DE102015102753B4

DE102015102753B4 - Verfahren zur regeneration eines partikelfilters, regenerationssystem für einen partikelfilter und verfahren zum einstellen eines regenerationsprozesses eines partikelfilters

Info

Publication number: DE102015102753B4
Application number: DE102015102753.4A
Authority: DE
Inventors: John A. Catalogna; Rebecca J. Darr; Rahul Mital
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2035-02-27
Also published as: DE102015102753A1; CN104895651A; CN104895651B; US9322312B2; US20150252699A1

Abstract

Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters (22) in einem Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor (10) aufweist, wobei das Verfahren umfasst:Ermitteln einer Rußansammlung in dem Partikelfilter (22);Ermitteln eines Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktors;Einstellen der Rußansammlung unter Verwendung des Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktors, um eine korrigierte Rußansammlung in dem Partikelfilter (22) zu ermitteln; undAusführen einer Regeneration des Partikelfilters (22), wenn zumindest eines des folgenden auftritt:die korrigierte Rußansammlung erreicht eine vorbestimmte Schwelle; und/oderdie korrigierte Rußansammlung gibt eine verzerrte Beziehung zwischen Rußmasse und Strömungswiderstand an.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Steuerverfahren und -systeme für Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters in einem Fahrzeug, ein Regenerationssystem für einen Partikelfilter für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Einstellen eines Regenerationsprozesses eines Partikelfilters.
Ein Verbrennungszyklus eines Motors erzeugt Partikel, die typischerweise von Abgas durch einen Partikelfilter (PF) gefiltert werden. Der PF ist in einem Abgassystem des Motors angeordnet und filtert Partikel (z.B. Ruß) aus Abgas, das durch das Abgassystem strömt. Mit der Zeit sammeln sich Ruß und andere Partikel in dem PF an, was eine Strömung durch den PF beschränken kann. Demgemäß kann ein Regenerationsprozess implementiert sein, um Rußniveaus in dem PF zu reduzieren. Beispielsweise kann der Regenerationsprozess ein Zünden von Rußpartikeln in dem PF aufweisen.
Einige bekannte Fahrzeuge detektieren eine Rußansammlung in dem PF und lösen den Regenerationsprozess aus, wenn die Ansammlung eine vorbestimmte Schwelle erreicht. Jedoch können einige Fahrzeuge möglicherweise eine Rußansammlung nicht genau detektieren, wenn das Fahrzeug bei atypischen Umweltbedingungen betrieben wird, die den Regenerationsprozessor oder -betrieb des Abgassystems beeinträchtigen können. Beispielsweise ist eine erhöhte Rußproduktion beobachtet worden, wenn die Umgebungsfeuchte und/oder -temperatur zunimmt, was in schnelleren Rußansammlungsraten in dem PF resultiert.
Demgemäß ist es erwünscht, ein System und Verfahren zur Detektion und Vorhersage des Einflusses von Umgebungsfeuchte und -temperatur auf die Rußproduktion und -detektion bereitzustellen.
DE 11 2011 104 379 T5 offenbart ein Abgaspartikelfiltersystem für einen Verbrennungsmotor. Das Abgaspartikelfiltersystem umfasst einen Abgaspartikelfilter, der ein Gehäuse aufweist, und ein in dem Gehäuse angeordnetes Filtermedium, um Partikel im Abgas aus dem Verbrennungsmotor einzufangen. Ferner umfasst das Abgaspartieklfiltersystem ein Regenerationssteuersystem für den Abgaspartikelfilter, welches einen Sensormechanismus und einen Datenprozessor aufweist, der mit dem Sensormechanismus gekoppelt ist. Der Datenprozessor ist dabei so konfiguriert, um ein Feuchtigkeitskompensationssignal ansprechend auf ein Muster von Eingangsgrößen von dem Sensormechanismus auszugeben, welches eine Feuchtigkeit innerhalb des Abgaspartikelfilters anzeigt.
