DE102014112170A1 - Verbesserte crt-aktivierung aufgrund einer in dem partikelfilter gespeicherten russmasse - Google Patents

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Abstract

Ein Abgasbehandlungssystem zum Behandeln von Abgas weist einen Partikelfilter und einen Drucksensor auf. Der Partikelfilter ist derart konfiguriert, Ruß, der in dem Abgas enthalten ist, abzufangen. Der Drucksensor ist derart konfiguriert, ein Drucksignal auszugeben, das eine Druckdifferenz des Partikelfilters angibt. Das Abgasbehandlungssystem umfasst ferner ein Rußmassenmodul, das derart konfiguriert ist, eine Rußmasse zu ermitteln. Die Rußmasse gibt eine Rußmenge, die in dem Partikelfilter gespeichert ist, auf Grundlage der Druckdifferenz und eines Rußmodells, das in einer Speichervorrichtung gespeichert ist, an. Das Abgasbehandlungssystem umfasst ferner ein Kompensationsmodul für kontinuierlich regenerierenden Fänger (CRT), das derart konfiguriert ist, eine variable CRT-Schwelle zu erzeugen. Das CRT-Kompensationsmodul gibt selektiv einen CRT-Kompensationswert, der das Rußmodell modifiziert, auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem NOx-Durchfluss und der rußmassenbasierten variablen CRT-Schwelle aus.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Abgasbehandlungssysteme und insbesondere ein Schätzen einer Rußmasse, die an einer Nachbehandlungsvorrichtung eines Abgasbehandlungssystems gespeichert ist.
  • HINTERGRUND
  • Fahrzeugabgasbehandlungssysteme werden dazu verwendet, unerwünschte Emissionen zu reduzieren, wie Stickoxide (NOx) und Partikelmaterial (z. B. Ruß), die von dem Fahrzeugmotor ausgegeben werden. Die Fahrzeugabgassysteme weisen typischerweise einen Partikelfilter (”PF”) auf, der den Ruß aus dem von dem Motor erzeugten Abgas abfängt. Der PF kann ein oder mehrere Filtersubstrate aufweisen, die eine Mehrzahl von Durchbrechungen definieren, durch die das Abgas strömen muss. Das Partikelmaterial sammelt sich an dem Filtersubstrat, wenn das Abgas durch die Durchbrechungen strömt. Es kann ein Regenerationsbetrieb ausgeführt werden, um das angesammelte Partikelmaterial wegzubrennen und den PF zu regenerieren. Der Regenerationsbetrieb heizt den Partikelfilter auf eine Verbrennungstemperatur, die ausreichend ist, um das angesammelte Partikelmaterial zu verbrennen (d. h. abzubrennen).
  • Ein oder mehrere Regenerationsereignisse zum Auslösen des Regenerationsbetriebs können gemäß einem Rußmodell ermittelt werden. Das Rußmodell kann dazu verwendet werden, eine Rußansammlung an dem Partikelfilter zu schätzen und vorherzusagen, die den Bedarf zur Ausführung des Regenerationsbetriebes angeben kann. Jedoch können Änderungen der Temperatur, bei der ein Motor arbeitet, merkliche Schwankungen der Rußmenge, die in dem Motorabgasstrom mitgeführt ist, bewirken. Herkömmliche Abgasbehandlungssysteme haben versucht, Schwankungen in der Rußbeladungsmenge während niedriger Betriebsbedingungen, wie Stadtfahrbedingungen, durch Anlegen eines einzelnen, nicht variierenden (d. h. statischen) Korrekturfaktors für kontinuierlich regenerierenden Fänger (CRT) an das Rußmodell aufgrund von NOx-Niveaus in dem Abgas zu kompensieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist ein Abgasbehandlungssystem zur Behandlung von Abgas einen Partikelfilter und einen Drucksensor auf. Der Partikelfilter ist derart konfiguriert, in dem Abgas enthaltenen Ruß abzufangen. Der Drucksensor ist derart konfiguriert, ein Drucksignal auszugeben, das eine Druckdifferenz des Partikelfilters angibt. Das Abgasbehandlungssystem weist ferner ein Rußmassenmodul auf, das derart konfiguriert ist, eine Rußmasse zu ermitteln. Die Rußmasse gibt eine Rußmenge, die in dem Partikelfilter gespeichert ist, auf Grundlage der Druckdifferenz und eines Rußmodells, das in einer Speichervorrichtung gespeichert ist, an. Das Abgasbehandlungssystem weist ferner ein Kompensationsmodul für einen kontinuierlich regenerierenden Fänger (CRT) auf, das derart konfiguriert ist, eine variable CRT-Schwelle zu erzeugen und einen CRT-Kompensationswert, der das Rußmodell modifiziert, auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem NOx-Durchfluss und der rußmassenbasierten variablen CRT-Schwelle selektiv auszugeben.
  • Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung ist ein Hardwaresteuermodul derart konfiguriert, ein Rußmodell dynamisch zu modifizieren, das eine an einem Partikelfilter gespeicherte Rußmasse angibt. Das Hardwaresteuermodul umfasst eine Speichervorrichtung, ein Rußmassenmodul sowie ein Kompensationsmodul für kontinuierlich regenerierenden Fänger (CRT). Die Speichervorrichtung ist zur Speicherung des Rußmodells konfiguriert. Das Rußmassenmodul ist derart konfiguriert, die Rußmasse auf Grundlage des Rußmodells und einer Druckdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass des Partikelfilters zu ermitteln. Das CRT-Kompensationsmodul steht in elektrischer Kommunikation mit dem Rußmassenmodul. Das CRT-Modul ist derart konfiguriert, einen CRT-Kompensationswert zu erzeugen, der das Rußmodell modifiziert. Das CRT-Modul ist ferner derart konfiguriert, eine CRT-Schwelle zu erzeugen, die variiert, wenn sich die in dem Partikelfilter gespeicherte Rußmasse ändert.
  • Bei einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Abgasbehandlungssystems eines Fahrzeugs, dass Ruß abgefangen wird, der in dem Abgas enthalten ist, das durch einen Partikelfilter strömt. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln einer Druckdifferenz zwischen einem Einlass des Partikelfilters und einem Auslass des Partikelfilters. Das Verfahren umfasst ferner ein Ermitteln einer Rußmasse, die eine Rußmenge angibt, die in dem Partikelfilter gespeichert ist, auf Grundlage der Druckdifferenz und eines Rußmodells. Das Verfahren umfasst ferner ein Erzeugen eines CRT-Kompensationswerts und einer variablen CRT-Schwelle. Das Verfahren umfasst ferner ein Vergleichen des NOx-Niveaus mit der variablen CRT-Schwelle und ein selektives Anlegen des CRT-Kompensationswertes an das Rußmodell, so dass das Rußmodell auf Grundlage des Vergleichs modifiziert wird.
  • Die obigen Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Andere Merkmale, 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 Fahrzeugsystems, das ein Abgasbehandlungssystem mit einem Fahrzeugsteuermodul aufweist, das ein Rußmodell zur Ermittlung einer Rußmasse eines Partikelfilters dynamisch modifiziert, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 2 ein Blockdiagramm, das ein Steuermodul aufweist, das ein Rußmodell auf der Basis eines Betriebs einer dynamischen CRT-Aktivierung modifiziert, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist; und
  • 3 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum dynamischen Aktivieren eines CRT-Kompensationsbetriebs, um ein Rußmodell zu modifizieren, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Es versteht sich, dass in den gesamten Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
  • Der hier verwendete Begriff ”Modul” betrifft ein Hardwaremodul, das eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten aufweist, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Bei zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Modul einen Mikrocontroller umfassen, wie dem Fachmann zu verstehen sei.
  • Nun Bezug nehmend auf 1 ist allgemein ein Fahrzeugsystem 5 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Das Fahrzeugsystem 5 weist einen Verbrennungs-(IC-)Motor 10, ein Abgasbehandlungssystem 11 und ein Fahrzeugsteuermodul 12 auf. Der Motor 10 kann, ist aber nicht darauf beschränkt, einen Dieselmotor, einen Benzinmotor und einen Motor mit homogener Kompressionszündung aufweisen. Der Motor 10 weist mindestens einen Zylinder 13 auf, der derart konfiguriert ist, um Kraftstoff und Ansaugluft 14 von einem Luftansaugdurchgang 15 aufzunehmen. Der Ansaugluftdurchgang 15 weist einen Luftmassenstrom-(MAF)-Sensor 16 zur Ermittlung einer Ansaugluftmasse (mAir) des Motors 10 auf. Bei einer Ausführungsform kann der MAF-Sensor 16 ein Ansaugluftmassenstromsensor entweder vom Flügelmesser- oder vom Heißdraht-Typ sein. Es ist jedoch klar, dass auch andere Typen von Sensoren verwendet werden können. Eine Abgasleitung 17 kann Abgas 18, das in Reaktion auf die Verbrennung des Kraftstoffs und der Luft 14 in dem Zylinder 13 erzeugt wird, transportieren. Die Abgasleitung 17 kann ein oder mehrere Segmente aufweisen, die eine oder mehrere Nachbehandlungsvorrichtungen des Abgasbehandlungssystems 11 enthalten, wie unten ausführlicher diskutiert ist. Ein NOx-Sensor 19 kann stromabwärts von dem Motor 10 angeordnet sein, um eine Menge an NOx (z. B. NOxMass), die in dem Abgas 18 vorhanden ist, und/oder einen NOx-Durchfluss (z. B. NOxRATE) zu ermitteln.
