DE102013207585A1

DE102013207585A1 - Regeneration eines Partikelfilters ("PF") bei ausgeschalteter Maschine unter Verwendung einer Mehrzahl von sekundären Energiespeichervorrichtungen

Info

Publication number: DE102013207585A1
Application number: DE102013207585A
Authority: DE
Inventors: Michael G. Reynolds; Eugene V. Gonze; Michael J. Paratore Jr.
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-11-07
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: US8720192B2; CN103382872A; DE102013207585B4; US20130291515A1; CN103382872B

Abstract

Es ist ein Abgasbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine vorgesehen. Die Brennkraftmaschine weist einen Maschinen-Aus-Zustand auf. Das Abgasbehandlungssystem weist eine Partikelfilter-(”PF”)-Vorrichtung in Fluidkommunikation mit einer Abgasleitung, eine elektrische Heizung, eine primäre Energiespeichervorrichtung, eine Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen und ein Steuermodul auf. Die PF-Vorrichtung weist einen Filteraufbau zur Entfernung von Partikeln in dem Abgas auf und wird auf Grundlage der Menge an Partikeln, die in dem Filteraufbau der PF-Vorrichtung abgefangen sind, selektiv regeneriert. Die elektrische Heizung ist stromaufwärts des Filteraufbaus angeordnet und wird selektiv erregt, um Wärme zur Regeneration der PF-Vorrichtung bereitzustellen. Die Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen ist selektiv mit der primären Energiespeichervorrichtung verbunden. Die sekundären Energiespeichervorrichtungen erregen selektiv die elektrische Heizung.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung betreffen Abgasbehandlungssysteme für Brennkraftmaschinen und insbesondere ein Abgasbehandlungssystem, das eine Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen aufweist, die selektiv mit einer primären Energiespeichervorrichtung verbunden sind.
HINTERGRUND
Das von einer Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas 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 (”PM”) bilden. Eine Abgasbehandlungstechnologie zur Verwendung für hohe Niveaus an Partikelmaterialreduktion kann einen Partikelfilter (”PF”) aufweisen, der Partikelmaterial abfängt. Eine Regeneration ist der Prozess zum Entfernen des angesammelten Partikelmaterials von der PF-Vorrichtung.
Während der Regeneration wird eine Vorderfläche der PF-Vorrichtung auf eine festgelegte Temperatur erhitzt, die ermöglicht, dass das abgefangene Partikelmaterial oxidiert, wodurch eine Flammenfront erzeugt wird, die allgemein längs entlang der PF-Vorrichtung brennt. Bei einer Vorgehensweise kann die Abgastemperatur über den Betrieb der Maschine während der Regeneration angehoben werden. Genauer wird die Abgastemperatur auf ein Niveau angehoben, das ausreichend ist, um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass die Flammenfront durch eine relativ hohe Luftströmung, die durch Beschleunigung der Maschineerzeugt wird, ausgelöscht werden kann. Jedoch erfordert ein Anheben der Abgastemperatur allgemein erhöhte Mengen an Kraftstoff, was seinerseits die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verringert. Überdies werden Abgasemissionen während des Regenerationsprozesses erhöht.
Eine aktive Regeneration betrifft den Prozess zum Oxidieren des angesammelten Dieselpartikelmaterials in der PF-Vorrichtung, ohne sich auf die Temperatur des von der Maschine ausgestoßenen Abgases zu verlassen, was seinerseits die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert. Diese Vorgehensweise kann ein Erhitzen der PF-Vorrichtung durch eine elektrische Heizung betreffen, bis die PF-Vorrichtung den Punkt erreicht, bei dem das Partikelmaterial, das in der PF-Vorrichtung abgefangen ist, oxidiert. Die elektrische Heizung wird erregt, wenn die Maschine abgeschaltet ist, und nimmt allgemein elektrische Leistung von einer Fahrzeugbatterie auf. Jedoch vermindert die Verwendung einer elektrischen Heizung, während die Maschine ausgeschaltet ist, mit der Zeit die Fahrzeugbatterie. Demgemäß ist es erwünscht, ein Abgasbehandlungssystem bereitzustellen, das zur Regeneration erforderliche Wärme bereitstellt, wenn die Maschine abgeschaltet ist, während gleichzeitig eine Batterieentleerung reduziert oder im Wesentlichen beseitigt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Abgasbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine vorgesehen. Die Brennkraftmaschine weist einen Maschinen-Aus-Zustand auf. Das Abgasbehandlungssystem weist eine Partikelfilter-(”PF”)-Vorrichtung in Fluidkommunikation mit einer Abgasleitung, eine elektrische Heizung, eine primäre Energiespeichervorrichtung, eine Mehrzahl von sekundären Energiespeichervorrichtungen und ein Steuermodul auf. Die PF-Vorrichtung besitzt einen Filteraufbau zur Entfernung von Partikeln in dem Abgas. Die PF-Vorrichtung wird auf Grundlage einer Menge von Partikeln, die in dem Filteraufbau abgefangen ist, selektiv regeneriert. Die elektrische Heizung ist stromaufwärts des Filteraufbaus angeordnet und wird selektiv erregt, um Wärme zur Regeneration der PF-Vorrichtung bereitzustellen. Die Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen sind selektiv mit der primären Energiespeichervorrichtung verbunden. Die sekundären Energiespeichervorrichtungen erregen selektiv die elektrische Heizung. Das Steuermodul steht in Kommunikation mit der elektrischen Heizung, der primären Speichervorrichtung, der Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen und der Brennkraftmaschine. Das Steuermodul empfängt ein Regenerationssignal, das die Menge an Partikeln angibt, die in dem Filteraufbau der PF-Vorrichtung abgefangen ist. Das Steuermodul weist eine Steuerlogik zum Trennen der Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen von der primären Speichervorrichtung auf, falls sich die Brennkraftmaschine in dem Maschinen-Aus-Zustand befindet. Das Steuermodul weist eine Steuerlogik zum Verbinden der Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen mit der elektrischen Heizung auf, wenn das Regenerationssignal empfangen wird.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten werden nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen deutlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
1 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Abgasbehandlungssystems ist;
2 ein schematisches Diagramm der in 1 gezeigten Schaltung ist; und
3 ein Prozessflussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Betrieb des in 1 gezeigten Abgasbehandlungssystems veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und ist nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Es ist zu verstehen, dass überall in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben. 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 Verbrennungs-(IC)-Motors 12 gerichtet. Das Abgasbehandlungssystem, das hier beschrieben ist, kann in verschiedenen Motorsystemen implementiert sein, die Dieselmotorsysteme, Benzinmotorsysteme und Motorsysteme mit homogener Kompressionszündung aufweisen können, jedoch nicht darauf beschränkt sind.