Weiterer Stand der Technik ist in der DE 10 2006 015 970 A1 beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren und ein Regenerationssystem zu schaffen, mit denen es möglich ist, den Einfluss von Umgebungsfeuchte und - temperatur auf die Rußproduktion und -detektion zu erfassen und vorherzusagen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 10 und 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Regenerieren eines Abgaspartikelfilters in einem Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor aufweist, vorgesehen. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln einer Rußansammlung in dem Partikelfilter, ein Ermitteln eines Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktors sowie ein Einstellen der Rußansammlung unter Verwendung des Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktors, um eine korrigierte Rußansammlung in dem Partikelfilter zu ermitteln. Das Verfahren umfasst ferner ein Ausführen einer Regeneration des Partikelfilters, wenn zumindest eines der folgenden stattfindet: die korrigierte Rußansammlung erreicht eine vorbestimmte Schwelle, und die korrigierte Rußansammlung gibt eine verzerrte Beziehung zwischen Rußmasse und Strömungswiderstand an.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Regenerationssystem für einen Abgaspartikelfilter für ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor aufweist, vorgesehen. Das Regenerationssystem weist ein Rußansammlungsmodul, das derart programmiert ist, eine Rußansammlung in dem Partikelfilter zu ermitteln, ein Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktormodul, das derart programmiert ist, einen Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktor zu ermitteln, sowie ein Modul für korrigierte Rußansammlung auf, das derart programmiert ist, unter Verwendung des Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktors die Rußansammlung einzustellen, um eine korrigierte Rußansammlung in dem Partikelfilter zu ermitteln. Das System weist auch ein Regenerationssteuermodul auf, das derart programmiert ist, eine Regeneration des Partikelfilters auszuführen, wenn zumindest eines der folgenden auftritt: die korrigierte Rußansammlung erreicht eine vorbestimmte Schwelle, und die korrigierte Rußansammlung gibt eine verzerrte Beziehung zwischen Rußmasse und Strömungswiderstand an.
Bei einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Einstellen eines Regenerationsprozesses eines Abgaspartikelfilters, um verschiedene Umgebungsfeuchtebedingungen zu berücksichtigen, vorgesehen. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln einer Rußmasse in dem Partikelfilter, ein Ermitteln einer Umgebungsfeuchte sowie ein Einstellen einer Dauer eines Regenerationsprozesses des Partikelfilters, um einen Einfluss der Umgebungsfeuchte auf die Rußproduktion und Rußansammlung in dem Partikelfilter zu berücksichtigen.
In den Zeichnungen zeigt:

1 eine Darstellung eines beispielhaften Verbrennungsmotors, Controllers und Abgasnachbehandlungssystems ist;
2 ein beispielhaftes Steuerschema ist, das einen Regenerationsprozess für das Abgasnachbehandlungssystem steuert; und
3 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Regeneration eines Partikelfilters des Abgasnachbehandlungssystems ist.

Steuermodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bedeuten eine beliebige oder verschiedene Kombinationen von einem oder mehreren aus anwendungsspezifischer integrierter Schaltung(en) (ASIC), elektronischer Schaltung(en), zentraler Verarbeitungseinheiten (z.B. Mikroprozessoren) und zugehöriger Speicher und Ablage (Nur-Lese-Speicher, programmierbarer Nur-Lese-Speicher, Direktzugriffsspeicher, Festplattenlaufwerk usw.) der / die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme oder -routinen ausführt / ausführen, kombinatorischer logischer Schaltungen, Eingabe- /Ausgabeschaltungen und -einrichtungen, geeignete Signalkonditionierungs- und Pufferschaltung und andere Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Modelle und Algorithmen und ähnliche Begriffe bedeuten beliebige von einem Controller ausführbare Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen einschließen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt 1 einen beispielhaften Verbrennungsmotor 10, einen Controller 12 sowie ein Abgasnachbehandlungssystem 14. Der Motor 10 weist einen Ansaugkrümmer 16 und einen Abgaskrümmer 18 auf. Das Abgasnachbehandlungssystem 14 ist mit einem Abgaskrümmer 18 gekoppelt und kann einen Oxidationskatalysator (OC) 20, der stromaufwärts eines Partikelfilters (PF) 22, wie einem Dieselpartikelfilter, angeordnet ist, sowie einen Katalysator 24 für selektive katalytische Reduktion (SCR) entlang einer Abgasleitung 26 aufweisen. Das System 14 weist auch einen Lambdasensor 28, einen NOx-Sensor 30, einen Temperatursensor 32, einen PF-Temperatursensor 34, einen PF-Sensor 36 für relativen Druck, einen Partikelmaterialsensor 38, einen Temperatursensor 40, eine Harnstoffeinspritzeinrichtung 42, die fluidtechnisch mit einem Harnstoffspeichertank 44 gekoppelt ist, sowie einen NOx-Sensor 46 auf. Jedoch kann das Abgasnachbehandlungssystem 14 zusätzliche oder weniger Komponenten und Sensoren aufweisen.