  • Das Abgasbehandlungssystem 11, das hier beschrieben ist, kann mit jedem der oben beschriebenen Motorsysteme verwendet werden, um während der Verbrennung erzeugte Abgasbestandteile zu reduzieren. Das Abgasbehandlungssystem 11 weist im Allgemeinen eine oder mehrere Abgasbehandlungsvorrichtungen auf. Die Abgasbehandlungsvorrichtungen umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt auf, eine Oxidationskatalysatorvorrichtung (”OC”) 20 und eine Vorrichtung 22 für selektive katalytische Reduktion (”SCR”) und einen Partikelfilter (”PF”) 24. Bei mindestens einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung ist der PF 24 ein Dieselpartikelfilter. Wie angemerkt sei, kann das Abgasbehandlungssystem 11 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. Zum Beispiel kann ein einzelner PF 24 stromabwärts von einer separaten SCR-Vorrichtung 22 angeordnet sein.
  • In 1 transportiert die Abgasleitung 17, die mehrere Segmente umfassen kann, Abgas 18 von dem Motor 10 an die verschiedenen Abgasbehandlungsvorrichtungen 20, 22, 24 des Abgasbehandlungssystems 11. Wie angemerkt sei, kann der OC 20 aus verschiedenen Durchström-Oxidationskatalysatorvorrichtungen, die in der Technik bekannt sind, bestehen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der OC 20 ein Durchströmsubstrat 26 aus Metall- oder Keramik-Monolith aufweisen, das in eine intumeszente Matte oder einen anderen geeigneten Träger gewickelt ist, der sich bei Erwärmung ausdehnt, wobei das Substrat gesichert und isoliert wird. Das Substrat 26 kann in eine Schale oder einen Kanister aus rostfreiem Stahl mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 17 gepackt sein. Das Substrat 26 kann eine daran angeordnete Oxidationskatalysatorverbindung aufweisen. Die Oxidationskatalysatorverbindung kann als ein Washcoat aufgetragen werden und kann Platingruppenmetalle enthalten, wie Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) oder andere geeignete oxidierende Katalysatoren oder eine Kombination daraus. Der OC 20 ist bei der Behandlung nicht verbrannter gasförmiger KW und CO verwendbar, die oxidiert werden, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden.
  • Die SCR-Vorrichtung 22 kann stromabwärts des OC 20 angeordnet sein und ist derart konfiguriert, um NOx-Bestandteile in dem Abgas zu reduzieren. Wie angemerkt sei, kann die SCR-Vorrichtung 22 aus verschiedenen Materialien, die in der Technik bekannt sind, bestehen. Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die SCR-Vorrichtung 22 ein SCR-Substrat 28 auf. Eine Zusammensetzung des SCR-Katalysators (beispielsweise ein SCR-Washcoat) kann auf das SCR-Substrat 28 aufgebracht werden. Die SCR-Vorrichtung 22 kann ein Reduktionsmittel, wie Ammoniak (NH3), verwenden, um das NOx zu reduzieren. Genauer kann die Katalysatorzusammensetzung der SCR-Vorrichtung 22 einen Zeolith sowie eine oder mehrere Basismetallkomponenten enthalten, wie Eisen (Fe), Kobalt (Co), Kupfer (Cu) oder Vanadium (V), welche effizient dazu dienen können, NOx-Bestandteile in dem Abgas in der Anwesenheit von NH3 umzuwandeln. Das von der SCR-Vorrichtung 22 verwendete Reduktionsmittel kann in Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer wässrigen Harnstofflösung vorliegen und kann mit Luft vermischt sein, um die Dispersion eines eingespritzten Sprühnebels, der durch ein Reduktionsmittelzufuhrsystem erzeugt wird, zu unterstützen, wie dem Fachmann bekannt ist.