Das Abgasbehandlungssystem 10 weist allgemein eine oder mehrere Abgasleitungen 14 und eine oder mehrere Abgasbehandlungsvorrichtungen auf. Bei der Ausführungsform, wie gezeigt ist, weisen die Vorrichtungen für das Abgasbehandlungssystem eine Oxidationskatalysatorvorrichtung (”OC”) 20, eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (”SCR”) 22 und eine Partikelfiltervorrichtung (”PF”) 24 auf. Wie angemerkt sei, kann das Abgasbehandlungssystem der vorliegenden Offenbarung 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 der Brennkraftmaschine 12 an die verschiedenen Abgasbehandlungsvorrichtungen des Abgasbehandlungssystems 10. Die OC-Vorrichtung 20 weist beispielsweise ein Durchström-Metall- oder -Keramik-Monolithsubstrat auf, das in eine Schale oder einen Kanister aus rostfreiem Stahl mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 gepackt sein kann. 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 20 ist bei der Behandlung nicht verbrannter gasförmiger und nicht flüchtiger KW und CO verwendbar, die oxidiert werden, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden.
Die SCR-Vorrichtung 22 kann stromabwärts der OC-Vorrichtung 20 angeordnet sein. Auf eine Weise ähnlich der OC-Vorrichtung 20 kann die SCR-Vorrichtung 22 beispielsweise ein Durchström-Keramik- oder -Metall-Monolithsubstrat aufweisen, das in eine Schale oder einen Kanister aus rostfreiem Stahl mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 gepackt sein kann.
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 Reduktionsmittel 30 kann von einer Reduktionsmittellieferquelle (nicht gezeigt) geliefert werden und kann in die Abgasleitung 14 an einer Stelle stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 22 unter Verwendung einer Einspritzvorrichtung 32 oder eines anderen geeigneten Verfahrens zur Lieferung des Reduktionsmittels 30 an das Abgas 15 eingespritzt werden. Bei einer Ausführungsform kann das Reduktionsmittel 30 Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung sein, die sich zu Ammoniak (”NH3”) in den heißen Abgasen zersetzt und von der SCR-Vorrichtung 22 absorbiert wird. Das Ammoniak reduziert dann das NOx zu Stickstoff in der Anwesenheit des SCR-Katalysators. Ein Mischer oder Turbulator 34 kann ebenfalls in der Abgasleitung 14 in enger Nähe zu der Einspritzvorrichtung 32 angeordnet sein, um eine vollständige Mischung des Reduktionsmittels 30 mit dem Abgas 15 weiter zu unterstützen.
Die PF-Vorrichtung 24 kann stromabwärts der OC-Vorrichtung 20 und der SCR Vorrichtung 22 angeordnet sein. Die PF-Vorrichtung 24 dient dazu, das Abgas 15 von Kohlenstoff und anderen Partikeln zu filtern. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die PF-Vorrichtung 24 unter Verwendung eines keramischen Wandströmungsmonolithfilters 40 aufgebaut sein, der in eine Isolationsmatte oder einen anderen geeigneten Träger gewickelt ist, der sich bei Erwärmung ausdehnt, wobei der Filter 40 gesichert und isoliert wird. Der Filter 40 kann in eine Schale oder einen Kanister gepackt sein, die/der zum Beispiel aus rostfreiem Stahl besteht und die/der einen Einlass und einen Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 aufweist.
Der keramische Wandströmungsmonolithfilter 40 kann eine Mehrzahl sich längs erstreckender Durchgänge besitzen, die durch sich längs erstreckende Wände definiert sind. Die Durchgänge umfassen einen Untersatz von Einlassdurchgängen, die ein offenes Einlassende und ein geschlossenes Auslassende besitzen, sowie einen Untersatz von Auslassdurchgängen, die ein geschlossenes Einlassende und ein offenes Auslassende besitzen. Abgas 15, das in den Filter 40 durch die Einlassenden der Einlassdurchgänge eintritt, wird durch benachbarte, sich längs erstreckende 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 die Wirkung der Erhöhung des Abgasgegendrucks, dem die Brennkraftmaschine 12 ausgesetzt ist. Es sei angemerkt, dass der keramische Wandströmungsmonolithfilter lediglich beispielhafter Natur ist und dass die PF-Vorrichtung 24 andere Filtervorrichtungen aufweisen kann, wie gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern, etc. Die Zunahme des Abgasgegendrucks, der durch die Ansammlung von Partikelmaterial in dem Monolithfilter 40 bewirkt wird, erfordert typischerweise, dass die PF-Vorrichtung 24 periodisch gereinigt oder regeneriert wird. Die Regeneration betrifft die Oxidation oder das Verbrennen des angesammelten Kohlenstoffs und anderer Partikel typischerweise in einer Hochtemperaturumgebung (> 600°).
Das Abgasbehandlungssystem weist auch verschiedene Energiespeichervorrichtungen auf. Bei der Ausführungsform, wie gezeigt ist, sind eine primäre Energiespeichervorrichtung 42 und eine Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen 44 vorgesehen. Die primäre Energiespeichervorrichtung 42 ist eine Fahrzeugbatterie, wie beispielsweise eine 12-Volt-Batterie vom Bleisäuretyp. Obwohl eine Bleisäurebatterie diskutiert ist, sei zu verstehen, dass genauso andere Typen von Energiespeichervorrichtungen verwendet werden können. Die sekundäre Energiespeichervorrichtungen 44 stellen allgemein einen beliebigen Typ von wiederaufladbarer Energiespeichervorrichtung dar, wie beispielsweise Lithiumionenbatterien oder einen Ultrakondensatoren. Bei einer beispielhaften Ausführungsform können sechs sekundäre Energiespeichervorrichtungen 44 vorgesehen sein, wobei jedoch zu verstehen sei, dass genauso beliebig mehr als eine einzelne Energiespeichervorrichtung verwendet werden kann.
