DE102013113448B4

DE102013113448B4 - Verfahren zum implementieren eines managements einer partikelfilterregeneration sowie steuersystem und fahrzeug dafür

Info

Publication number: DE102013113448B4
Application number: DE102013113448.3A
Authority: DE
Inventors: Michelangelo Ardanese; Raffaello Ardanese; Michael J. Paratore Jr.; Eugene V. Gonze
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2022-10-27
Anticipated expiration: 2033-12-05
Also published as: US9114344B2; US20140157982A1; CN103867262A; CN103867262B; DE102013113448A1

Abstract

Verfahren zum Implementieren eines Managements einer Partikelfilterregeneration, umfassend:über einen Computerprozessor erfolgendes Ermitteln einer mutmaßlichen Abweichung zwischen einem Partikelmodell (61) und tatsächlichen Partikelniveaubedingungen des Partikelfilters (22), wobei die mutmaßliche Abweichung aus einer Identifizierung eines Auftretens von zumindest einem aus längerem Parken, einer passiven Regeneration, Restpartikeln und einem Drucksignal ermittelt ist und jedes aus dem längerem Parken, passiver Regeneration, Restpartikeln und Drucksignal durch einen jeweiligen Abweichungstyp (70) des Partikelmodells (61) festgelegt ist; gekennzeichnet durchselektives Steuern von Strom zu zumindest einer Zone einer Mehrzahl von Zonen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) einer elektrischen Heizung (30) zum Auslösen eines Regenerationsereignisses auf Grundlage der mutmaßlichen Abweichung; undSchätzen eines Partikelniveaus in dem Partikelfilter (22), sobald das Regenerationsereignis vollständig ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugabgassysteme und insbesondere ein Verfahren zum Implementieren eines Managements einer Regeneration von Partikelfiltern sowie ein Steuersystem und Fahrzeug dafür
Abgas, das von einem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, ist ein heterogenes Gemisch, das gasförmige Emissionen, wie Kohlenmonoxid („CO“), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe („KW“) und Stickoxide („NOx“), wie auch Materialien in kondensierter Phase (Flüssigkeiten und Feststoffe) enthält, die Partikelmaterial bilden. Katalysatorzusammensetzungen, die typischerweise an Katalysatorträgern oder -substraten angeordnet sind, sind in einem Abgassystem eines Dieselmotors vorgesehen, um bestimmte oder alle dieser Abgasbestandteile in nicht regulierte Abgasbestandteile umzuwandeln.
Partikelfilter entfernen das Partikelmaterial von dem Abgas. Das Partikelmaterial sammelt sich in dem Partikelfilter an. Das angesammelte Partikelmaterial bewirkt eine Zunahme des Abgassystemgegendrucks, dem der Motor ausgesetzt ist. Um diese Zunahme zu berücksichtigen, wird der Partikelfilter periodisch gereinigt oder regeneriert. Eine Regeneration eines Partikelfilters in Fahrzeuganwendungen erfolgt typischerweise automatisch und wird durch einen Motor- oder anderen Controller auf Grundlage einer Schätzung eines Niveaus an Partikelmaterial in dem Partikelfilter gesteuert. Jedoch können Schätzungen eines Niveaus von Partikeln ungenau sein, wie wenn unbekannte oder unbestimmte Bedingungen auftreten, die Niveaus an Partikelmaterial in dem Abgassystem beeinflussen (z.B. erhöhen oder verringern) können.
DE 10 2011 108 238 A1 offenbart ein Fahrzeug, das einen Motor, einen Partikelfilter, der Partikelmaterial von einem Abgasstrom des Motors sammelt und der selektiv unter Verwendung von Wärme regenerierbar ist, und einen Leitrechner umfasst, der ein erstes Rußmodell und ein zweites Rußmodell aufweist, wobei das erste und zweite Rußmodell jeweils eine tatsächliche Rußmasse und eine modellierte Rußmasse, die in dem Partikelfilter enthalten ist, bereitstellen. Der Leitrechner ist zur Berechnung eines Verhältnisses einer Änderung der tatsächlichen Rußmasse zu einer Änderung der modellierten Rußmasse seit einem unmittelbar vorhergehenden Regenerationsereignis des Partikelfilters und zur Ausführung einer Steueraktion betreibbar, wenn das Verhältnis eine kalibrierte Schwelle überschreitet.
Weiterer Stand der Technik ist in der DE 10 2008 031 646 A1 und der DE 10 2008 016 792 A1 beschrieben.
