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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Regeneration des Partikelfilters einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
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Wie allgemein bekannt, ist es erforderlich, abgasemissionsrelevante Bauteile während des Betriebs eines Kraftfahrzeuges laufend auf ihre Wirksamkeit zu überwachen. Beispielsweise ist der in der Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine angeordnete Partikelfilter zu überwachen. Das kann zum Beispiel gemäß der
DE 10 2006 010 497 A1 dadurch erfolgen, dass stromab eines ersten Partikelfilters in der Abgasanlage ein zweiter Partikelfilter angeordnet ist, wobei der Beladungszustand des zweiten Partikelfilters beispielsweise auf Grundlage einer Druckdifferenz über den zweiten Partikelfilter bestimmt wird und in Abhängigkeit des Beladungszustandes des zweiten Partikelfilters auf die Filterleistung des ersten Partikelfilters geschlossen wird. Ziel ist es insbesondere, eine Verschlechterung der Wirksamkeit eines Partikelfilters so früh zu erkennen und anzuzeigen, dass noch keine übermäßige Emission an Partikeln erfolgt. Weiterhin ist es vorbekannt, zur Regeneration eines Partikelfilters ausgehend von einem normalen Verbrennungsmodus in einen so genannten Regenerationsmodus zu wechseln, wobei während des Regenerationsmodus z. B. eine Anzahl zusätzlicher, spät gelagerter Kraftstoffeinspritzungen bei geöffneten Auslassventilen in das heiße Abgas vorgenommen wird, so dass eine Nachverbrennung in der Abgasanlage stattfindet und durch die damit einhergehende Temperaturerhöhung ein Abbrand der im Partikelfilter zurückgehaltenen Partikel erfolgt. Der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine im Regenerationsmodus hat natürlich einen negativen Einfluss auf die Qualität des Abgases der Verbrennungskraftmaschine. Anders gesagt, sollte der Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine nur dann im Regenerationsbetrieb erfolgen, wenn es wirklich nötig ist. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Regeneration eines Partikelfilters derart zu überwachen, dass die Qualität des Abgases der Verbrennungskraftmaschine so wenig wie möglich negativ beeinflusst wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Überwachung der Regeneration des Partikelfilters einer Verbrennungskraftmaschine, die in einem normalen Verbrennungsmodus und in einem Regenerationsmodus betrieben werden kann, ein Signal gebildet wird, das anzeigt, ob die Verbrennungskraftmaschine im normalen Verbrennungsmodus oder in dem Regenerationsmodus betrieben wird und in Abhängigkeit dieses Signals ein gleitender Mittelwert gebildet wird, der einem vorgegebenen Grenzwert gegenübergestellt wird, wobei in Abhängigkeit dieser Gegenüberstellung entschieden wird, ob die Regeneration des Partikelfilters zu häufig erfolgt oder nicht. Erfindungsgemäß kann auf diese Weise sicher erkannt werden, ob eine Regeneration des Partikelfilters zu häufig stattfindet oder nicht. Die Bildung eines Signals zur Unterscheidung eines normalen Verbrennungsmodus von einem Regenerationsmodus im Rahmen einer bekannten elektronischen Motorsteuerung ist vergleichsweise unaufwendig. Der gleitende Mittelwert wird erfindungsgemäß mittels eines Pufferspeichers gebildet, wobei dem Pufferspeicher schrittweise eine bestimmte Anzahl an Daten zugeführt wird, die aus dem Signal, das anzeigt, ob die Verbrennungskraftmaschine im normalen Verbrennungsmodus oder in dem Regenerationsmodus betrieben wird, abgeleitet werden. Ein Pufferspeicher bzw. Ringpuffer, der nach dem bekannten Prinzip einer Warteschlange bzw. dem FIFO-Prinzip arbeitet und der eine bestimmte Länge aufweist, hat erfindungsgemäß den Vorteil, dass für einen normalen Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einer normalen zeitlichen Aufeinanderfolge von Umschaltungen vom normalen Verbrennungsmodus in den Regenerationsmodus die Länge des Puffers so ausgelegt werden kann, dass