Die primäre Energiespeichervorrichtung 42 ist elektrisch mit einem Fahrzeuggenerator 46 verbunden. Der Generator 46 ist Teil der Maschine 12. Der Generator 46 wandelt mechanische Leistung und Energie, die von der Maschine 12 aufgenommen wird, in elektrische Leistung und Energie um, die für elektrische Fahrzeuglasten verschiedener elektrischer Komponenten und Systeme eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) erforderlich ist. Der Generator 46 kann zusätzliche mechanische Leistung und Energie in elektrische Leistung und Energie jenseits dem umwandeln, was für die elektrischen Fahrzeuglasten (nicht gezeigt) notwendig ist. Diese zusätzliche elektrische Leistung und Energie wird als überschüssige Leistung oder Energie bezeichnet. In diesem Fall wird die Spannung des elektrischen Systems allgemein angehoben, und die überschüssige Leistung oder Energie von dem Generator 46 wird in der primären Energiespeichervorrichtung 42, in den sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 oder sowohl in der primären als auch sekundären Energiespeichervorrichtungen 42 und 44 gespeichert. Gleichermaßen wird, wenn der Generator 46 die mechanische Leistung und Energie nicht in elektrische Leistung und Energie umwandelt, die für elektrische Fahrzeuglasten (nicht gezeigt) erforderlich sind, dann die Spannung des elektrischen Systems allgemein abgesenkt. Leistung oder Energie können von der primären Energiespeichervorrichtung 42, den sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 oder von sowohl den primären als auch sekundären Energiespeichervorrichtungen weggenommen werden. Die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 sind selektiv mit der primären Energiespeichervorrichtung 42 und dem Fahrzeuggenerator 46 durch eine Schaltung 50 verbunden. Eine Ausführungsform der Schaltung 50 ist in 2 gezeigt, und der Betrieb der Schaltung 50 ist in den nachfolgenden Absätzen beschrieben.
Während des Betriebs der Maschine 12 (z. B. während eines Maschinen-Ein-Zustandes) kann die primäre Energiespeichervorrichtung 42 die sekundären Energievorrichtungen 44 laden. Genauer kann bei einer Ausführungsform der Ladezustand (”SOC”) der primären Energiespeichervorrichtung 42 und der sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 überwacht werden, um zu bestimmen, ob die primäre Energiespeichervorrichtung 42 die sekundären Energievorrichtungen 44 laden soll. Nach Start der Maschine 12 (z. B. in dem Maschinen-Ein-Zustand) werden der SOC der primären Energiespeichervorrichtung 42 und der sekundären Energiespeichervorrichtung 44 beide überwacht, um zu bestimmen, ob ein Schwellen-SOC beibehalten wird. Genauer wird die primäre Energiespeichervorrichtung 42 überwacht, um zu bestimmen, ob der SOC über einem primären Schwellenniveau (z. B. bei einer Ausführungsform bis 85% SOC) liegt. Alternativ dazu kann der Ladestrom der primären Energiespeichervorrichtung 42 auf einen Schwellenstrom (z. B. 2 Ampere) abfallen. Wenn eine der Bedingungen erfüllt ist und wenn der SOC der sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 unter einem sekundären Schwellenniveau liegt, dann kann die primäre Energiespeichervorrichtung 42 durch die Schaltung 50 mit den sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 verbunden werden. Sobald entweder die primäre Energiespeichervorrichtung 42 unter das primäre Schwellenniveau sinkt oder die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 über dem sekundären Schwellenniveau liegen, endet dann das Laden der sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 durch die Schaltung 50, und die elektrische Systemspannung des Fahrzeugs wird so beibehalten, dass die primäre Energiespeichervorrichtung 42 nicht geladen oder entladen werden braucht (z. B. sobald die primäre Energiespeichervorrichtung 42 85% SOC erreicht, brauchen die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 durch die primäre Energiespeichervorrichtung 42 nicht geladen zu werden).
Bei einer Ausführungsform kann ein Bremsereignis eines nicht mit Kraftstoff versorgten Fahrzeugs verwendet werden, um die primäre Energiespeichervorrichtung 42 und die sekundären Energievorrichtungen 44 während des Maschinen-Ein-Zustandes zu laden. Genauer wird in dem Fall, dass von einem Fahrer ein Bremspedal (nicht gezeigt) gedrückt wird, die Kraftstoffbelieferung zu der Maschine 12 temporär beendet. Während des Bremsereignisses eines nicht mit Kraftstoff belieferten Fahrzeugs wandelt der Fahrzeuggenerator 46 mechanische Leistung und Energie in elektrische Leistung und Energie über das hinaus um, was für elektrische Fahrzeuglasten erforderlich ist (z. B. die überschüssige Leistung oder Energie). Somit wird die Spannung des elektrischen Systems allgemein angehoben, und die überschüssige Leistung oder Energie wird in der primären Energiespeichervorrichtung 42 und in den sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 durch die Schaltung 50 gespeichert. Sobald die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 über einem Schwellen-SOC-Niveau liegen, brauchen die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 nicht mehr durch die Schaltung 50 während des Bremsereignisses eines nicht mit Kraftstoff belieferten Fahrzeugs geladen zu werden.
Eine elektrische Heizung 52 ist so enthalten, dass sie selektiv Wärme für die PF-Vorrichtung 24 bereitstellt. Bei der Ausführungsform, wie gezeigt ist, ist die elektrische Heizung 52 nahe einer Vorderseite 54 des Monolithfilters 40 der PF-Vorrichtung 24 positioniert. Genauer ist die elektrische Heizung 52 benachbart einem stromaufwärtigen Ende 56 des Monolithfilters 40 montiert. Die elektrische Heizung 52 kann ein Widerstandsheizelement (nicht gezeigt) aufweisen, wie beispielsweise einen Widerstandsdraht. Im erregten Zustand fließt elektrischer Strom durch den Widerstandsdraht zu der elektrischen Heizung 52, um Wärme zu erzeugen. Die elektrische Heizung 52 erlaubt einen Durchfluss des Abgases 15 und des Partikelmaterials hindurch zu der PF-Vorrichtung 24. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann an dem Monolithfilter 40 eine in Zonen eingeteilte elektrische Heizung verwendet werden, die einzelne Abschnitte heizt, wobei jedoch zu verstehen sei, dass genauso andere Typen von elektrischen Heizungen verwendet werden können.