  • Der PF 24 kann stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 22 angeordnet sein und filtert das Abgas 18 von Kohlenstoff und anderem Partikelmaterial (z. B. Ruß). Der PF 24 weist einen Einlass und einen Auslass in Fluidverbindung mit der Abgasleitung 17 auf, um das Abgas 18 hindurch zu befördern. Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann der PF 24 unter Verwendung eines Abgasfiltersubstrats 30 aus keramischem Wandströmungsmonolith, das in ein intumeszentes oder nicht intumeszentes Material gewickelt ist (nicht dargestellt), aufgebaut sein. Das Filtersubstrat 30 kann sich ausdehnen, wenn es erwärmt wird, um das Filtersubstrat 30 zu sichern und zu isolieren, das in eine starre, wärmebeständige Schale oder einen starren, wärmebeständigen Kanister gepackt ist. Es sei angemerkt, dass das Filtersubstrat 30 aus keramischem Wandströmungsmonolith lediglich beispielhafter Natur ist und dass der PF 24 andere Filtervorrichtungen aufweisen kann, wie gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern, etc. Das Abgasbehandlungssystem 11 kann einen Regenerationsbetrieb ausführen, der den PF 24 durch Abbrennen des Partikelmaterials, das in dem Filtersubstrat 30 abgefangen ist, regeneriert. Verschiedene Systeme, die dem Fachmann bekannt sind, (z. B. aktive Regenerationssysteme und/oder passive Regenerationssysteme) können zur Durchführung des Regenerationsbetriebs, um den PF 24 zu regenerieren, verwendet werden.
  • Das Abgasbehandlungssystem 11 kann ferner zumindest einen Drucksensor 32 (beispielsweise einen Deltadrucksensor) aufweisen, wie es in 1 gezeigt ist. Der Deltadrucksensor 32 kann die Druckdifferenz (d. h. ΔP) über den PF 24 (beispielsweise zwischen dem PF-Einlass und dem PF-Auslass) ermitteln. Obwohl ein einzelner Deltadrucksensor 32 dargestellt ist, versteht es sich, dass eine Vielzahl von Drucksensoren verwendet werden kann, um ΔP zu ermitteln. Zum Beispiel kann ein erster Drucksensor an dem Einlass des PF 24 angeordnet sein und ein zweiter Drucksensor kann an dem Auslass des PF 24 angeordnet sein. Dementsprechend kann die Differenz zwischen dem von dem zweiten Deltadrucksensor erfassten Druck und dem von dem ersten Deltadrucksensor erfassten Druck das ΔP des PF 24 angeben.
  • Zusätzlich zu Drucksensoren kann das Abgasbehandlungssystem 11 einen oder mehrere Temperatursensoren aufweisen. Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Abgasbehandlungssystem 11 Temperatursensoren 34 bis 44 aufweisen. Obwohl sechs Temperatursensoren beschrieben sind, ist die Anzahl der in 1 gezeigten Temperatursensoren jedoch nicht darauf beschränkt. Der erste Temperatursensor 34 und der zweite Temperatursensor 36 sind an dem Einlass bzw. Auslass des OC 20 angeordnet und können eine Temperatur des OC-Substrats 26 ermitteln. Der dritte Temperatursensor 38 und der vierte Temperatursensor 40 sind an dem Einlass bzw. Auslass der SCR-Vorrichtung 22 angeordnet und können eine Temperatur der SCR-Vorrichtung 22 ermitteln. Der fünfte Temperatursensor 42 und der sechste Temperatursensor 44 sind an dem Einlass bzw. Auslass des PF 24 angeordnet und können eine Temperatur des Filtersubstrats 30 ermitteln.
  • Das Fahrzeugsteuermodul 12 steuert einen oder mehrere Betriebsabläufe des Motors 10 und/oder des Abgasbehandlungssystems 11 auf Grundlage von Messungen, die von einem oder mehreren Sensoren bereitgestellt werden, und/oder Betriebsmodellen. Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann das Fahrzeugsteuermodul 12 den Regenerationsbetrieb steuern, der den PF 24 regeneriert, wenn ein Regenerationsereignis auftritt. Der Regenerationsbetrieb heizt den Partikelfilter 30 auf eine Temperatur, die ausreichend ist, um den gesammelten Ruß zu verbrennen (d. h. abzubrennen).