immer dann dem Puffer Daten zugeführt werden, die anzeigen, dass eine Regeneration des Partikelfilters erfolgt, wenn solche Daten den Speicher wieder verlassen, die zeitlich davor dem Puffer zugeführt wurden, so dass der gleitende Mittelwert, der zur Fehlererkennung einer Grenzwertbetrachtung unterzogen wird, gut beherrschbar ist. Die Länge des Puffers bzw. die Anzahl der Daten, die dem Puffer schrittweise zugeführt werden, kann erfindungsgemäß in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine eingestellt werden. So kann während des Betriebes eines Fahrzeuges mit einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Partikelfilter im Stadtverkehr eine andere Pufferlänge vorgegeben werden, als wenn das Fahrzeug auf der Autobahn betrieben wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen und dem folgenden Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
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Hierbei zeigen:
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1: schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Dieselpartikelfilter,
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2 bis 10: schematische Darstellungen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 1 einen Dieselpartikelfilter 2, der in der Abgasanlage 3 angeordnet ist. Die Verbrennungskraftmaschine 1 umfasst ein allgemein bekanntes System zur Zumessung von Kraftstoff, wie beispielsweise ein so genanntes Kraftstoffeinspritzsystem, welches Einspritzventile umfasst, die eine Zumessung von Kraftstoff direkt in die Zylinder der Verbrennungskraftmaschine erlauben. Die Verbrennungskraftmaschine 1 wird vorrangig in einem so genannten normalen Verbrennungsmodus NM betrieben, wobei Kraftstoff derart den Zylindern zugemessen wird, dass die Verbrennung des Kraftstoffes im Wesentlichen bei geschlossenen Ein- und Auslassventilen, also geschlossenem Brennraum, erfolgt. Für eine Regeneration des Dieselpartikelfilters 2 kann ausgehend von dem normalen Verbrennungsmodus in einen so genannten Regenerationsmodus RM gewechselt werden. Während des Regenerationsmodus RM kann eine Anzahl zusätzlicher, derart spät gelagerter Kraftstoffeinspritzungen bei geöffneten Auslassventilen in das heiße Abgas erfolgen, so dass eine Nachverbrennung in der Abgasanlage stattfindet und durch die damit einhergehende Temperaturerhöhung, die im Partikelfilter 2 zurückgehaltenen Partikel abbrennen.
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Im Rahmen einer allgemein bekannten Vorrichtung zur Steuerung und Regelung einer Verbrennungskraftmaschine 1 mit einem Kraftstoffeinspritzsystem, einem Dieselpartikelfilter 2, also kurz einer gängigen elektronischen Motorsteuerung mit einer Hard- und Software, die eine Vielzahl von Signalen von Sensoren verarbeitet und Aktoren ansteuert, können Signale gebildet werden, welche eine Unterscheidung erlauben, ob die Verbrennungskraftmaschine 1 im normalen Verbrennungsmodus NM oder im Regenerationsmodus RM betrieben wird. In 2 sind nun Verläufe von Signalen in mehreren Diagrammen über der Zeit gezeigt. Insbesondere wird ein Signal gebildet, das den Verbrennungsstatus VS beschreibt. Das Signal VS beschreibt einen logischen Wert und kann, wie in 2 gezeigt, Werte von 0 oder 1 annehmen. Der Wert 0 beschreibt, dass die Verbrennungskraftmaschine 1 im normalen Verbrennungsmodus NM betrieben wird. Der Wert 1 beschreibt, dass die Verbrennungskraftmaschine 1 im Regenerationsmodus RM betrieben wird. Ferner ist in 2 das Signal FBD gezeigt, das anzeigt, ob eine Überwachung der Regeneration des Partikelfilters 1 erfolgen soll oder nicht. Ist zum Beispiel die Überwachung bzw. Auswertung gesperrt und es kann kein Fehler in einen Fehlerspeicher eingetragen werden, weist das Signal FBD den Wert 1 auf. Weist das Signal FBD den Wert 0 auf, dann ist die Überwachung bzw. Auswertung entsperrt und es kann ein Fehler in einen Fehlerspeicher eingetragen werden. Auf die weiteren in 2 gezeigten Signalverläufe wird im Folgenden eingegangen.
