DE102014208875A1

DE102014208875A1 - Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Computer-Programm und Computer-Programmprodukt

Info

Publication number: DE102014208875A1
Application number: DE102014208875.5A
Authority: DE
Inventors: Steve Kautzschmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters (12), welches im Abgas eines Verbrennungsprozesses angeordnet ist, bei welchem eine Regeneration des Partikelfilters (12) von den eingelagerten Partikeln in Abhängigkeit von einer Erfassung des Beladungszustands des Partikelfilters (12) mit Partikeln und anhand eines Vergleichs des Beladungszustands mit einer Auslöseschwelle (SW) erfolgt und bei welchem die stromabwärts nach dem Partikelfilter (12) auftretende Partikelkonzentration im Abgas gemessen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise zeichnet sich dadurch aus, dass die Auslöseschwelle (SW) für die Regeneration des Partikelfilters (12) in Abhängigkeit von der stromabwärts nach dem Partikelfilter (12) gemessenen Partikelkonzentration im Abgas korrigiert wird, wobei eine Erhöhung der Partikelkonzentration eine Absenkung der Auslöseschwelle (SW) bewirkt, sodass das Partikelfilter (12) bei einer steigenden Partikelkonzentration bei einem niedrigeren gemessenen Beladungszustand regeneriert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters, das beispielsweise im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computer-Programm, mit dessen Hilfe das Verfahren durchgeführt wird, sowie ein Computer-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Die Offenlegungsschrift DE 10 2005 034 270 A1 beschreibt eine Vorgehensweise, bei welcher der Beladungszustand eines in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters mittels eines Differenzdrucksensors ermittelt wird. Der Differenzdrucksensor erfasst die am Partikelfilter auftretende Druckdifferenz, die bei bekannter Abgasströmung vom Beladungszustand des Partikelfilters mit Partikeln abhängt.
In der Offenlegungsschrift DE 10 2007 022 590 A1 ist eine Vorgehensweise beschrieben, bei welcher ein stromabwärts nach einem Partikelfilter positionierter Partikelsensor zur Messung des Partikelschlupfs vorgesehen ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die eine Überhitzungsgefahr insbesondere eines zumindest zum Teil beschädigten Partikelfilters während der Regeneration verringern.
Die Aufgaben werden durch die im unabhängigen Verfahrensanspruch sowie im nebengeordneten Vorrichtungsanspruch angegebenen Merkmale gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters, welches im Abgas eines Verbrennungsprozesses angeordnet ist, bei welchem eine Regeneration des Partikelfilters von den eingelagerten Partikeln in Abhängigkeit von einer Erfassung des Beladungszustands des Partikelfilters mit Partikeln und anhand eines Vergleichs des Beladungszustands mit einer Auslöseschwelle erfolgt und bei welchem die stromabwärts nach dem Partikelfilter auftretende Partikelkonzentration im Abgas gemessen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Auslöseschwelle für die Regeneration des Partikelfilters in Abhängigkeit von der stromabwärts nach dem Partikelfilter gemessenen Partikelkonzentration im Abgas korrigiert wird, wobei eine Erhöhung der gemessenen Partikelkonzentration eine Absenkung der Auslöseschwelle bewirkt, sodass das Partikelfilter bei einer steigenden Partikelkonzentration bereits bei einem niedrigeren gemessenen Beladungszustand regeneriert wird.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise reduziert die Überhitzungsgefahr beim Regenerieren des Partikelfilters, wobei davon ausgegangen wird, dass das Partikelfilter durch eine Oxidationsreaktion der eingelagerten Partikel regeneriert wird. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise geht davon aus, dass der Beladungszustand des Partikelfilters mit eingelagerten Partikeln bei einem auftretenden Partikelschlupf, welcher vom Partikelsensor gemessen wird, niedriger erfasst wird als er tatsächlich ist. Eine Regeneration des Partikelfilters mit einem nicht erkannten, zu hohen Beladungszustand könnte zu einer Überhitzung führen, die das erfindungsgemäße Verfahren durch eine Korrektur der Auslöseschwelle vermeidet.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise sind Gegenstände von abhängigen Verfahrensansprüchen.
Eine erste Ausgestaltung sieht vor, dass ein Grenzwert für die Auslöseschwelle vorgegeben wird und dass bei einem Unterschreiten des Grenzwerts das Partikelfilter als defekt signalisiert wird. Der Grenzwert für die Auslöseschwelle wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von gesetzlichen Vorgaben festgelegt, die vorschreiben, welchen Wirkungsgrad das Partikelfilter mindestens aufweisen muss. Mit dieser Maßnahme wird ein unzulässig hoher Partikelschlupf durch das Partikelfilter erkannt und gemeldet, der bei einem zumindest teilweise defekten, beispielsweise gerissenen Partikelfilter auftreten kann.
Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass der Beladungszustand des Partikelfilters anhand einer Differenzdruckmessung am Partikelfilter ermittelt wird. Die Differenzdruckmessung, auf deren Grundlage der Beladungszustand ermittelt wird, ist besonders empfindlich gegenüber einem zumindest teilweisen defekten Partikelfilter, bei welchem ein Partikelschlupf auftritt. Aufgrund des geringeren Strömungswiderstands des Partikelfilters im Falle eines zumindest geringen Defekts wird ein zu geringer Differenzdruck gemessen, der ohne die erfindungsgemäß vorgesehene Vorgehensweise zu einer Regeneration erst bei einem erhöhten Beladungszustand des Partikelfilters führen würde, die zu einer Überhitzung des Partikelfilters führen könnte.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Reagenzmittel-Dosiervorrichtung sieht ein speziell hergerichtetes Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens vor.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben des Partikelfilters sieht einen Differenzdrucksensor vor, welcher den am Partikelfilter auftretenden Differenzdruck erfasst, der mit der Auslöseschwelle verglichen wird.
Eine andere Ausgestaltung sieht den Einsatz eines integrierenden Partikelsensors vor.
Das erfindungsgemäße Computer-Programm sieht vor, dass alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn es auf einem Computer abläuft.
Das erfindungsgemäße Computer-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode führt das erfindungsgemäße Verfahren aus, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus der Beschreibung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Zeichnung
Die Figur zeigt ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft.
Detaillierte Beschreibung
Die Figur zeigt ein in einem Abgaskanal 10 angeordnetes Partikelfilter 12, das die im Abgas enthaltenen Partikel einlagert. Der Abgaskanal 10 ist ein Abgaskanal eines Verbrennungsprozesses, beispielsweise ein Abgaskanal einer Brennkraftmaschine.
Eine Möglichkeit zur Erkennung des Beladungszustands des Partikelfilters 12 mit eingelagerten Partikeln ist durch eine Messung des am Partikelfilter 12 auftretenden Differenzdrucks möglich. Hierzu ist ein Differenzdrucksensor 14 vorgesehen, der ein Differenzdruck-Messsignal dp_Mess einem Steuergerät 20 zur Verfügung stellt.
Stromabwärts nach dem Partikelfilter 12 ist ein Partikelsensor 22 angeordnet, der die im Abgas vorhandenen Partikel misst und ein Partikel-Messsignal PM_Mess dem Steuergerät 20 zur Verfügung stellt. Das Partikel-Messsignal PM_Mess kann unmittelbar die aktuelle Partikel-Konzentration im Abgas widerspiegeln. Sofern als Partikelsensor 22 ein integrierender Partikelsensor vorgesehen ist, der Partikel über ein Messintervall einsammelt, bis eine bestimmte Partikelmenge im Partikelsensor 22 gesammelt ist, spiegelt das Partikel-Messsignal PM_Mess die Partikelmenge wieder, die im Messintervall aufgetreten ist. In der vorliegenden Anmeldung wird auch eine in einem Messintervall aufgetretene Partikelmenge oder Partikelmasse als Partikel-Konzentration betrachtet, die sich im Partikel-Messsignal PM_Mess widerspiegelt.
Im Steuergerät 20 ist eine Regenerationssteuerung 24 enthalten, welche mit einem Regenerationssignal Reg die Regeneration des Partikelfilters 12 einleitet. Das Regenerationssignal Reg veranlasst beispielsweise eine Erhöhung der Abgastemperatur stromaufwärts vor dem Partikelfilter 12 auf einen Wert, ab welchem eine Oxidationsreaktion der eingelagerten Partikel stattfinden kann. Ohne weitere Maßnahmen liegt diese Temperatur für Rußpartikel ungefähr bei 550 °C.
Die Regenerationssteuerung 24 stellt das Regenerationssignal Reg in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Partikelfilters 12 mit eingelagerten Partikeln bereit, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel das vom Differenzdrucksensor 14 bereitgestellte Differenzdruck-Messsignal dp_Mess als Maß für den Beladungszustand herangezogen wird. Die Regenerationssteuerung 24 vergleicht das Differenzdruck-Messsignal dp_Mess mit einer vorgegebenen Auslöseschwelle SW, die von einer Schwellenwert-Festlegung 26 bereitgestellt wird. Sobald das Differenzdruck-Messsignal dp_Mess die Auslöseschwelle SW erreicht, wird das Regenerationssignal Reg bereitgestellt.