  • Ein oder mehrere Regenerationsereignisse können den Regenerationsbetrieb auslösen. Das Fahrzeugsteuermodul 12 kann ein Regenerationsereignis gemäß einem in einer Speichervorrichtung gespeicherten Rußmodell ermitteln. Das Rußmodell kann dazu verwendet werden, die Menge (d. h. Masse) von Ruß, die sich von dem Filtersubstrat 30 des PF 24 angesammelt hat, zu schätzen und vorherzusagen. Die Masse an angesammelten Ruß kann als Basis zur Ausführung des Regenerationsbetriebs festgesetzt sein. Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform basiert das Rußmodell auf Δp, einer Temperatur des Filtersubstrats 30 (Ts), einem NOxRATE und einem Abgasvolumendurchfluss (dvol). Der dvol kann unter Verwendung von mAir, die von dem MAF-Sensor 16 gemessen ist, und einer Kraftstoffmenge, die in die Zylinder 13 eingespritzt wird, ermittelt werden, wie dem Fachmann bekannt ist. Es sei angemerkt, dass das oben beschriebene Rußmodell nicht auf die vorher erwähnten Messungen beschränkt ist und zusätzliche Betriebsparameter berücksichtigt werden können.
  • Zusätzlich zur Steuerung der Regenerationsoption gemäß dem Rußmodell ermittelt das Fahrzeugsteuermodul 12 einen Kompensationswert (nachfolgend als ein CRT-Kompensationswert bezeichnet), der an das Rußmodell angelegt wird, um Schwankungen von Δp für eine gegebene Rußbeladung während des Betriebs des Motors 10 zu kompensieren. Herkömmliche CRT-Kompensationssysteme verwenden nur die Menge von NOx oder den NOx-Durchfluss, um zu ermitteln, wann ein Korrekturfaktor an das Rußmodell anzulegen ist. Der herkömmliche Korrekturfaktor wird dann gemäß einer einzelnen skalaren NOx-Schwelle auf geringem Niveau kalibriert (d. h. angewendet), oberhalb der das Modell dann dasselbe Kompensationsniveau auf die Rußbeladung für alle Niveaus von dem in dem PF 24 vorhandenem NOx anwendet. Demgemäß wird das Rußmodell herkömmlich nur auf Grundlage der NOx-Konzentration oder des NOx-Durchflusses des Abgases 18 korrigiert.
  • Das Fahrzeugsteuermodul 12 gemäß der vorliegenden Offenbarung erzeugt einen CRT-Kompensationswert auf Grundlage der Rußmenge (d. h. Rußmasse), die sich in dem Filtersubstrat 30 des PF 24 angesammelt hat. Überdies führt im Gegensatz zu dem herkömmlichen CRT-Korrekturfaktor, der ein einzelner statischer (d. h. nicht variierender) skalarer Wert ist, das Fahrzeugsteuermodul 12 einen dynamischen CRT-Aktivierungsbetrieb zum Modifizieren des Rußmodells aus, um Schwankungen der Rußbeladung zu kompensieren, die durch Änderungen von Δp in dem PF 24 bewirkt werden. Genauer erzeugt das Fahrzeugsteuermodul 12 eine variierende CRT-Schwelle, die variiert, wenn sich die in dem Filtersubstrat 30 angesammelte Rußmasse ändert. Demgemäß wird der CRT-Kompensationswert selektiv auf eine variable Weise angelegt, wenn sich die in dem Filtersubstrat 30 angesammelte Rußmasse ändert. Dies bedeutet, das Fahrzeugsteuermodul 12 aktiviert die CRT-Kompensation als eine Funktion der Rußmasse im Gegensatz zu einer einzelnen skalaren NOx-Schwelle. Infolgedessen können die Genauigkeit und Präzision des Rußmodells verbessert werden sowie eine vorzeitige Regeneration des PF 34 vermieden werden.