Aufgabe ist es, einen Weg bereitzustellen, um ein Niveau an Partikelmaterial in einem Partikelfilter genauer zu schätzen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 6 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten kommen lediglich beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen vor, wobei die detaillierte Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug nimmt, bei denen:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines Abgasbehandlungssystems zum Regenerationsmanagement gemäß beispielhafter Ausführungsformen ist;
2 ein Datenflussdiagramm ist, das ein Steuermodul zur Implementierung eines Regenerationsmanagements gemäß beispielhafter Ausführungsformen zeigt; und
3 ein Flussdiagramm ist, das einen Prozess zur Implementierung eines Regenerationsmanagements gemäß beispielhafter Ausführungsformen zeigt.

Bei einer Ausführungsform sind Prozesse zum Management einer Partikelfilterregeneration durch ein Abgasbehandlungssystem eines Fahrzeugs implementiert. Eingänge in ein Steuersystem des Abgasbehandlungssystems des Fahrzeugs werden dazu verwendet, um zu ermitteln, ob eine Abweichung zwischen Daten in einem Differenzdruckmodell und tatsächlichen Partikeln, die sich in dem Abgasbehandlungssystem angesammelt haben, vorhanden ist, und das Modell mit tatsächlichen Abgassystembedingungen aufzulösen oder neu auszurichten. Das Steuersystem weist verschiedene Module auf, die derart konfiguriert sind, um zu ermitteln, ob eine derartige Abweichung vorhanden sein kann, wie auch um Korrekturmaßnahmen zu ermitteln und zu implementieren. Der hier verwendete Begriff Modul betrifft eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Mit Bezug nun auf 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform auf ein Abgasbehandlungssystem 10 für die Reduzierung regulierter Abgasbestandteile eines Verbrennungsmotors 12 gerichtet. Das hier beschriebene Abgasbehandlungssystem 10 kann in verschiedenen Motorsystemen, die einen Partikelfilter implementieren, implementiert sein. Derartige Motorsysteme können Dieselmotorsysteme, Benzin-Direkteinspritzsysteme sowie Motorsysteme mit homogener Kompressionszündung umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Das Abgasbehandlungssystem 10 umfasst im Allgemeinen eine oder mehrere Abgasleitungen 14 und eine oder mehrere Abgasbehandlungsvorrichtungen. Die Abgasbehandlungsvorrichtungen umfassen beispielsweise eine Oxidationskatalysatorvorrichtung (OC) 18, eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR) 20 und eine Partikelfiltervorrichtung (PF) 22. Wie angemerkt sei, kann das Abgasbehandlungssystem 10 der vorliegenden Offenbarung den PF 2 und verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren der in 1 gezeigten Abgasbehandlungsvorrichtungen und/oder andere Abgasbehandlungsvorrichtungen (nicht gezeigt) aufweisen und ist nicht auf das vorliegende Beispiel beschränkt.
In 1 transportiert die Abgasleitung 14, die mehrere Segmente umfassen kann, Abgas 15 von dem Motor 12 an die verschiedenen Abgasbehandlungsvorrichtungen des Abgasbehandlungssystems 10. Der OC 18 kann zum Beispiel ein Durchström-Metall- oder Keramikmonolithsubstrat aufweisen. Das Substrat kann in eine Schale oder einen Kanister mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 gepackt sein. Das Substrat kann eine daran angeordnete Oxidationskatalysatorverbindung aufweisen. Die Oxidationskatalysatorverbindung kann als ein Washcoat aufgetragen werden und kann Metalle der Platingruppe aufweisen, wie Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) oder andere geeignete oxidierende Katalysatoren oder Kombinationen daraus. Der OC 18 ist beispielsweise bei der Behandlung nicht verbrannter gasförmiger und nicht flüchtiger KW und CO verwendbar, die oxidiert werden, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden.
Der SCR 20 kann stromabwärts des OC 18 in Bezug auf die Strömung des Abgases 15 angeordnet sein. Auf eine Weise, die dem OC 18 ähnlich ist, kann der SCR 20 auch beispielsweise ein keramisches oder metallisches Durchströmmonolithsubstrat aufweisen. Das Substrat kann in eine Schale oder einen Kanister mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 gepackt sein. Das Substrat kann eine daran aufgebrachte SCR-Katalysatorzusammensetzung aufweisen. Die SCR-Katalysatorzusammensetzung kann einen Zeolith sowie eine oder mehrere Basismetallkomponenten aufweisen, wie Eisen (Fe), Kobalt (Co), Kupfer (Cu) oder Vanadium (V), die effizient dazu dienen können, NOx-Bestandteile in dem Abgas 15 in der Anwesenheit eines Reduktionsmittels, wie Ammoniak (NH₃) umzuwandeln).