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Erfindungsgemäß ist es nun zur Überwachung der Regeneration des Partikelfilters 2 vorgesehen, das Signal VS bzw. die damit verbundene Information über den Verbrennungsstatus VS bzw. die durch das Signal VS repräsentierten Werte oder logischen Zustände einem Pufferspeicher zuzuführen. Der Pufferspeicher kann als Zeitfenster ZF mit einer bestimmten zeitlichen Länge angesehen werden, wie in 3 gezeigt. Der Pufferspeicher arbeitet nach dem FiFO-Prinzip, wobei in bestimmten Zeitabständen in einer Reihe die Werte, Zustände oder Pegelinformationen des Signals VS als diskrete Werte abgelegt werden und einer Weiterverarbeitung bereitstehen. Für den in 3 angenommenen Fall wurde die Verbrennungskraftmaschine 1 bisher nur im normalen Verbrennungsmodus NM betrieben, d. h. das Signal VS weist den Wert 0 auf oder anders gesagt wird die im Pufferspeicher abgelegte Reihe von Werten des Signals VS stetig länger. Wie weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, wird in Abhängigkeit der in dem Pufferspeicher enthaltenen Werte des Signals VS ein gleitender Mittelwert GW gebildet. Da, wie in 3 gezeigt, dem Pufferspeicher bisher nur der Wert 0 zugeführt wurde, ist der gleitende Mittelwert GW ebenfalls 0, wie in dem oberen Diagramm dargestellt. Der Pufferspeicher bzw. das Zeitfenster ZF gemäß 3 ist hinsichtlich seiner zeitlichen Länge noch nicht abgeschlossen, was dadurch verdeutlicht werden soll, dass noch kein Abschluss des Zeitfensters ZF sichtbar ist.
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In 4 zeigt sich hingegen eine vollständige zeitliche Erstreckung des Zeitfensters ZF bzw. die volle Länge des Pufferspeichers. Gemäß 4 ist dem Pufferspeicher zum ersten Mal der Wert 1, also die Information zugeführt worden, dass die Verbrennungskraftmaschine 1 in dem Regenerationsmodus RM betrieben wird, sodass der gleitende Mittelwert GW mit der steigenden Flanke des Signals VS ansteigt. Gleichzeitig fällt das Signal FBD auf den Wert 0, so dass nun die Überwachung bzw. Auswertung entsperrt ist und ein Fehler in einen Fehlerspeicher eingetragen werden kann.
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Wie in 5 gezeigt, schreitet im weiteren Verlauf des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine 1 die Zufuhr des Signals VS bzw. die damit verbundenen Informationen über den Verbrennungsstatus VS in den Pufferspeicher fort. Insbesondere wird dem Pufferspeicher zunächst wieder nur der Wert 0 zugeführt, so dass der gleitende Mittelwert GW zunächst nicht weiter ansteigt.
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Wie in 6 gezeigt, ist nun das Zeitfenster ZF wieder eine volle Länge fortgeschritten, so dass gerade der Wert 1 des Signals VS, der infolge des vorangegangnen Betriebes der Verbrennungskraftmaschine 1 im Regenerationsmodus RM, dem Pufferspeicher zugeführt wurde, aus dem Pufferspeicher gelöscht wird bzw. hinten ,herausfällt' und nicht mehr zur Bildung des gleitenden Mittelwertes bereitsteht und durch den erneuten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 im Regenerationsmodus RM ein neuer Wert 1 des Signals VS dem Pufferspeicher zugeführt wird, so dass der gleitende Mittelwert GW weiterhin zunächst nicht weiter ansteigt. Die ersten beiden Zyklen, die jeweils durch eine gesamte zeitliche Länge des Zeitfensters ZF bzw. der zeitlichen Länge des Pufferspeichers überdeckt werden, wie in den 4 und 6 gezeigt, repräsentieren somit zwei aufeinanderfolgende Betriebsphasen der Verbrennungskraftmaschine 1 im Regenerationsmodus RM, wobei die aufeinanderfolgenden Regenerationsmodi RM einen als normal zu bewertenden zeitlichen Abstand zueinander aufweisen oder anders gesagt, die Regenerationsfrequenz normal ist.