  • Nun Bezug nehmend auf 2 veranschaulicht ein Blockdiagramm ein Fahrzeugsteuermodul 12, das ein Rußmodell auf der Basis eines Betriebs einer dynamischen ORT-Aktivierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung modifiziert. Verschiedene Ausführungsformen des Fahrzeugsystems 5 können eine beliebige Anzahl von Teilmodulen aufweisen, die in das Fahrzeugsteuermodul 12 eingebettet sind. Wie angemerkt sei, können die in 2 gezeigten Submodule genauso kombiniert oder weiter unterteilt sein. Eingänge in das Fahrzeugsteuermodul 12 können von dem Abgasbehandlungssystem 11 erfasst werden, von anderen Steuermodulen empfangen werden, beispielsweise einem Motorsteuermodul (nicht gezeigt), oder von anderen Teilmodulen ermittelt werden.
  • Wie in 2 gezeigt ist, weist das Fahrzeugsteuermodul 12 gemäß zumindest einer Ausführungsform einen Speicher 102, ein Eintrittsbedingungsmodul 104, ein Rußmassenmodul 106 und ein Modul 108 zur CRT-Kompensation auf. Jedes der Module 104–108 bildet Schnittstellen mit dem Speicher 102 und kommuniziert elektrisch damit, um nach Bedarf gespeicherte Werte abzurufen bzw. zu aktualisieren.
  • Der Speicher 102 kann einen oder mehrere Schwellenwerte, Zeitperioden, über die die Temperaturen gemessen wurden, eine Anzahl konfigurierbarer Grenzen, Kennfelder, Datenwerte, Variablen und Systemmodelle, die dazu verwendet werden, den Regenerationsbetrieb auszuführen, speichern. Bei zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung speichert der Speicher 102 verschiedene Parameter, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, dvol, spezifische Wärmekonstanten und Abmessungen des PF 24.
  • Das Eintrittsbedingungsmodul 104 kann auf Grundlage eines oder mehrerer Betriebsbedingungssignale 200, die von einem oder mehreren Sensoren des Fahrzeugs ausgegeben werden, ermitteln, ob eine oder mehrere Eintrittsbedingungen vorhanden sind. Beispielsweise kann das Eintrittsbedingungsmodul 104 Betriebsbedingungen mit einem oder mehreren Schwellenwerten, die in dem Speicher 102 gespeichert sind, vergleichen. Auf Grundlage des Vergleichs erzeugt das Eintrittsbedingungsmodul 104 ein Eintrittsbedingungssignal 202, das angibt, dass die Eintrittsbedingungen erfüllt sind.
  • Das Rußmassenmodul 106 ermittelt eine Menge (d. h. Masse) von Ruß, die in dem Filtersubstrat 30 abgefangen ist, und gibt ein Rußmassensignal 211 aus, das die Rußmasse angibt. Genauer können der Druckabfall über eine beladene Nachbehandlungskomponente (z. B. den PF 24) und Daten, die die Beziehung zwischen der Rußansammlung und dem Druckabfall angeben, dazu verwendet werden, das Ausmaß der Rußbeladung in dem Filtersubstrat 30 zu schätzen. Demgemäß kann das Rußmassenmodul 106 ein Rußmassenmodell speichern, das eine Rußmasse auf Grundlage von Δp, Ts, NOxRATE und dvol ermittelt. Die Δp kann unter Verwendung eines Δp-Signals 204 ermittelt werden, das von dem Δp-Sensor 32 ausgegeben wird. Die Ts kann unter Verwendung eines oder mehrerer Temperatursignale 206 ermittelt werden, die von dem fünften Temperatursensor 42 und/oder dem sechsten Temperatursensor 44 und/oder einem Temperaturmodell ausgegeben werden. Die NOxRATE wird unter Verwendung eines NOx-Signals 208, das von dem NOx-Sensor 19 ausgegeben wird, ermittelt. Wie oben erwähnt ist, kann dvol unter Verwendung von mAir ermittelt werden, die von einem mAir-Signal 210 angegeben wird, das von dem MAF-Sensor 16 ausgegeben wird.
  • Das CRT-Kompensationsmodul 108 steht in elektrischer Kommunikation mit dem Rußmassenmodul 106 und empfängt ein Rußmassensignal 211, das die Rußmasse des Filtersubstrats 30 angibt. Das CRT-Kompensationsmodul 108 empfängt auch ein zweites Ts-Signal 212, das Ts angibt, sowie das NOx-Signal 208. Es sei angemerkt, dass das CRT-Kompensationsmodul 108 das Temperatursignal 206 gleichzeitig mit dem Rußmassenmodul empfangen kann, um Ts zu ermitteln. Auf Grundlage der Rußmasse, Ts und NOx erzeugt das CRT-Kompensationsmodul 108 einen CRT-Kompensationswert, der das Rußmodell modifiziert, um Schwankungen in dem Rußbeladungsverhalten zu kompensieren.