Ein NH₃-Reduktionsmittel kann von einer Reduktionsmittellieferquelle 24 geliefert und in die Abgasleitung 14 an einer Stelle stromaufwärts des SCR 20 unter Verwendung einer Einspritzeinrichtung 26 oder eines anderen geeigneten Verfahrens zur Lieferung des Reduktionsmittels an das Abgas 15 eingespritzt werden. Das Reduktionsmittel kann in der Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer wässrigen Harnstofflösung vorliegen und kann mit Luft in der Einspritzeinrichtung 26 gemischt werden, um die Dispersion des eingespritzten Sprühnebels zu unterstützen. Ein Mischer oder Turbulator 28 kann auch in der Abgasleitung 14 in enger Nähe zu der Einspritzeinrichtung 26 angeordnet sein, um das vollständige Mischen des Reduktionsmittels mit dem Abgas 15 weiter zu unterstützen.
Der PF 22 kann stromabwärts der SCR 20 in Bezug auf die Strömung des Abgases angeordnet sein. Der PF 22 dient dazu, das Abgas 15 von Kohlenstoff und anderen Partikeln zu filtern. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der PF 22 unter Verwendung eines keramischen Wandströmungsmonolithfilters 23 aufgebaut sein, der in eine intumeszente Matte oder einen anderen geeigneten Träger gewickelt ist, die/der sich bei Erwärmung ausdehnt, wobei der Filter 23 gesichert und isoliert wird. Der Filter 23 des PF 22 kann in eine Schale oder einen Kanister gepackt sein, die/der zum Beispiel, aus rostfreiem Stahl besteht, und der PF 22 weist einen Einlass 25 und einen Auslass 27 in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 auf. Der keramische Wandströmungsmonolithfilter 23 kann eine Mehrzahl sich längs erstreckender Durchgänge besitzen, die durch sich längs erstreckende poröse Wände definiert sind. Die Durchgänge umfassen einen Teilsatz von Einlassdurchgängen, die ein offenes Einlassende und ein geschlossenes Auslassende besitzen, sowie einen Teilsatz von Auslassdurchgängen, die ein geschlossenes Einlassende und ein offenes Auslassende besitzen. Abgas 15, das in den Filter 23 durch die Einlassenden der Einlassdurchgänge eintritt, wird durch benachbarte, sich längs erstreckende poröse Wände zu den Auslassdurchgängen getrieben. Durch diesen Wandströmungsmechanismus wird das Abgas 15 von Kohlenstoff und anderen Partikeln gefiltert. Die gefilterten Partikel werden an den sich längs erstreckenden Wänden der Einlassdurchgänge abgeschieden und besitzen mit der Zeit, wenn die Poren durch angesammelte Partikel verstopft sind, die Wirkung der Erhöhung des Abgasgegendrucks, dem der Verbrennungsmotor 12 ausgesetzt ist. Es sei angemerkt, dass der keramische Wandströmungsmonolithfilter lediglich beispielhafter Natur ist und dass der PF 22 andere Partikelfiltervorrichtungen aufweisen kann, wie gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern, etc.
Die Ansammlung von Partikelmaterial in dem PF 22 wird periodisch gereinigt oder regeneriert. Die Regeneration betrifft die Oxidation oder das Verbrennen des angesammelten Kohlenstoffs und anderer Partikel typischerweise in einer Hochtemperaturumgebung (>550°C). Die Regeneration kann als eine kraftstoffbasierte Regeneration oder eine elektrisch basierte Regeneration implementiert sein.
Zu Regenerationszwecken ist eine elektrisch beheizte Vorrichtung (EHD) 30 in dem Kanister des PF 22 angeordnet. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die EHD 30 bei oder nahe einem Einlass 25 des Filters 23 angeordnet. Die EHD 30 kann aus einem beliebigen geeigneten Material aufgebaut sein, das einen elektrischen Widerstand aufweist, wie einem gewickelten oder gestapelten Metallmonolith. Eine elektrische Leitung 32, die mit einem elektrischen System, wie einem elektrischen Fahrzeugsystem verbunden ist, liefert Elektrizität an die EHD 30, wodurch die Vorrichtung erhitzt wird. Die EHD 30 erhöht im erhitzten Zustand die Temperatur des durch die EHD 30 strömenden Abgases 15 und/oder erhöht die Temperatur von Teilen des PF 23 an oder nahe der EHD 30. Die Zunahme der Temperatur sieht eine Hochtemperaturumgebung vor, die zur Regeneration erforderlich ist.