Der Motor 10 weist Sensoren (nicht gezeigt), um den Motorbetrieb zu überwachen, sowie Aktoren (nicht gezeigt) auf, die den Motorbetrieb steuern. Die Sensoren und Aktoren sind signaltechnisch und funktional mit dem Controller 12 verbunden. Der Controller 12 führt darin gespeicherte Routinen aus, um die Aktoren so zu steuern, dass der Motorbetrieb gesteuert wird, einschließlich Drosselklappenposition, Kraftstoffeinspritzmasse und -zeitsteuerung, AGR-Ventilposition, um die Strömung von rückgeführten Abgasen zu steuern, Kompressoraufladung, Glühkerzenbetrieb sowie Steuerung des Zeitpunkts, der Phaseneinstellung von Ansaug- und/oder Abgasventilen sowie Hubsystemen, falls ausgestattet.
2 zeigt schematisch ein Steuerschema 100 zum Steuern und Einstellen einer Regeneration des PF 22. Das Steuerschema 100 weist eine Vorhersage und/oder Ermittlung des Einflusses von Umweltbedingungen (z.B. Umgebungsfeuchte und/oder -temperatur) auf die Rußproduktion in dem Motor 10 und Rußansammlung in dem PF 22, ein Einstellen des Regenerationsbetriebes des PF 22 basierend auf den Umweltbedingungen und ein Erlernen und Anpassen des Steuerschemas, um eine Rußansammlung besser vorherzusagen, um eine Regenerationsbetriebseffizienz zu verbessern, auf. Das Steuerschema 100 kann während des fortlaufenden Motorbetriebs periodisch ausgeführt werden, wobei die Rußproduktion/Ansammlung über die Zeit mit einer Umgebungsfeuchte- und -temperaturrußkorrektur moduliert oder ermittelt wird. Die Regeneration des PF 22 kann in Ansprechen auf eine vorhergesagte Produktion des Rußmassendurchflusses in dem Motor 10 und/oder der Rußmasse in dem PF 22 gesteuert werden.
Bei der beispielhaften Ausführungsform weist das Steuerschema 100 allgemein ein Rußansammlungsmodul 102, ein Rußmassendurchflussmodul 104, ein Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktormodul 106 sowie ein Motorbetriebsmodusmodul 108 auf. Die Module 102, 104, 106 und 108 können Teil des Controllers 12 oder kommunikativ mit diesem gekoppelt sein.
Das Rußansammlungsmodul 102 zur Modellierung einer Widerstandsströmungsrußansammlung ist so programmiert, um eine oder mehrere gemessene und/oder geschätzte Charakteristiken des Motorsystems 10, 14 zu überwachen, um eine Rußansammlung zu ermitteln. Beispielsweise weist das Rußansammlungsmodul 102 ein Modell auf, das derart programmiert ist, eine Rußmasse in dem Partikelfilter 22 zu ermitteln. Bei der beispielhaften Ausführungsform ermittelt das Rußansammlungsmodul 102 eine Rußmasse basierend auf der Druckdifferenzablesung 110 in dem PF 22, die von dem PF-Δ-Drucksensor 36 gemessen ist. Das Modul 102 kann auch die Rußmasse basierend auf den Faktoren ermitteln, wie einer Motorabschaltzeit 112, einer Fahrleistung seit der letzten Partikelfilterregeneration 114 und einer Abgasvolumenströmung 116.