  • Das CRT-Kompensationsmodul 108 ermittelt ferner eine dynamische CRT-Schwelle (THCRT), die variiert, wenn sich die Rußmasse an dem Filtersubstrat 30 ändert. Dies bedeutet, das CRT-Kompensationsmodul 108 führt einen Betrieb einer dynamischen CRT-Aktivierung durch Erzeugen des CRT-Kompensationswerts als eine Funktion der sich ändernden Rußmasse, die an dem Filtersubstrat 30 gespeichert ist, aus. Die THCRT kann einen CRT-Schwellenwert oder einen CRT-Schwellenbereich aufweisen, der durch einen unteren Schwellenwert und einen oberen Schwellenwert definiert ist. Bei zumindest einer Ausführungsform basiert die CRT-Schwelle auf einer NOx-Konzentration oder einem NOx-Durchfluss, wie durch das NOx-Signal 208 angegeben ist. Wenn die CRT-Schwelle gemäß der Rußmasse variiert, vergleicht das CRT-Kompensationsmodul 108 das NOx-Signal 208 mit THCRT. Wenn das NOx-Signal 208 außerhalb von THCRT liegt, gibt das CRT-Kompensationsmodul 108 ein CRT-Kompensationssignal 214 an das Rußmassenmodul 106 aus, das den CRT-Kompensationswert angibt. Das Rußmassenmodul 106 legt den CRT-Kompensationswert an das Rußmodell an, um eine entsprechend aktualisierte Rußmasse zu ermitteln. Das Rußmassenmodul 106 kann auch ein aktualisiertes Rußmassensignal 216 erzeugen, das die aktualisierte Rußmasse angibt.
  • Nun Bezug nehmend auf 3 ist ein Verfahren zum dynamischen Aktivieren eines CRT-Kompensationsbetriebs zur Modifikation eines Rußmodells gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Das Verfahren beginnt bei Betriebsschritt 300 und fährt mit Betriebsschritt 302 fort, um zu ermitteln, ob eine oder mehrere Eintrittsbedingungen existieren. Wenn die Eintrittsbedingungen nicht existieren, kehrt das Verfahren zu Betriebsschritt 302 zurück und setzt eine Überwachung der Eintrittsbedingungen fort. Wenn die Eintrittsbedingungen existieren, ermittelt das Verfahren bei Betriebsschritt 304 eine Rußmasse eines Filtersubstrats, das in einem PF enthalten ist. Bei Betriebsschritt 306 wird eine variable CRT-Schwelle ermittelt. Die variable CRT-Schwelle basiert beispielsweise auf einer Konzentration von Stickoxiden (NOx) in dem Abgas, einem NOx-Durchfluss und variiert gemäß der Rußmasse. Bei Betriebsschritt 308 werden die Konzentration von NOx und/oder der NOx-Durchfluss mit der variablen CRT-Schwelle verglichen, die gemäß der Rußrate variiert, wie oben diskutiert ist. Wenn die Konzentration von NOx und/oder der NOx-Durchfluss innerhalb der CRT-Schwelle liegen, wird bei Betriebsschritt 310 das Rußmodell nicht modifiziert (d. h. der CRT-Kompensationsbetrieb wird deaktiviert), und das Verfahren endet bei Betriebsschritt 312. Wenn jedoch das NOx und/oder der NOx-Durchfluss nicht innerhalb der Schwelle liegen, wird bei Betriebsschritt 314 der CRT-Kompensationsbetrieb aktiviert. Der CRT-Kompensationsbetrieb umfasst ein Ermitteln eines CRT-Kompensationswertes und das Anlegen des CRT-Kompensationswerts an das Rußmodell, so dass das Rußmodell modifiziert wird. Bei Betriebsschritt 316 wird eine aktualisierte Rußmasse auf Grundlage des modifizierten Rußmodells ermittelt, und das Verfahren endet bei Betriebsschritt 312.
  • Obgleich die Erfindung mit Verweis auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente gegen Elemente davon ersetzt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Schutzumfang abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern die Erfindung umfasst alle in den Schutzumfang der Anmeldung fallenden Ausführungsformen.