Bei verschiedenen Ausführungsformen, wie in der vergrößerten Schnittansicht von 1 gezeigt ist, ist die EHD 30 in eine oder mehrere Zonen segmentiert, die einzeln erhitzt werden können. Beispielsweise kann die EHD 30 eine erste Zone Z1, die als eine Zentralzone bezeichnet ist, und eine Mehrzahl anderer Zonen Z2, Z3, Z4 und Z5 aufweisen, die auch als Umfangszonen bezeichnet sind. Wie angemerkt sei, kann die EHD 30 eine beliebige Anzahl von Zonen aufweisen. Zur Vereinfachung der Offenbarung ist die offensichtlich im Kontext der beispielhaften Zentralzone Z1 und der Umfangszonen Z2, Z3, Z4 und Z5 diskutiert.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Schaltvorrichtung 38, die einen oder mehrere Schalter aufweist, selektiv steuerbar und gesteuert, um einen Stromfluss von einer Fahrzeug-Leistungsquelle 40 durch die elektrische Leitung 32 zu einer oder mehreren der Zonen Z1 bis Z5 der EHD 30 zuzulassen. Die Verteilung von Partikeln, wie Ruß, kann sich in dem PF 22 aufgrund verschiedener Abgas- oder Regenerationsbedingungen (z.B. unterbrochene Regeneration, passive Regeneration, längerer Leerlauf, Betrieb über längere Zeit bei hohen Lasten, längere Fahrzeugabschaltung, etc.) unterscheiden. Wenn beispielsweise die Abgasbedingungen eine Ineffizienz (z.B. Erzeugung übermäßiger Partikel) widerspiegeln oder ein unterbrochener Regenerationsprozess (z.B. Fehler bei der Entfernung angesammelter Partikel) vorhanden ist, kann dies in einem Aufbau von Partikeln in den Umfangszonen Z2, Z3, Z4 und Z5 führen. Zusätzlich können diese Abgasbedingungen in einer Ungenauigkeit des Modells resultieren. Bei diesem Beispiel kann die Schaltvorrichtung 38 dazu verwendet werden, Wärme für die Umfangszonen zu aktivieren.
Ein Steuermodul 42 kann den Motor 12 und die Schaltvorrichtung 38 auf Grundlage erfasster und/oder modellierter Daten steuern. Derartige erfasste Information kann beispielsweise eine Anforderung nach Regeneration auf Grundlage eines Partikelmodells oder eine Anforderung nach Rücksetzregeneration von einem bestimmten Submodul des Steuermoduls 42 sein, wobei eine Temperaturinformation eine Temperatur von Abgas 15 und/oder Temperaturen verschiedener Elemente in dem PF 22 angibt. Die erfasste Information kann von Temperatursensoren 44 und 46 oder einer modellierten Temperatur von einer Stelle stromaufwärts des PF 22 empfangen werden.
Bei verschiedenen Ausführungsformen steuert das Steuermodul 42 den Motor 12 und den Stromfluss durch die Schaltvorrichtung 38 zu der EHD 30 auf Grundlage von Partikelmaterialschätzsystemen und -verfahren der vorliegenden Offenbarung. Bei einer Ausführungsform identifizieren das System und Verfahren zum Management einer Partikelfilterregeneration eine potentielle Abweichung zwischen einem Partikelmodell und tatsächlichen Partikelniveaubedingungen des PF 22 auf Grundlage bestimmter Bedingungen. Das Steuermodul 42 löst dann einen Regenerationsprozess durch Steuerung der EHD 30 und/oder des Motors 12 aus, um den PF 22 zu regenerieren. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Steuermodul 42 darauf gerichtet, einen Regenerationsprozess aufgrund tatsächlicher bekannter Bedingungen (z.B. einem Niveau eines Partikelmaterialaufbaus in dem Partikelfilter) auszuführen, wobei der Regenerationsprozess nicht mit den Modelldaten in Verbindung steht. Diese Ausführungsformen sind hier weiter beschrieben.
