der Partikelfilter 24 regeneriert wird. Demgemäß beginnt, wenn die Regenerationsauslösergrenze erfüllt ist, die Regeneration des Partikelfilters 24. Beispielsweise kann der Betriebsparameter des Fahrzeugs eine Gesamtdistanz, die seit der letzten Regeneration des Partikelfilters 24 gefahren ist, umfassen. Die Regenerationsauslösergrenze ist diejenige Distanz, die das Fahrzeug fahren kann, bevor die nächste Regeneration des Partikelfilters 24 stattfindet. Der Controller 34 kann Information von einem Kilometerzähler oder irgendeinem anderen Sensor empfangen, der die gefahrene Distanz angibt, und bestimmen, ob die Durch das Fahrzeug gefahrene Distanz kleiner als, gleich oder größer als die Regenerationsauslösergrenze ist. Wenn die durch das Fahrzeug gefahrene Distanz gleich oder größer als die Regenerationsauslösergrenze ist, kann der Controller 34 eine Regeneration des Partikelfilters 24 starten.
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Das Verfahren 40 umfasst ferner ein Erfassen zumindest eines Umgebungsbetriebszustandes und ein Erfassen zumindest eines Fahrzeugbetriebszustandes, Block 56. Der zumindest eine Umgebungsbetriebszustand und der Fahrzeugbetriebszustand können kontinuierlich erfasst oder intermittierend erfasst werden. Der zumindest eine Umgebungsbetriebszustand kann umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt, zumindest eines aus einer Lufttemperatur und einem Luftdruck. Der zumindest eine Fahrzeugbetriebszustand kann umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt, zumindest eines aus einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, einer Drehzahl des Motors 22 des Fahrzeugs und einer Kraftstoffverbrauchsrate des Fahrzeugs. Die Umgebungsbetriebsbedingungen und die Fahrzeugbetriebsbedingungen können durch verschiedene Sensoren erfasst werden, die über das Fahrzeug angeordnet sind und in Kommunikation mit dem Controller 34 stehen, um Daten, die mit den Umgebungsbetriebsbedingungen und den Fahrzeugbetriebsbedingungen in Verbindung stehen, bereitzustellen. Es sei angemerkt, dass die Umgebungsbetriebsbedingungen und die Fahrzeugbetriebsbedingungen auf eine beliebige andere Art und Weise, die hier nicht beschrieben ist, erfasst werden können.
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Das Verfahren 40 kann ferner ein Klassifizieren des Betriebs des Fahrzeugs in einen einer Mehrzahl von Fahrzyklen auf Grundlage des zumindest einen erfassten Umgebungsbetriebszustandes und des zumindest einen erfassten Fahrzeugbetriebszustandes umfassen, Block 58. Die verschiedenen Fahrzyklen repräsentieren verschiedene Fahrbedingungen, in denen das Fahrzeug betrieben wird. Jeder der verschiedenen Fahrzyklen erzeugt eine andere Rußrate. Demgemäß definiert die Klassifikation des Betriebs des Fahrzeugs in die verschiedenen Fahrzyklen, wie viel Zeit das Fahrzeug bei den verschiedenen Ruß erzeugenden Niveaus, die den verschiedenen Fahrzyklen zugeordnet sind, betrieben worden ist.
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Das Verfahren 40 kann ferner eine Bestimmung umfassen, ob die Fahrzyklen, bei denen das Fahrzeug betrieben wird, mit höheren Niveaus an Rußerzeugung, als das Rußmodell vorhersagt, oder mit geringeren Niveaus an Rußerzeugung, als das Rußmodell vorhersagt, in Verbindung stehen, Block 60.
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Das Verfahren 40 kann ferner eine Modifikation der Regenerationsauslösergrenze auf Grundlage des zumindest einen erfassten Umgebungsbetriebszustandes und des zumindest einen erfassten Fahrzeugbetriebszustandes aufweisen. Die Regenerationsauslösergrenze wird modifiziert, um eine modifizierte Regenerationsauslösergrenze zu definieren. Die Modifikation der Regenerationsauslösergrenze basiert auf einer Gesamtzeit, die das Fahrzeug in jedem der Mehrzahl von Fahrzyklen betrieben wird, zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des Partikelfilters 24. Demgemäß berücksichtigt die modifizierte Regenerationsauslösergrenze die unterschiedliche Menge an Ruß, die während der verschiedenen Fahrzyklen erzeugt wird.
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Wenn der zumindest eine erfasste Umgebungsbetriebszustand und der zumindest eine erfasste Fahrzeugbetriebszustand angeben, dass das Fahrzeug in einem Fahrzyklus betrieben wird, der geringere Niveaus an Ruß, d. h. Partikelmaterial erzeugt, als das Rußmodell vorhersagt, wie bei 62 angegeben ist, dann kann eine Modifikation der Regenerationsauslösergrenze, um die modifizierte Regenerationsauslösergrenze zu definieren, eine Erhöhung einer Zeitperiode zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des Partikelfilters 24 aufweisen, Block 64. Alternativ dazu kann, wenn der zumindest eine erfasste Umgebungsbetriebszustand und der zumindest eine erfasste Fahrzeugbetriebszustand angeben, dass das Fahrzeug in einem Fahrzyklus arbeitet, der höhere Niveaus an Ruß, d. h. Partikelmaterial erzeugt, als das Rußmodell vorhersagt, wie bei 66 angegeben ist, dann eine Modifikation der Regenerationsauslösergrenze, um die modifizierte Regenerationsauslösergrenze zu definieren, eine Verringerung einer Zeitperiode zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des Partikelfilters 24 aufweisen, Block 68. Es sei angemerkt, dass der Controller 34 jede der Regenerationsauslösergrenzen, die ihrem jeweiligen Betriebsparameter des Fahrzeugs zugeordnet sind, modifizieren kann, wie oben beschrieben ist. Demgemäß reflektiert die modifizierte Regenerationsauslösergrenze die Bedingungen, bei denen das Fahrzeug betrieben wird. Wenn das Fahrzeug bei Bedingungen betrieben wird, die weniger Ruß erzeugen, als das Rußmodell vorhersagt, dann kann die modifizierte Regenerationsauslösergrenze die Zeitperiode zwischen aufeinanderfolgenden Regenerationen des Partikelfilters 24 ausdehnen, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhöht und die erwartete Lebensdauererwartung des Partikelfilters 24 oder anderer zugeordneter Teile und/oder Komponenten des Fahrzeugs verlängert wird.
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Das Verfahren 40 umfasst ferner eine Regeneration des Partikelfilters 24, wenn die modifizierte Regenerationsauslösergrenze für den Betriebsparameter erreicht ist, Block 50. Demgemäß startet der Controller 34 eine Regeneration des Partikelfilters 24 auf Grundlage des Modells, das eine gewisse Rußmasse in dem Partikelfilter 24 vorhersagt, oder wenn die modifizierte Regenerationsauslösergrenze erfüllt ist, was immer zuerst auftritt.
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Während die besten Arten zur Ausführung der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche.