Typischerweise löst, sobald der Δ-Druck oder die vorhergesagte Rußmasse in dem PF 22 eine vorbestimmte Schwelle erreicht, der Controller 22 eine Regeneration des PF 22 aus. Es ist jedoch beobachtet worden, dass Umweltbedingungen die Rußerzeugung beeinflussen können. Beispielsweise kann sich bei Bedingungen mit hoher Feuchte das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Motor 10 verschieben, was eine fette Verbrennung bewirkt, die in einer erhöhten Motorausgangsrußerzeugung und schnelleren Rußansammlungsraten in dem PF 22 resultieren kann. Dies kann zu einer verzerrten Beziehung zwischen Rußmasse und Strömungswiderstand führen. Beispielsweise kann bei einer Erhöhung der Feuchte bei derselben Verbrennungsluftmasse und -kraftstoffbelieferung sich die Rußmassenerzeugung aufgrund des Sauerstoffprozentsatzes ändern, da das Volumen von Luft durch die Wasserkonzentration reduziert ist, wodurch eine Änderung der Beladungs-/Verbrennungsdichte resultiert. Somit kann bei derselben Abgasvolumenströmung über den PF, derselben Motorausgangstemperatur und mit einem erhöhten Wassergehalt in dem Verbrennungsvolumen die Rußmasse erhöht sein, was zu einer verzerrten Beziehung von Rußmasse zu Strömungswiderstand führt. Ohne eine geeignete Detektion und Korrektur von Feuchte/Temperatur kann ein System die Rußmasse in dem Partikelfilter nicht genau ermitteln, was zu einer Überladung des Partikelfilters führen kann und/oder einen Fahrzeugleistungsverlust bewirken kann, bevor eine Regeneration eingeleitet ist. Demgemäß wird ein Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktor verwendet, um die Umgebungsfeuchte und -temperatur zu berücksichtigen.
Das Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktormodul 106 ist so programmiert, den Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktor basierend auf einem Feuchtigkeitsmodell 118 basierend auf der Temperatur, Luftmasse (d.h. jeweiligen Masse von Luft, die in den Zylinder gelangt) und O₂% (d.h. Prozentsatz basierend auf dem Sauerstoffniveau in der Luft), einer gemessenen Feuchte 120 (z.B. von einem Feuchtigkeitssensor, der in einem Luftkasten oder stromaufwärts des Ansaugkrümmers 16 angeordnet ist), einem gemessenen barometrischen Druck 122 als eine Funktion der Umgebungsfeuchte und -temperatur und/oder einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis 124 als eine Funktion der Umgebungsfeuchte und -temperatur (z.B. modelliert von NOx-Sensoren 30, 46 und dem Lambdasensor 28) zu ermitteln. Der Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktor unterstützt eine Korrektur der modellierten Rußansammlung in dem PF 22.
Bei der beispielhaften Ausführungsform weist das Steuerschema 100 auch ein Modul 126 für korrigierte Rußansammlung, ein Regenerationssteuermodul 128, ein Modul 130 für verbleibendes Rußniveau sowie ein Modul 132 für auf eingestellter Rate basierender Rußerzeugung auf. Die Module 126, 128, 130 und 132 können Teil des Controllers 12 sein oder kommunikativ mit diesem gekoppelt sein.