Die elektrische Heizung 52 wird während der Regeneration der PF-Vorrichtung 24 erregt, um für den Monolithfilter 40 Wärme bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform wird die elektrische Heizung 52 während der Regeneration der PF-Vorrichtung 24 erregt, wenn die Brennkraftmaschine 12 in einem Maschinen-Aus-Zustand ist. Die elektrische Heizung 52 ist selektiv mit den sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 durch die Schaltung 50 verbunden, wobei die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 elektrische Leistung für die elektrische Heizung 52 bereitstellen.
Eine Luftpumpe 60 ist stromaufwärts der elektrischen Heizung 52 angeordnet und stellt eine Verbrennungsluftströmung für die PF-Vorrichtung 24 während der Regeneration bereit, da die Maschine 12 in dem Aus-Zustand ist. Die Luftpumpe 60 ist mit der Schaltung 50 selektiv verbunden und wird durch diese erregt, wobei die primäre Energiespeichervorrichtung 42 Leistung an die Luftpumpe 60 liefert. Es ist genauso ein Rückschlagventil (nicht gezeigt) enthalten, um einen Rückfluss durch die Luftpumpe 60 allgemein zu verhindern, wenn die Luftpumpe 60 nicht in Gebrauch steht (z. B. wenn die Maschine 12 in dem Maschinen-Ein-Zustand ist und arbeitet).
Ein Steuermodul 70 ist funktional mit der Maschine 12, der Einspritzvorrichtung 32, der Schaltung 50 und dem Abgasbehandlungssystem 10 verbunden und überwacht diese durch eine Anzahl von Sensoren. Genauer zeigt 1 das Steuermodul 50 in Kommunikation mit einem Temperatursensor 72, der in der Abgasleitung 14 angeordnet ist, wie auch einem Gegendrucksensor 76. Der Temperatursensor 72 ist stromabwärts der PF-Vorrichtung 24 angeordnet und sendet elektrische Signale an das Steuermodul 70, die die Temperatur in der Abgasleitung 14 an einem spezifischen Ort angeben. Dies bedeutet, der Temperatursensor 52 gibt die Temperatur der PF-Vorrichtung 24 an.
Der Gegendrucksensor 76 ist stromaufwärts der PF-Vorrichtung 24 angeordnet und erzeugt ein Signal, das die Kohlenstoffbeladung und Partikelbeladung in dem Monolithfilter 40 angibt. Es sei angemerkt, dass, während 1 einen Gegendrucksensor 76 zur Bestimmung einer Kohlenstoffbeladung in dem Monolithfilter 40 zeigt, genauso andere Vorgehensweisen zur Bestimmung der Kohlenstoffbeladung verwendet werden können. Beispielsweise kann bei einer alternativen Ausführungsform ein Deltadrucksensor anstelle einer Messung des Differenzdrucks über die PF-Vorrichtung 24 verwendet werden. Das Steuermodul 70 weist eine Steuerlogik zur kontinuierlichen Überwachung des Gegendrucksensors 76 und des Temperatursensors 72 auf. Genauer weist das Steuermodul 70 eine Steuerlogik zur Überwachung des Gegendrucksensors 76 in Bezug auf die Menge an Partikeln auf, die in dem Monolithfilter 40 der PF-Vorrichtung 24 abgefangen ist. Das Steuermodul 70 weist ferner eine Steuerlogik zur kontinuierlichen Überwachung des Temperatursensors 72 in Bezug auf eine Temperaturablesung der PF-Vorrichtung 24 auf.
Bei der Ausführungsform, wie gezeigt ist, steht das Steuermodul 70 auch in Kommunikation mit einem Zündschalter 80. Der Zündschalter 80 sendet ein Signal an das Steuermodul 70, das den Maschinen-Aus-Zustand angibt. Genauer weist der Zündschalter 80 einen Schlüssel-Ein-Zustand und einen Schlüssel-Aus-Zustand auf, wobei der Schlüssel-Aus-Zustand mit dem Maschinen-Aus-Zustand übereinstimmt. In dem Schlüssel-Ein-Zustand wird elektrische Leistung an die Maschine 12 geliefert. In dem Schlüssel-Aus-Zustand wird keine elektrische Leistung an die Maschine 12 geliefert. Es sei angemerkt, dass, während die Begriffe Schlüssel-Ein und Schlüssel-Aus verwendet sind, bei einigen Ausführungsformen kein Schlüssel mit dem Zündschalter 80 verwendet werden muss. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform der Zündschalter 80 durch die Nähe eines Schlüsselanhängers (nicht gezeigt) aktiviert werden, der von einem Nutzer anstelle eines Schlüssels getragen wird. Somit tritt der Schlüssel-Ein-Zustand auf, wenn Leistung an die Maschine 12 geliefert wird, und der Schlüssel-Aus-Zustand findet statt, wenn keine Leistung an die Maschine 12 geliefert wird, ungeachtet dessen, ob ein tatsächlicher Schlüssel verwendet ist. Es sei auch angemerkt, dass, während ein Zündschalter 80 gezeigt ist, andere Vorgehensweisen genauso verwendet werden können, um den Maschinen-Aus-Zustand zu bestimmen.
Das Steuermodul 70 weist eine Steuerlogik zur selektiven Auslösung einer Regeneration der PF-Vorrichtung 24 während des Maschinen-Aus-Zustandes auf. Eine Regeneration findet statt, wenn die Menge an Partikeln, die in dem Monolithfilter 40 der PF-Vorrichtung 24 abgefangen ist, einen Schwellendruckwert überschreitet, der den Bedarf zur Regeneration angibt, wie auch, wenn die Temperaturablesung von dem Temperatursensor 72 einen Schwellentemperaturwert überschreitet, der die Fähigkeit zur Regeneration angibt.