Nun Bezug nehmend auf 2 und mit fortgesetztem Bezug auf 1 zeigt ein Datenflussdiagramm 200 verschiedene Ausführungsformen eines System zum Management einer Partikelmaterialregeneration, das in das Steuermodul 42 eingebettet und diesem zugeordnet sein kann. Verschiedene Ausführungsformen von Prozessen zum Management einer Partikelmaterialregeneration gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine beliebige Anzahl von Submodulen aufweisen, die in das Steuermodul 42 eingebettet sind. Wie angemerkt sei, können die in 2 gezeigten Submodule kombiniert und/oder weiter partitioniert sein, um Partikelmaterial in dem PF 22 (1) gleichermaßen zu schätzen. Eingänge in das System können von dem Motor 12 (1) erfasst, von anderen Steuermodulen (nicht gezeigt) empfangen und/oder durch andere Submodule (nicht gezeigt) in dem Steuermodul 42 ermittelt/modelliert werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Steuermodul 42 ein Modell 61, einen Modellrücksetzaktivierer 63 und ein Regenerationskoordinierungsmodul 64. Der Modellrücksetzaktivierer 63 weist seinerseits ein Abweichungserkennungsmodul 60 und ein Modul 62 zur Identifizierung eines Rücksetztyps auf.
Bei einer Ausführungsform ist das Modell 61 über die Zeit durch eine Reihe von Tests als eine Funktion der Partikelbeladung in dem PF 22 wie auch anderer Parameter, wie Abgasströmung, Temperatur etc. charakterisiert worden. Daher wird eine Korrelation zwischen dem Differenzdruckansprechsignal und der in dem PF 22 existierenden Partikelmasse gebildet. Auf Grundlage dieser Korrelation ist das Modell 61 in der Lage, Partikelniveaus in dem PF 22 vorherzusagen, denen Abgas- und Fahrbedingungen des Fahrzeugs vorgegeben sind. Für einige dieser Bedingungen kann jedoch das Abweichungserkennungsmodul 60 eine potentielle Abweichung detektieren, die erkennt, dass Bedingungen vorhanden sind, für die diese Korrelation nicht länger besteht. Daher können die tatsächlichen Ergebnisse möglicherweise nicht dem entsprechen, was das Modell 61 auf Grundlage seiner Korrelation mit dem Differenzdruck vorhersagt. In diesem Fall ist eine mögliche Modellabweichung aufgetreten. Somit betrifft die Abweichung einen möglichen Verlust oder eine mögliche Änderung der Korrelation zwischen der Vorhersage auf Grundlage des Differenzdrucks und dem tatsächlichen Partikelniveau in dem PF 22.
Das Abweichungserkennungsmodul 60 empfängt als Eingang Motorparameter 66 und Abgassystemparameter 68. Diese Parameter definieren Abgasbedingungen und Fahrprofilbedingungen, einschließlich Motorparametern 66, wie Motordrehzahl, Motorkraftstoff, Turboausgangstemperatur, Zeit, die der Motor abgeschaltet ist (Motortypinformation), und Abgassystemparameter 68, wie die Einlass-NOx-Temperatur des PF 22, Druck, PF-Signal, Massendurchfluss, Partikelschätzung in dem PF 22 (die von Abgassensoren stammen kann, die in der Nähe des PF 22 angeordnet sind, oder elektronischen Steuereinheits-(ECU)-Modellen in dem PF 22 stammen kann). Auf Grundlage der Parameter 66, 68 ermittelt das Abweichungserkennungsmodul 60, ob Bedingungen vorhanden sind, die eine Abweichung zwischen dem vorhergesagten Partikelniveau in dem Modell 61 und den tatsächlichen Partikelniveaus in dem PF 22 bewirken. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Bedingungen ein Auftreten einer passiven Regeneration (d.h. einer Regeneration, die nicht geplant oder angewiesen wurde, sondern stattdessen infolge der Anwesenheit von NO₂ (Stickstoffdioxiden), einer Abgastemperatur zwischen 250°C und 400°C und/oder ausreichenden Niveaus an Partikeln, die in dem PF 22 abgefangen sind, stattgefunden hat), ein Regenerationsereignis, das in Restruß resultierte (z.B. wenn das Regenerationsereignis vor Beendigung einer vollständigen Regeneration ausgelöscht wurde) und Fahrbedingungen, die für unzuverlässige Deltadrucksignale sorgen (z.B. Bedingungen, die für niedrige Abgasdurchflüsse und hohe Abgasdurchflüsse sorgen), aufweisen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Abhängig von den Bedingungen setzt das Abweichungserkennungsmodul 60 einen Abweichungstyp 70, der die Bedingung angibt, die die Abweichung beeinflusst. Beispielsweise kann der Abweichungstyp 70 zumindest eines aus einer passiven Regeneration, Restpartikeln, Fahrbedingungen und längerem Parken sein.