Claims (10)

  1. Abgasbehandlungssystem zur Behandlung von Abgas eines Verbrennungsmotors, wobei das Abgasbehandlungssystem umfasst: einen Partikelfilter, der derart konfiguriert ist, Ruß abzufangen, der in dem hindurchströmenden Abgas enthalten ist; einen Drucksensor, der ein Drucksignal ausgibt, das eine Druckdifferenz zwischen einem Einlass des Partikelfilters und einem Auslass des Partikelfilters angibt; ein Rußmassenmodul, das derart konfiguriert ist, eine Rußmasse, die eine Menge an Ruß, die in dem Partikelfilter gespeichert ist, angibt, auf Grundlage der Druckdifferenz und eines in einer Speichervorrichtung gespeicherten Rußmodells zu ermitteln; und ein Kompensationsmodul für kontinuierlich regenerierenden Fänger (CRT), das derart konfiguriert ist, eine variable CRT-Schwelle auf Grundlage der Rußmasse zu erzeugen und einen CRT-Kompensationswert, der das Rußmodell modifiziert, auf Grundlage eines Vergleichs zwischen einem NOx-Durchfluss und der variablen CRT-Schwelle selektiv auszugeben.
  2. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei die CRT-Schwelle kontinuierlich variiert, wenn sich die Rußmasse ändert.
  3. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei das CRT-Kompensationsmodul den CRT-Kompensationswert ausgibt, wenn die Rußmasse nicht innerhalb der CRT-Schwelle liegt.
  4. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 3, wobei die CRT-Schwelle auf einer Konzentration von Stickoxiden (NOx) in dem Abgas oder einem NOx-Durchfluss basiert.
  5. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 4, wobei die CRT-Schwelle einen ersten Schwellenwert und einen zweiten Schwellenwert, der größer als der erste Schwellenwert ist, aufweist, wobei der erste und zweite Schwellenwert einen CRT-Schwellenbereich definieren.
  6. Hardwaresteuermodul, das derart konfiguriert ist, ein Rußmodell dynamisch zu modifizieren, das eine an einem Partikelfilter gespeicherte Rußmasse angibt, wobei das Steuermodul umfasst: eine Speichervorrichtung, die derart konfiguriert ist, das Rußmodell zu speichern; ein Rußmassenmodul, das derart konfiguriert ist, die Rußmasse auf Grundlage des Rußmodells und einer Druckdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass des Partikelfilters zu ermitteln; und ein Kompensationsmodul für kontinuierlich regenerierenden Fänger (CRT) in elektrischer Kommunikation mit dem Rußmassenmodul, wobei das CRT-Modul derart konfiguriert ist, einen CRT-Kompensationswert zu erzeugen, der das Rußmodell modifiziert, und eine CRT-Schwelle zu erzeugen, die variiert, wenn sich die in dem Partikelfilter gespeicherte Rußmasse ändert.
  7. Hardwaresteuermodul nach Anspruch 6, wobei das CRT-Kompensationsmodul den CRT-Kompensationswert elektrisch an das Rußmassenmodul auf Grundlage eines Vergleichs zwischen der Rußmasse und der CRT-Schwelle kommuniziert.
  8. Hardwaresteuermodul nach Anspruch 7, wobei das CRT-Kompensationsmodul den CRT-Kompensationswert elektrisch an das Rußmassenmodul kommuniziert, wenn die Rußmasse nicht innerhalb der CRT-Schwelle liegt.
  9. Verfahren zum Steuern eines Abgasbehandlungssystems eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst, dass: Ruß abgefangen wird, der in Abgas enthalten ist, das durch einen Partikelfilter strömt; eine Druckdifferenz zwischen einem Einlass des Partikelfilters und einem Auslass des Partikelfilters ermittelt wird; eine Rußmasse, die eine Rußmenge angibt, die in dem Partikelfilter gespeichert ist, auf Grundlage der Druckdifferenz und eines Rußmodells ermittelt wird; ein CRT-Kompensationswert und eine variable CRT-Schwelle erzeugt werden; der NOx-Durchfluss mit der CRT-Schwelle verglichen wird; und der CRT-Kompensationswert selektiv an das Rußmodell angelegt wird, so dass das Rußmodell auf Grundlage des Vergleichs modifiziert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner mit einem kontinuierlichen Variieren der CRT-Schwelle, wenn sich die in dem Partikelfilter gespeicherte Rußmasse ändert.
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