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Wie in 7 gezeigt, ist das Zeitfenster ZF bzw. die zyklische Zufuhr von Informationen in den Pufferspeicher noch weiter fortgeschritten und es erfolgte noch ein weiterer normaler Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 im Regenerationsmodus RM, so dass der gleitende Mittelwert GW noch immer konstant bleibt. Jedoch erhöht sich gemäß 7 die Regenerationsfrequenz bzw. wird dem Pufferspeicher in Abhängigkeit des Informationsinhaltes des Signals VS zeitlich relativ unmittelbar nach dem normalen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 im Regenerationsmodus RM eine weitere Regeneration des Partikelfilters 2 eingeleitet. Wie in 7 gezeigt, weist demgemäß das Signal VS eine weitere steigende Flanke auf, die von dem Zeitfenster ZF erfasst wird, so dass dem Pufferspeicher ein weiterer Wert 1 zugeführt wird und sich der gleitende Mittelwert GW weiter erhöht, da nun zwei mal der Wert 1 im Pufferspeicher abgelegt ist und in Abhängigkeit davon der gleitende Mittelwert GW gebildet wird.
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Wie in 8 gezeigt, weist das Signal VS eine noch weitere steigende Flanke auf, die ebenfalls von dem Zeitfenster ZF erfasst wird, so dass dem Pufferspeicher ein noch weiterer Wert 1 zugeführt wird und sich der gleitende Mittelwert GW noch weiter erhöht und infolgedessen sogar ein vorgegebener Grenzwert VG überschritten wird und ein Fehler gesetzt wird, wie an dem dazugehörigen Signalverlauf F zu erkennen ist.
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Wie in 9 gezeigt, schreitet das Zeitfenster ZF weiter voran, wobei zwischenzeitlich aus dem Pufferspeicher eine vorher zugeführte Information über einen Regenerationsmodus RM bzw. ein Wert 1 des Signals VS herausfällt, so dass der gleitende Mittelwert GW zunächst abfällt, aber durch die unmittelbar darauf folgende weitere steigende Flanke des Signals VS der gleitende Mittelwert wieder steigt, da dem Pufferspeicher ein weiterer Wert 1 des Signals VS zugeführt wird. Anders gesagt bleibt die zeitliche Aufeinanderfolge der Regenerationsmodi RM unverändert hoch, so dass erkannt wird, dass noch immer ein Fehler vorliegt.
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Wie in 10 abschließend gezeigt, schreitet das Zeitfenster ZF weiter voran, wobei die zeitliche Aufeinanderfolge der Regenerationsmodi RM absinkt und mehr Informationen über einen aktiven Regenerationsmodus RM aus dem Pufferspeicher herausfallen als zugeführt werden, so dass der gleitende Mittelwert GW wieder unter den vorgegebenen Grenzwert VG sinkt, wobei eine Heilung des ursprünglich erkannten Fehlers möglich ist, da gemäß des Signals FBD die Überwachung bzw. Auswertung entsperrt ist, wobei das Signal F wieder auf den Wert 0 absinkt.
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Die Länge des Pufferspeichers bzw. des Zeitfensters ZF richtet sich erfindungsgemäß bevorzugt nach einer Vorgabe einer bestimmten zeitlichen Aufeinanderfolge von Regenerationsmodi RM bzw. einer bestimmten Regenerationsfrequenz, die bei einem normalen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 mit einer möglichst geringen Beeinflussung der Qualität des Abgases vorliegt.
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Noch anders formuliert kann die Schrittweite, mit der Werte in Abhängigkeit des Signals VS dem Pufferspeicher zugeführt werden, beliebig vorgegeben werden, d. h. wie viele Werte des Signals VS bzw. die damit verbundene Information über den Verbrennungsstatus VS bzw. die durch das Signal VS repräsentierten Werte oder logischen Zustände dem Pufferspeicher über seine zeitliche Länge bzw. das Zeitfenster ZF zugeführt werden, ist erfindungsgemäß frei wählbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006010497 A1 [0002]