Das Modul 62 zur Identifikation eines Rücksetztyps empfängt als Eingang den Abweichungstyp 70. Auf Grundlage des Abweichungstyps 70 ermittelt das Modul 62 zur Identifikation des Rücksetztyps eine Rücksetzpriorität 72. Die Rücksetzpriorität 72 kann eine Mehrzahl von Prioritätsniveaus umfassen, die zumindest eines aus niedriger Priorität, mittlerer Priorität und hoher Priorität aufweisen. Beispielsweise setzt bei einer Ausführungsform, wenn der Abweichungstyp 70 Restpartikel darstellt, das Modul 62 zur Identifikation des Rücksetztyps den Rücksetztyp auf hoch. Wenn der Abweichungstyp 70 eine passive Regeneration ist, setzt das Modul 62 zur Identifikation des Rücksetztyps die Rücksetzpriorität 72 auf mittel. Wenn der Abweichungstyp 70 die Fahrbedingungen oder ein längeres Parken darstellt, setzt das Modul 62 zur Identifikation des Rücksetztyps die Rücksetzpriorität 72 auf niedrig. Bei einer Ausführungsform definiert der zugeordnete Prioritätswert einen Zeitverlauf des Regenerationsereignisses, z.B. je höher die Priorität ist, um so früher wird das Regenerationsereignis implementiert.
Auf Grundlage des Abweichungstyps 70 ermittelt das Modul 62 zur Identifikation des Rücksetztyps Rücksetzzonen 74. Die Rücksetzzonen 74 können den Zonen Z1 bis Z5 der EHD 30 (1) entsprechen. Wenn beispielsweise der Abweichungstyp 70 der restliche Ruß ist, setzt das Modul 62 zur Identifikation des Rücksetztyps die Rücksetzzonen 74 auf gewählte Zonen, beispielsweise die Umfangszonen Z2- Z5. Wenn der Abweichungstyp 70 eine passive Regeneration, Fahrbedingungen oder längeres Parken ist, setzt das Modul 62 zur Identifikation des Rücksetztyps die Rücksetzzonen 74 beispielsweise auf alle Zonen Z1 - Z5.
Das Regenerationskoordinierungsmodul 64 empfängt als Eingang die Rücksetzpriorität 72 und die Rücksetzzonen 74 von dem Modul 62 zur Identifikation des Rücksetztyps wie auch eine Anforderung 75 von dem Abweichungserkennungsmodul 60. Auf Grundlage der Eingänge 72, 74 erzeugt das Regenerationskoordinierungsmodul 64 Steuersignale 76 für die Schaltvorrichtung 38 und/oder den Motor 12 zur Auslösung einer Regeneration. Beispielsweise können, wenn die Rücksetzpriorität 72 eine hohe Priorität angibt, Steuersignale 76 für die Schaltvorrichtung 38 erzeugt werden, wenn die Partikelniveauschätzung stark unsicher ist und die Partikelniveaus in dem PF 22 auf einen bekannten Zustand rückgesetzt werden müssen, so dass die Korrelation zwischen dem Modell, das auf dem Differenzdrucksignal basiert, und Schlüsselabgasparametern wieder hergestellt werden kann. In diesem Fall kann das Regenerationskoordinierungsmodul 64 eine elektrisch basierte Regeneration durch die Schaltvorrichtung 38 antreiben. Bei einem anderen Beispiel können, wenn die Rücksetzpriorität 72 eine mittlere Priorität oder geringe Priorität angibt, Steuersignale für die Schaltvorrichtung 38 erzeugt werden, wenn die Abgas- und Fahrbedingungen als günstig für eine Regeneration vom elektrischen Typ beurteilt werden.