Erfindungsgemäß ist eine Korrektur der Auslöseschwelle SW in Abhängigkeit von der gemessenen Partikelkonzentration bzw. dem Partikel-Messsignal PM_Mess vorgesehen. Die Korrektur erfolgt derart, dass bei einem steigenden Partikel-Messsignal PM_Mess das Regenerationssignal Reg bereits bei einem niedrigeren erfassten Beladungszustand des Partikelfilters 12 bereitgestellt und eine Regeneration veranlasst wird. Die tatsächliche Beladung des Partikelfilters 12 mit Partikeln liegt zu diesem Zeitpunkt höher als die erfasste Beladung.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise beruht auf der Erkenntnis, dass bei einem zumindest teilweise defekten Partikelfilter 12, bei welchem ein Partikelschlupf auftreten kann, welcher vom Partikelsensor 22 gemessen wird, der Beladungszustand normalerweise als zu niedrig ermittelt wird. Bei einem zumindest teilweise defekten Partikelfilter 12, bei welchem der vom Partikelsensor 22 gemessene Partikelschlupf auftritt, führt zu einem zu niedrig gemessenen Differenzdruck am Partikelfilter 12, sodass das Differenzdruck-Messsignal dp_Mess niedriger liegt, als es bei dem tatsächlich vorhandenen Beladungszustand eigentlich sein sollte.
Eine Korrektursignal-Ermittlung 28 stellt in Abhängigkeit von dem Partikel-Messsignal PM_Mess ein Korrektursignal Korr bereit. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Korrektursignal Korr der Schwellenwert-Festlegung 26 zur Verfügung gestellt, in welcher die Auslöseschwelle SW bei steigendem Partikel-Messsignal PM_Mess abgesenkt wird.
Alternativ kann mit dem Korrektursignal Korr das der Regenerationssteuerung 24 zur Verfügung gestellte Differenzdruck-Messsignal dp_Mess beeinflusst werden, wobei in diesem Fall eine Erhöhung des tatsächlich gemessenen Differenzdruck-Messsignals dp_Mess bei steigendem Partikel-Messsignal PM_Mess vorzusehen ist.
Die Absenkung der Auslöseschwelle SW ist daher allgemein als eine Maßnahme zu sehen, die zu einer früheren Regeneration des Partikelfilters 12 führt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Auslöseschwelle SW in einem Vergleicher 30 mit einem Grenzwert GW verglichen wird. Unterschreitet die Auslöseschwelle SW den Grenzwert GW, dann stellt der Vergleicher 30 ein Fehlersignal F bereit, welches einem Betreiber des Partikelfilters 12 signalisiert, dass der Defekt des Partikelfilters 12 ein vorgegebenes Maß überschritten hat und ausgetauscht oder repariert werden muss.
Der Vergleicher 30 kann alternativ anstelle der Auslöseschwelle SW das Korrektursignal Korr oder ein mit dem Korrektursignal Korr manipuliertes Differenzdruck-Messsignal dp_Mess mit entsprechend an die geänderte Vergleichsgröße angepassten Grenzwerten GW vergleichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005034270 A1 [0003]
DE 102007022590 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters (12), welches im Abgas eines Verbrennungsprozesses angeordnet ist, bei welchem eine Regeneration des Partikelfilters (12) von den eingelagerten Partikeln in Abhängigkeit von einer Erfassung des Beladungszustands des Partikelfilters (12) mit Partikeln und anhand eines Vergleichs des Beladungszustands mit einer Auslöseschwelle (SW) erfolgt und bei welchem die stromabwärts nach dem Partikelfilter (12) auftretende Partikelkonzentration im Abgas gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöseschwelle (SW) für die Regeneration des Partikelfilters (12) in Abhängigkeit von der stromabwärts nach dem Partikelfilter (12) gemessenen Partikelkonzentration im Abgas korrigiert wird, wobei eine Erhöhung der Partikelkonzentration eine Absenkung der Auslöseschwelle (SW) bewirkt, sodass das Partikelfilter (12) bei einer steigenden Partikelkonzentration bei einem niedrigeren gemessenen Beladungszustand regeneriert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grenzwert (GW) für die Auslöseschwelle (SW) vorgegeben wird und dass bei einem Unterschreiten des Grenzwerts (GW) das Partikelfilter (12) als defekt gemeldet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungszustand des Partikelfilters (12) mit Partikeln anhand einer Differenzdruckmessung am Partikelfilter (12) ermittelt wird.
Vorrichtung zum Betreiben einer eines Partikelfilters, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 speziell hergerichtetes Steuergerät (20) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des am Partikelfilter (12) auftretenden Differenzdrucks ein Differenzdrucksensor (14) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Partikelkonzentration im Abgas stromabwärts nach dem Partikelfilter (12) ein integrierender Partikelsensor (22) vorgesehen ist.
Computer-Programm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausführt, wenn es auf einem Computer abläuft.
Computer-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.