2 ist ein beispielhaftes schematisches Diagramm der Schaltung 50, wie in 1 gezeigt ist. Bei der Darstellung, wie in 2 gezeigt ist, ist die elektrische Heizung 52 als ein Widerstand gezeigt. In dem Beispiel, wie gezeigt ist, sind die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 Ultrakondensatoren (die als C1 und C2 bezeichnet sind), wobei jedoch zu verstehen sei, dass genauso Batterien oder eine Mischung aus Batterien und Ultrakondensatoren verwendet werden können. Die Schaltung 50 weist auch ein Widerstandselement 90, Spannungsmessvorrichtungen 92 und 94 und Schaltelemente 96, 98, 100, 102 und 104 auf. Bei der Ausführungsform, wie in 2 gezeigt ist, ist das Widerstandselement 90 ein optionales Element und kann als ein Strom begrenzender Widerstand verwendet werden, um einen Einschaltstrom zu dem Ultrakondensator C1 zu begrenzen, wenn das Schaltelement 98 in einer geschlossenen Position ist.
Bei der beispielhaften Ausführungsform, wie gezeigt ist, sind die Schaltelemente 96, 98, 100, 102 und 104 als entweder einpolige Ein/Aus-Schalter oder als einpolige Wechselschalter (das Schaltelement 100 ist ein einpoliger Wechselschalter) gezeigt. Bei einer Ausführungsform sind die Schaltelemente 96, 98, 100, 102 und 104 mechanische Schalter, die von einem mechanischen Element (z. B. einer rotierenden Nocke, die in 2 nicht gezeigt ist) betätigt werden. Bei einer anderen Vorgehensweise können die Schaltelemente Relais sein. Bei einer noch weiteren Ausführungsform können die Schaltelemente Transistoren sein. Beispielsweise können bei einer Ausführungsform die Schaltelemente Metalloxid–Halbleiter-Feldeffekttransistoren (”MOSFET”) sein, die zum Schalten elektronischer Signale verwendet werden. In dem Fall, das MOSFETs verwendet werden, können einige der Schaltelemente zwei MOSFET-Elemente benötigen, die miteinander in Reihe verschaltet sind und die in entgegengesetzten Richtungen orientiert sind, um einen Stromfluss in jeder Richtung allgemein zu blockieren. Obwohl Relais und Transistorelemente diskutiert sind, sei zu verstehen, dass genauso eine Vielzahl von Schaltelementen verwendet werden kann.
In dem Schaltungsdiagramm, wie in 2 gezeigt ist, ist ein Motor 110 enthalten, der einen Motor repräsentiert, der Teil der Luftpumpe 60 (in 1 gezeigt) ist. Bei einer Ausführungsform ist der Motor 110 ein DC-Motor mit einer Ein/Aus-Steuerung. Jedoch können genauso andere Typen von Motoren, wie beispielsweise ein DC-Motor mit variabler Drehzahlsteuerung oder ein bürstenloser DC-Motor verwendet werden. Das Schaltelement 96 ist vorgesehen, um selektiv elektrische Leistung an den Motor 110 anzulegen. Genauer werden in dem Fall, dass die Maschine 12 (in 1 gezeigt) abgeschaltet ist, und falls die Regeneration der PF-Vorrichtung 24 (in 1 gezeigt) aktiviert ist, die Schaltelemente 96 und 98 in eine ”EIN”- oder geschlossene Position geschaltet, um elektrische Leistung für den Motor 110 bereitzustellen.
Die Spannungsmessvorrichtung 92 ist zu Diagnose- und Steuerzwecken vorgesehen. Genauer misst die Spannungsmessvorrichtung 92 die Spannung, die für den Betrieb des Motors 110 und zum Laden der sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 verfügbar ist. Durch Folgerung aus der Spannung, die von der Spannungsmessvorrichtung 92 gemessen wird, kann bestimmt werden, ob der Schalter 96 geschlossen ist und eine Spannung an dem Motor 110 angelegt hat. Die Spannungsmessvorrichtung 94 ist auch zu Diagnose- und Steuerzwecken vorgesehen. Genauer misst die Spannungsmessvorrichtung 94 die Spannung über die Parallelverbindung von jeder der sekundären Energiespeichervorrichtungen 44, wenn sich der Schalter 100 in der normal offenen (”NO”) Position befindet, und der Schalter 102 in der geschlossenen Position ist, die eine Folgerung des SOC der sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 zulässt. Durch Folgerung aus der Spannung, die von der Spannungsmessvorrichtung 94 gemessen wird, kann bestimmt werden, ob der Schalter 98 geschlossen ist und eine Spannung an die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 angelegt hat. Zusätzlich stellt, wenn der Schalter 100 in der normal geschlossenen (”NC”) Position ist und der Schalter 102 in der offenen Position ist, die von der Spannungsmessvorrichtung 94 gemessene Spannung Information zu Diagnose- und Steuerzwecken bereit. Dies erlaubt eine Folgerung des SOC der sekundären Energiespeichervorrichtung 44 und der Funktionalität der Schalter 100, 102 und 104. Die Spannungsmessungen von den Spannungsmessvorrichtungen 82 und 94 werden an das Steuermodul 70 gesendet. Das Steuermodul 70 weist eine Steuerlogik zum Bestimmen auf, ob die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 ein Ladeniveau haben, das ausreichend ist, um ein Heizen einer elektrischen Heizung 52 während einer Regeneration zu unterstützen.
Das Schaltelement 98 ist vorgesehen, um entweder elektrische Leistung, die von der primären Energiespeichervorrichtung 42 geliefert wird, an die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 anzulegen oder davon zu entfernen. Genauer braucht, wenn das Schaltelement 98 in der offenen oder AUS-Position ist, keine elektrische Leistung durch die primäre Energiespeichervorrichtung 42 oder den Fahrzeuggenerator 46 an die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 geliefert werden. Wenn das Schaltelement 98 in der geschlossenen oder „EIN”-Position ist, der Schalter 100 in der normalerweise offenen Position „NO” ist und der Schalter 102 in der geschlossenen oder „EIN”-Position ist, wird dann elektrische Leistung von der primären Energiespeichervorrichtung und dem Fahrzeuggenerator 46 an jede der sekundären Energiespeichervorrichtungen geliefert. Daher wird jede der sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 allgemein gemeinsam gleichzeitig geladen.