Bei einer Ausführungsform kann das Regenerationskoordinierungsmodul 64 auch Regenerationsanforderungen empfangen, die über das Modell 61 ausgelöst werden. Wenn beispielsweise der PF 22 mit Partikeln aufgefüllt ist, können ein Regenerationsbedarf 77 und eine Regenerationspriorität 79 an das Regenerationskoordinierungsmodul 64 übertragen werden. In diesem Fall koordiniert das Regenerationskoordinierungsmodul 64 zwei Typen von Regenerationsanforderungen: reguläre Regenerationsanforderungen (z.B. Bedarf 77), die über das Modell 61 ausgelöst werden, sowie Rücksetzregenerationsanforderungen (z.B. Anforderungen 75) von dem Abweichungserkennungsmodul 60. Die regulären Regenerationsanforderungen versuchen, den bekannten Aufbau von Partikeln in dem PF 22 zu beseitigen, während die Rücksetzregenerationsanforderung versucht, den Aufbau von Partikeln zu beseitigen, während das Modell 61 mit den gegenwärtigen Bedingungen des PF 22 abgestimmt wird. Zusätzlich koordiniert das Regenerationskoordinierungsmodul 64 über die Schaltvorrichtung 38 die Notwendigkeit entweder einer elektrisch basierten Regeneration oder einer kraftstoffbasierten Regeneration abhängig von dem Typ der Regenerationsanforderung (rücksetzen oder regulär) und dem Satz von Prioritäten, die diesem zugeordnet sind.
Bei verschiedenen Ausführungsformen bewertet das Regenerationskoordinierungsmodul 64 eine Temperatur 78 des den PF 22 verlassenden Abgases, um zu ermitteln, ob eine Regeneration des Bereiches, der der bestimmten aktivierten Zone zugeordnet ist, vollständig ist. Sobald die Regeneration dieses Bereiches vollständig ist, erzeugt das Regenerationskoordinierungsmodul 64 Steuersignale 76 für die Schaltvorrichtung, um die Rücksetzzonen 74 zu deaktivieren, und kann dann gegenwärtige Niveaus von Partikeln in dem PF 22 schätzen.
Nun Bezug nehmend auf 3 und mit fortgesetztem Bezug auf die 1 und 2 zeigt ein Flussdiagramm ein Regenerationssteuerverfahren, das von dem Steuermodul 42 von 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden kann. Wie angesichts der Offenbarung anzumerken sei, ist die Reihenfolge des Betriebs innerhalb des Verfahrens nicht auf die sequentielle Ausführung, wie in 3 gezeigt ist, beschränkt, sondern kann in einer oder mehreren variierenden Reihenfolgen, wie anwendbar, und gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden. Wie angemerkt sei, können ein oder mehrere Schritte des Verfahrens weggelassen werden, ohne den Erfindungsgedanken des Verfahrens wesentlich zu ändern.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren geplant sein, dass es auf Grundlage vorbestimmter Ereignisse läuft, und/oder kontinuierlich während des Betriebs des Motors 12 läuft.
Bei einem Beispiel kann das Verfahren bei Schritt 100 beginnen. Die Motorparameter 66 und/oder Abgassystemparameter 68 werden bei Schritt 110 bewertet, um den Abweichungstyp 70 zu ermitteln. Die Rücksetzpriorität 72 wird bei Schritt 120 auf Grundlage des Abweichungstyps 70 ermittelt. Die Rücksetzzonen 74 werden bei Schritt 130 auf Grundlage des Abweichungstyps 70 ermittelt. Bei Schritt 140 werden Steuersignale 76 auf Grundlage der Rücksetzzonen 74 und der Rücksetzpriorität 72 erzeugt. Bei Schritt 150 wird ein Niveau an verbleibenden Partikeln geschätzt, sobald der Regenerationsprozess beendet ist. Anschließend kann das Verfahren bei 160 enden, oder das Verfahren kann wiederholt werden, während das Fahrzeug in Betrieb ist, und zurück zu Schritt 100 fortfahren.