Das Modul 126 für korrigierte Rußansammlung ist so programmiert, eine korrigierte Rußansammlung in dem PF 22 basierend auf der Rußansammlung von dem Modul 102 und dem Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktor von dem Modul 106 zu ermitteln. Demgemäß wird der Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktor dazu verwendet, die ermittelte Rußansammlung einzustellen, um gegenwärtige Feuchte- und Temperaturbedingungen zu berücksichtigen. Zusätzlich kann das Modul 126 die korrigierte Rußansammlung basierend auf einem korrigierten simulierten Rußmassendurchfluss von dem Motor ermitteln, wie hier detaillierter beschrieben ist.
Das Regenerationssteuermodul 128 für opportunistische PF-Regeneration basierend auf der Rußmasse ist so programmiert, eine PF-Regeneration auszulösen, wenn die korrigierte Rußansammlung eine vorbestimmte Schwelle erreicht oder überschreitet und/oder wenn Bedingungen existieren, die in einer verzerrten Beziehung zwischen Rußmasse und Strömungswiderstand resultieren können. Basierend auf der korrigierten Rußansammlung kann das Modul 128 eine Regeneration zu einem Zeitpunkt und einer Dauer auslösen, die verschieden von dem Zeitpunkt und der Dauer einer Regeneration während normaler oder typischer Umweltbedingungen ist. Wenn beispielsweise die korrigierte Rußansammlung eine erhöhte Rußansammlung aufgrund von Bedingungen mit hoher Umgebungsfeuchte angibt, kann das Modul 128 eine Regeneration früher auslösen, als es während normaler Feuchtebedingungen der Fall wäre.
Ferner können Bedingungen mit hoher Umgebungsfeuchte eine erhöhte Rußproduktion und eine resultierende erhöhte Rußansammlung in dem PF 22 bewirken (d.h. einen tatsächlich überladenen PF-Zustand, der jedoch bei einigen bekannten Systemen eine als zu gering vorhergesagte Rußmasse sein kann). Demgemäß löst bei der vorbestimmten Schwelle die korrigierte Rußansammlung ein Regenerationssteuermodul 128 aus, um eine ausgedehnte Regeneration auszulösen, die eine Dauer besitzt, die länger als eine Regeneration ist, die während nomineller Fahrzeugbetriebsbedingungen stattfinden würde. Dies stellt die Integrität der Verbrennungseffizienz während überladener Rußmassenniveaus in dem PF 22 sicher, so dass eine gewünschte Menge des Rußes verbrannt wird.
Gleichermaßen können Bedingungen mit geringer Umgebungsfeuchte eine verringerte Rußerzeugung und eine resultierende verringerte Rußansammlung in dem PF 22 bewirken (d.h. einen Zustand mit zu gering beladenem PF, der jedoch von einigen bekannten Systemen als eine als zu stark vorhergesagte Rußmasse sein kann). Demgemäß löst bei der vorbestimmten Schwelle die korrigierte Rußansammlung ein Regenerationssteuermodul 128 aus, um eine verkürzte Regeneration auszulösen, die eine Dauer besitzt, die kürzer als eine Regeneration ist, die während nomineller Fahrzeugbetriebsbedingungen stattfinden würde. Dies stellt auch die Integrität der Verbrennungseffizienz während zu gering beladener Rußmassenniveaus in dem PF 22 sicher. Zusätzlich zu ausgedehnten und verkürzten Regenerationen kann das Modul 128 basierend auf Signalen von dem Motorbetriebsmodusmodul 108 (z.B. Rußansammlungssignal, Rußverbrennungssignal, Langzeitaschespeicherungssignal) ermitteln, wann eine Regeneration auszulösen ist.
Das Modul 130 für verbleibendes Rußniveau zur Plausibilität des verbleibenden Rußniveaus ist so programmiert, periodisch ein verbleibendes Rußniveau in dem PF 22 während der Regeneration zu ermitteln. Das Modul 130 ermittelt das verbleibende Rußniveau basierend auf der gemessenen Widerstandsströmung über den PF 22 unter Verwendung des PF-Δ-Drucksensors 36. Das Modul 130 und/oder das Modul 128 können dann eine Zeitdauer zur Fortsetzung der Regeneration ermitteln, um eine gewünschte Verbrennungseffizienz zu erfüllen (z.B. Abbrennen von 95% Ruß). Das verbleibende Rußniveau in dem PF 22 kann auch dazu verwendet werden, einen simulierten Rußmassendurchfluss zu ermitteln, wie hier detaillierter beschrieben ist.