Das Schaltelement 100 ist so vorgesehen, dass, wenn das Schaltelement 100 in einer normal geschlossenen Position ist (die als ”NC” gezeigt ist), die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 entladen werden können (z. B. um Leistung für die elektrische Heizung 52 bereitzustellen). Das Schaltelement 102 ist so vorgesehen, dass, wenn das Schaltelement 102 in der offenen Position ist, die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 entladen werden können, um Leistung für die elektrische Heizung bereitzustellen.
Das Schaltelement 104 ist so vorgesehen, dass ermöglich wird, dass die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 entladen werden und elektrische Leistung für die elektrische Heizung 52 bereitgestellt wird. Genauer stellt das Schaltelement 104 Leistung für die elektrische Heizung 52 bereit, wenn sich das Schaltelement 104 in der geschlossenen Position befindet. Wenn sich das Schaltelement 104 in der offenen Position befindet, wird keine elektrische Leistung an die elektrische Heizung geliefert.
Weiter Bezug nehmend auf 2 repräsentiert ein Block, der mit (N – 1) bezeichnet und in gestrichelten Linien gezeigt ist, mehrere sekundäre Energiespeichervorrichtungen. Bei dem Beispiel bedeutet in dem Fall N = 6 dies, dass eine Gesamtmenge von sechs sekundären Energiespeichervorrichtungen vorgesehen ist. Somit wird der Block, der mit (N – 1) bezeichnet ist, fünf Mal wiederholt, um sechs sekundäre Energiespeichervorrichtungen (z. B. C1, C2, C3, C4, C5 und C6) bereitzustellen.
In dem Fall, dass sich das Schaltelement 98 in der offenen Position befindet, wo die primäre Energiespeichervorrichtung 42 die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 nicht lädt, wird das Schaltelement 100 in die normal geschlossene (”NC”) Position geschaltet, und das Schaltelement 102 ist in der offenen Position. Bei dieser Konfiguration sind die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 (z. B. Ultrakondensatoren C1 und C2) miteinander in einer Reihenkonfiguration verbunden. Wenn die Energiespeichervorrichtungen 44 miteinander in der Reihenkonfiguration verbunden sind, ist das Schaltelement 104 in der geschlossenen Position, um elektrische Leistung von den sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 an die elektrische Heizung 52 zu liefern.
In dem Fall, dass das Schaltelement 98 in der geschlossenen Position ist, wo die primäre Energiespeichervorrichtung 42 die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 lädt, wird dann das Schaltelement 100 in die normal offene (”NO”) Position geschaltet, und das Schaltelement 102 befindet sich in der geschlossenen Position. Bei dieser Konfiguration sind die sekundären Energiespeichervorrichtungen C1 und C2 miteinander in einer parallelen Konfiguration verschaltet. Wenn die Energiespeichervorrichtungen 44 miteinander in der parallelen Konfiguration verschaltet sind, befindet sich das Schaltelement 104 in der offenen Position, so dass keine elektrische Leistung von den sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 an die elektrische Heizung 52 geliefert wird.
Die Schaltung 50, wie in 2 gezeigt ist, schaltet selektiv zwischen der Reihenkonfiguration und der Parallelkonfiguration, um die sekundären Speichervorrichtungen 44 miteinander zu verbinden. Genauer sind die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 miteinander in der Reihenkonfiguration verbunden, um elektrische Leistung für die elektrische Heizung 52 bereitzustellen, und sind miteinander in der parallelen Konfiguration verbunden, wenn sie durch die primäre Energiespeichervorrichtung 42 geladen werden. Daher werden die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 bei einer relativ geringeren Spannung durch die primäre Energiespeichervorrichtung 52 geladen, und werden entladen, um Energie für die elektrische Heizung 52 mit einer relativ höheren Spannung bereitzustellen. Mit anderen Worten sind die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 miteinander in Reihe verschaltet, wenn elektrische Leistung für die elektrische Heizung 52 bereitgestellt wird, wobei die Reihenkonfiguration erlaubt, dass die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 bei einer höheren Spannung entladen werden können. Somit erlaubt die Konfiguration, wie in 2 gezeigt ist, dass die Schaltung 50 relativ kleine Stromnennwerte für die Komponenten besitzt, wie Schaltelement (z. B. Schaltelemente 96, 98, 100 und 102) sowie Verdrahtung, während gleichzeitig ausreichende Leistung für die elektrische Heizung 52 bereitgestellt wird. Überdies ist die primäre Energiespeichervorrichtung 42 (z. B. die Fahrzeugbatterie) getrennt, während die elektrische Heizung 52 in den Maschinen-Aus-Zustand erregt ist. Dies verlängert die Lebensdauer der primären Energiespeichervorrichtung 42, da die primäre Energiespeichervorrichtung 42 nicht durch Erregen der elektrischen Heizung 52 in dem Maschinen-Aus-Zustand entleert wird.
Zurück Bezug nehmend auf 1 kann das Abgasbehandlungssystem 10, wie beschrieben ist, auch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Maschine 12 verbessern. Dies ist so, da das Abgasbehandlungssystem 10 die PF-Vorrichtung 24 während des Maschinen-Aus-Zustandes regeneriert, während die Luftpumpe 60 verwendet wird, um eine Luftströmung für die PF-Vorrichtung 24 bereitzustellen. Genauer steuert, da die Maschine 12 während der Regeneration in dem Maschinen-Aus-Zustand ist, die Luftpumpe 60 die Menge an Luftströmung zu der PF-Vorrichtung 24. Somit kann, da die Luftströmung gesteuert wird, eine Flammenfront, die durch das abgefangene Partikelmaterial in der PF-Vorrichtung 24, das während der Regeneration brennt, erzeugt wird, durch die relativ hohe Luftströmung, die durch Beschleunigung der Maschine 12 erzeugt wird, allgemein nicht ausgelöscht werden. Infolgedessen braucht die Temperatur des Abgases 15 durch die Maschine 12 unter Verwendung von überschüssigem Kraftstoff zur Regeneration der PF-Vorrichtung 24 nicht erhöht werden. Überdies kann, da die elektrische Heizung 52 verwendet wird, um Wärme für die PF-Vorrichtung 24 bereitzustellen, die Zeit zur Regeneration im Vergleich zu einer Regeneration vermindert werden, die erhöhte Abgastemperaturen verwendet.