Claims

Verfahren zum Implementieren eines Managements einer Partikelfilterregeneration, umfassend: über einen Computerprozessor erfolgendes Ermitteln einer mutmaßlichen Abweichung zwischen einem Partikelmodell (61) und tatsächlichen Partikelniveaubedingungen des Partikelfilters (22), wobei die mutmaßliche Abweichung aus einer Identifizierung eines Auftretens von zumindest einem aus längerem Parken, einer passiven Regeneration, Restpartikeln und einem Drucksignal ermittelt ist und jedes aus dem längerem Parken, passiver Regeneration, Restpartikeln und Drucksignal durch einen jeweiligen Abweichungstyp (70) des Partikelmodells (61) festgelegt ist; gekennzeichnet durch selektives Steuern von Strom zu zumindest einer Zone einer Mehrzahl von Zonen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) einer elektrischen Heizung (30) zum Auslösen eines Regenerationsereignisses auf Grundlage der mutmaßlichen Abweichung; und Schätzen eines Partikelniveaus in dem Partikelfilter (22), sobald das Regenerationsereignis vollständig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem Ermitteln einer Regenerationsrücksetzpriorität (72) auf Grundlage des Abweichungstyps (70) des Partikelmodells (61).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Regenerationsrücksetzpriorität (72) zumindest eines aus hoher Priorität, mittlerer Priorität und niedriger Priorität ist, wobei die Regenerationsrücksetzpriorität (72) einen zeitlichen Verlauf des Regenerationsereignisses festlegt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem Ermitteln der zumindest einen Zone der Mehrzahl von Zonen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) auf Grundlage des Abweichungstyps (70) des Partikelmodells (61).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Steuern von Strom zu zumindest einer Zone einer Mehrzahl von Zonen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) ein Koordinieren einer Anforderung nach Regeneration, die durch das Partikelmodell (61) ausgelöst wird, und einer Rücksetzanforderung nach Regeneration umfasst, die auf die Ermittlung einer mutmaßlichen Abweichung anspricht.
Steuersystem zum Implementieren eines Managements einer Partikelfilterregeneration, umfassend: ein erstes Modul, das eine mutmaßliche Abweichung zwischen einem Partikelmodell (61) und einem tatsächlichen Partikelniveauzustand des Partikelfilters (22) ermittelt, wobei die mutmaßliche Abweichung aus einer Identifizierung eines Auftretens von zumindest einem aus längerem Parken, einer passiven Regeneration, Restpartikeln und einem Drucksignal ermittelt wird und jedes aus dem längeren Parken, passiver Regeneration, Restpartikeln und Drucksignal durch einen jeweiligen Abweichungstyp (70) des Partikelmodells (61) festgelegt ist; gekennzeichnet durch ein zweites Modul, das selektiv Strom zu zumindest einer Zone einer Mehrzahl von Zonen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) einer elektrischen Heizung (30) zum Auslösen eines Regenerationsereignisses auf Grundlage der mutmaßlichen Abweichung steuert; und ein drittes Modul, das ein Partikelniveau in dem Partikelfilter (22) schätzt, sobald das Regenerationsereignis vollständig ist.
Steuersystem nach Anspruch 6, wobei das selektive Steuern von Strom zu zumindest einer Zone einer Mehrzahl von Zonen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) ein Koordinieren einer Anforderung nach Regeneration, die durch das Partikelmodell (61) ausgelöst wird, und eine Rücksetzanforderung nach Regeneration, die auf die Ermittlung einer mutmaßlichen Abweichung anspricht, umfasst.
Steuersystem nach Anspruch 6, wobei, wenn der Abweichungstyp (70) des Partikelmodells (61) eine passive Regeneration ist, die zumindest eine Zone die Mehrzahl von Zonen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) aufweist.
Steuersystem nach Anspruch 6, wobei, wenn der Abweichungstyp (70) des Partikelmodells (61) eines aus dem längeren Parken, dem restlichen Ruß und dem Drucksignal ist, die zumindest eine Zone weniger als alle der Mehrzahl von Zonen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) umfasst.
Fahrzeug, umfassend: einen Partikelfilter (22), der eine elektrische Heizung (30) aufweist, die in eine Mehrzahl von Zonen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) segmentiert ist; und ein Steuermodul (42), das einen Computerprozessor aufweist, wobei der Computerprozessor ein Verfahren implementiert, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln einer mutmaßlichen Abweichung zwischen einem Partikelmodell (61) und tatsächlichen Partikelniveaubedingungen des Partikelfilters (22), wobei die mutmaßliche Abweichung aus einer Identifizierung eines Auftretens von zumindest einem aus längerem Parken, einer passiven Regeneration, Restpartikeln und einem Drucksignal ermittelt ist und jedes aus dem längeren Parken, passiver Regeneration, Restpartikeln und Drucksignal durch einen jeweiligen Abweichungstyp (70) des Partikelmodells (61) festgelegt ist; gekennzeichnet durch selektives Steuern von Strom zu zumindest einer Zone einer Mehrzahl von Zonen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) der elektrischen Heizung (30) zum Auslösen eines Regenerationsereignisses auf Grundlage der mutmaßlichen Abweichung; und Schätzen eines Partikelniveaus in dem Partikelfilter (22), sobald das Regenerationsereignis vollständig ist.