Nun wird ein Verfahren zur Regeneration der PF-Vorrichtung 24 erläutert. Bezug nehmend auf 3 ist ein beispielhaftes Prozessflussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess zum Betrieb des Abgasbehandlungssystems 10 zeigt, allgemein mit Bezugszeichen 200 angegeben. Allgemein Bezug nehmend auf die 1–3 beginnt der Prozess 200 mit Schritt 202, bei dem das Steuermodul 70 eine Steuerlogik zum Empfangen eines Signals aufweist, das einen Maschinen-Aus-Zustand angibt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform steht ein Zündschalter 80 in Kommunikation mit dem Steuermodul 70 und wird dazu verwendet, anzugeben, ob der Maschinen-Ein- oder Maschinen-Aus-Zustand aufgetreten ist, wobei jedoch zu verstehen sei, dass genauso andere Vorgehensweisen verwendet werden können. Wenn sich die Maschine 12 nicht in dem Maschine -Aus-Zustand befindet, kann dann der Prozess 200 enden. Der Prozess 200 kann in dme Fall, dass sich der Maschine 12 in einem Maschine -Aus-Zustand befindet, mit Schritt 204 fortfahren.
Bei Schritt 204 weist das Steuermodul 70 eine Steuerlogik zur Überwachung einer Schaltung 50 (in 1 gezeigt) auf, um zu bestimmen, ob die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 bei einem SOC-Niveau liegen, das ein Erwärmen einer elektrischen Heizung 52 während der Regeneration unterstützt. Genauer mit Bezug auf 2 ist eine Spannungsmessvorrichtung 94 vorgesehen, um das Ladeniveau jeder der sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 zu messen. In dem Fall, dass die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 sich nicht auf einem SOC Niveau befinden, das ein Heizen der elektrischen Heizung während der Regeneration unterstützt, dann fährt der Prozess 200 mit Schritt 206 fort, wo das Steuermodul 70 eine Steuerlogik zum Auslösen einer Regeneration während des nächsten Schlüssel-Ein-Zustandes aufweist (falls ein Gegendrucksensor 76 ein Signal erzeugt, das eine Regeneration angibt), wobei der Schlüssel-Ein-Zustand mit dem Maschinen-Ein-Zustand übereinstimmt. Der Prozess 200 kann dann enden.
In dem Fall, dass die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 bei dem SOC-Niveau liegen, das eine Erwärmung der elektrischen Heizung während der Regeneration unterstützt, fährt der Prozess 200 dann mit Schritt 208 fort. Bei Schritt 208 weist das Steuermodul 70 eine Steuerlogik zur Bestimmung der Kohlenstoffbeladung und Partikelbeladung in dem Monolithfilter 40 auf (z. B. bei einer Ausführungsform kann das Steuermodul 50 den Gegendrucksensor 76 während des Maschinen-Ein-Zustandes überwachen und den Wert in einem Speicher des Steuermoduls 50 speichern). In dem Fall, dass das Niveau an Kohlenstoffbeladung angibt, dass keine Regeneration erforderlich ist, kann der Prozess 200 dann enden. In dem Fall, dass das Niveau an Kohlenstoffbeladung angibt, dass die Regeneration der PF-Vorrichtung 24 notwendig ist, kann der Prozess 200 dann mit Schritt 210 fortfahren.
Bei Schritt 210 weist das Steuermodul 70 eine Steuerlogik zum Schalten eines Schaltelements 98 in eine offene Position auf, so dass die primäre Energiespeichervorrichtung 42 (in den 1–2 gezeigt) von den sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 (in den 1–2 gezeigt) getrennt ist. Genauer wird Bezug nehmend auf 2 das Schaltelement 98 geöffnet, um elektrische Leistung zu beseitigen, die von der primären Energiespeichervorrichtung 42 zu den sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 geliefert wird (als C1 und C2 in 2 gezeigt). Der Prozess 200 kann dann mit Schritt 212 fortfahren.
Bei Schritt 212 schaltet die Schaltung 50 (in 2 gezeigt) die sekundären Energiespeichervorrichtungen von der parallelen Konfiguration in die Reihenkonfiguration. Genauer wird ein Schaltelement 100 in die normal geschlossene (”NC”) Position geschaltet und ein Schaltelement 102 ist in der offenen Position. Bei dieser Konfiguration sind die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 miteinander in einer Reihenkonfiguration verbunden. Der Prozess 200 kann dann mit Schritt 214 fortfahren.
Bei Schritt 214 sind die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 (z. B. C1 und C2, wie in 2 gezeigt ist) mit der elektrischen Heizung 52 verbunden. Bezug nehmend auf 2 wird das Schaltelement 104 in die geschlossene Position geschaltet, um zu ermöglichen, dass sich die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 entladen und die elektrische Heizung 52 erregen. Der Prozess 200 kann dann mit Schritt 216 fortfahren.
Bei Schritt 216 weist das Steuermodul 70 eine Steuerlogik zur Überwachung der Temperatur der PF-Vorrichtung 24 auf, um zu bestimmen, ob der Filter 40 bei einer Temperatur ist, die die Regeneration unterstützt. Bezug nehmend auf 1 überwacht das Steuermodul 70 den Temperatursensor 72, um die Temperatur der PF-Vorrichtung 24 zu bestimmen. In dem Fall, dass die Temperatur der PF-Vorrichtung 24 kein Niveau erreicht hat, das zur Regeneration ausreichend ist, kann der Prozess 200 mit der Überwachung der Temperatur der PF-Vorrichtung 24 fortfahren oder alternativ dazu kann der Prozess 200 enden. In dem Fall, dass die Temperatur der PF-Vorrichtung 24 ein Niveau erreicht hat, das zur Regeneration ausreichend ist, kann der Prozess 200 dann mit Schritt 218 fortfahren.
Bei Schritt 218 weist das Steuermodul 70 eine Steuerlogik zum Aktivierender Luftpumpe 60 (in 1 gezeigt) auf, um während der Regeneration eine Luftströmung für die PF-Vorrichtung 24 bereitzustellen. Die Luftpumpe 60 ist mit der Schaltung 50 selektiv verbunden und wird durch diese erregt, wobei die sekundären Energiespeichervorrichtungen 44 Leistung an die Luftpumpe 60 liefern. Genauer werden Bezug nehmend auf 2 die Schaltelemente 96 und 98 in die geschlossene Position geschaltet, um Leistung für einen Motor 110 bereitzustellen. Der Motor 110 repräsentiert einen Motor, der Teil der Luftpumpe 60 (in 1 gezeigt) ist. Der Prozess 200 kann dann mit Schritt 220 fortfahren.
Bei Schritt 220 weist das Steuermodul 70 eine Steuerlogik zur Überwachung des Gegendrucksensors 76 in Bezug auf ein Signal auf, das angibt, dass eine Regeneration der PF-Vorrichtung 24 vollständig ist. In dem Fall, dass das Niveau an Kohlenstoffbeladung angibt, dass eine Regeneration nicht vollständig ist, kann der Prozess 200 zu Schritt 220 zurückkehren, bei dem das Steuermodul 70 mit einer Überwachung des Gegendrucksensors 76 fortfährt. In dem Fall, dass das Niveau an Kohlenstoffbeladung angibt, dass die Regeneration der PF-Vorrichtung 24 vollständig ist, kann der Prozess 200 dann mit Schritt 222 fortfahren.
Bei Schritt 222 beendet die Schaltung 50 dann die Bereitstellung von elektrischer Leistung für die elektrische Heizung 52 und die Luftpumpe 60 von den sekundären Energiespeichervorrichtungen 44. Genauer wird Bezug nehmend auf 2 das Schaltelement 96 in die offene Position geschaltet, um die Bereitstellung von Leistung für den Motor 110 zu beenden, und das Schaltelement 104 wird geöffnet, um die Bereitstellung von Leistung für die elektrische Heizung 52 zu beenden. Der Prozess 200 kann dann enden.
Obgleich die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden Fachleute auf dem Gebiet verstehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente gegen Elemente davon ersetzt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang davon abzuweichen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen, die offenbart sind, beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umschließt, die in den Schutzumfang der Anmeldung fallen.

Claims

Abgasbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine einen Maschinen-Aus-Zustand aufweist, umfassend: eine Abgasleitung in Fluidkommunikation mit der Brennkraftmaschine, die derart konfiguriert ist, Abgas von der Brennkraftmaschine aufzunehmen; eine Partikelfilter-(”PF”)-Vorrichtung in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung und mit einem Filteraufbau zur Entfernung von Partikeln in dem Abgas, wobei die PF-Vorrichtung auf Grundlage einer Menge an Partikeln, die in dem Filteraufbau der PF-Vorrichtung abgefangen sind, selektiv regeneriert wird; eine elektrische Heizung, die stromaufwärts des Filteraufbaus angeordnet und selektiv erregt ist, um Wärme zur Regeneration der PF-Vorrichtung bereitzustellen; eine primäre Energiespeichervorrichtung; eine Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen, die selektiv mit der primären Energiespeichervorrichtung verbunden sind, wobei die Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen die elektrische Heizung selektiv erregen; und ein Steuermodul in Kommunikation mit der elektrischen Heizung, der primären Speichervorrichtung, der Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen und der Brennkraftmaschine, wobei das Steuermodul ein Regenerationssignal aufnimmt, das die Menge an Partikeln angibt, die in dem Filteraufbau der PF-Vorrichtung abgefangen sind, wobei das Steuermodul umfasst: eine Steuerlogik zum Trennen der Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen von der primären Speichervorrichtung, wenn die Brennkraftmaschine in dem Maschinen-Aus-Zustand ist; und eine Steuerlogik zum Verbinden der Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen mit der elektrischen Heizung, wenn das Regenerationssignal aufgenommen ist.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, mit einer Mehrzahl von Schaltelementen, die die Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen gemeinsam in eine Reihenkonfiguration oder eine Parallelkonfiguration selektiv schalten.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei das Steuermodul eine Steuerlogik zum Schalten der Mehrzahl von Schaltelementen in die Reihenkonfiguration aufweist, wenn das Regenerationssignal empfangen ist.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei das Steuermodul eine Steuerlogik zum Schalten der Mehrzahl von Schaltelementen in die parallele Konfiguration aufweist, wenn die Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen mit der primären Energiespeichervorrichtung verbunden ist.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei die Mehrzahl von Schaltelementen ein Transistorelement, ein mechanischer Schalter und/oder ein Relais sind.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, mit einer Luftpumpe, die mit dem Steuermodul in Kommunikation steht, wobei die Luftpumpe selektiv aktiviert wird, um Wärme von der elektrischen Heizung an den Filteraufbau zu übertragen.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, mit zumindest einem Sensor in Kommunikation mit der Abgasleitung, um einen Betriebszustand der PF-Vorrichtung zu detektieren, wobei der zumindest eine Sensor das Regenerationssignal erzeugt, das die Menge an Partikeln, die in dem Filteraufbau vor der PF-Vorrichtung abgefangen sind, angibt.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die primäre Energiespeichervorrichtung eine Fahrzeugbatterie ist.
Verfahren zum Betreiben eines Abgasbehandlungssystems für eine Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine einen Maschinen-Aus-Zustand aufweist, umfassend: Bereitstellen einer Partikelfilter-(”PF”)-Vorrichtung in Fluidkommunikation mit einer Abgasleitung, wobei die PF-Vorrichtung einen Filteraufbau zur Entfernung von Partikeln in einem Abgas aufweist; Empfangen eines Regenerationssignals, das die Menge an Partikeln angibt, die in dem Filteraufbau der PF-Vorrichtung abgefangen sind, durch ein Steuermodul; Trennen einer Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen von einer primären Speichervorrichtung, wenn die Brennkraftmaschine in dem Maschinen-Aus-Zustand ist; Verbinden der Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen mit einer elektrischen Heizung, wenn das Regenerationssignal empfangen wird, wobei die elektrische Heizung stromaufwärts des Filteraufbaus angeordnet ist; und Erregen der elektrischen Heizung durch die Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen, um Wärme zur Regeneration der PF-Vorrichtung bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner mit einem Bereitstellen einer Mehrzahl von Schaltelementen, die die Mehrzahl sekundärer Energiespeichervorrichtungen gemeinsam in einer Reihenkonfiguration oder einer Parallelkonfiguration selektiv verschalten.