Sobald die Regeneration beendet ist (z.B. zu einem normalen Betriebsmodus zurückkehrt) wird das Modul 132 für auf der eingestellten Rate basierende Rußerzeugung so programmiert, einen Satz von Bedingungen und Eingaben während dieser Regeneration mit einem Satz von Bedingungen/Eingaben während einer vorhergehenden Regeneration(en) (z.B. den letzten fünf Regenerationen) zu vergleichen. Beispielsweise vergleicht das Modul 132 eine Zeitdauer der beendigten Regeneration bei einem ersten Satz von Bedingungen (z.B. Temperatur, Feuchte, etc.), die während dieser Regeneration aufgetreten sind, mit einer Zeitdauer der vorhergehenden Regeneration(en) bei einem zweiten Satz von Bedingungen (z.B. Temperatur, Feuchte, etc.). Basierend auf den Vergleichen von Zeitdauer und Bedingung/Eingabe zwischen verschiedenen Regenerationen ist das Modul 132 so programmiert, das Modell zur Vorhersage des Rußmassendurchflusses in dem Motor 10 einzustellen oder anzupassen (d.h. das Modul 132 ermittelt eine auf eingestellter Rate basierende Rußerzeugung). Somit verwendet das Modul 132 die Lehren aus den vorhergehenden Regenerationen und wendet das verbleibende Rußniveau, nachdem die Regeneration vollständig ist, auf ein Modul 136 für korrigierten simulierten Ruß an, das den Startpunkt für das Modul 126 darstellen kann, wie hier detaillierter beschrieben ist. Der Zusatz oder die Reduzierung der Regenerationszeit kann zu einer Rußmasse zurückgerechnet werden, die dann zu einem simulierten Rußwert in dem Modul 136 und/oder Modul 126 addiert wird.
Bei der beispielhaften Ausführungsform weist das Steuerschema 100 auch ein Modul 134 für simulierten Ruß sowie ein Modul 136 für korrigierten simulierten Ruß auf. Die Module 134 und 136 können Teil des Controllers 12 sein oder kommunikativ mit diesem gekoppelt sein.
Das Rußmassendurchflussmodul 104 (z.B. von Asche) ist so programmiert, den Rußmassendurchfluss des Motors 10 zu modellieren und Korrekturen basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 138, der Motordrehzahl 140 und/oder dem Kraftstoffbelieferungspunkt bereitzustellen. Das Modul 134 für simulierten Ruß ist so programmiert, einen simulierten Rußmassendurchfluss in dem Motor 10 basierend zumindest teilweise auf dem Rußmassendurchfluss von dem Modul 104 zu modellieren und/oder zu ermitteln. Das Modul 134 kann auch den simulierten Rußmassendurchfluss basierend auf Daten von dem Motorbetriebsmodusmodul 108 und dem verbleibenden Rußniveau in dem PF 22 von dem Modul 130 für verbleibendes Rußniveau ermitteln.
Das Modul 136 für korrigierten simulierten Ruß ist so programmiert, einen korrigierten simulierten Rußmassendurchfluss von dem Motor 10 basierend auf der simulierten Rußmasse von dem Modul 134, dem Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktor von dem Modul 106 und der auf der eingestellten Rate basierenden Rußerzeugung von dem Modul 132 zu ermitteln. Demgemäß kann das Modul 126 für korrigierte Rußansammlung ferner die korrigierte Rußansammlung basierend auf dem korrigierten simulierten Rußmassendurchfluss von dem Modul 136 ermitteln. Dies ermöglicht, dass das Steuerschema 100 konstant lernt und sich an verschiedene Umweltbedingungen anpasst, wodurch die effizienteste Regenerationsauslösung und -dauer während der Bedingungen bereitgestellt wird.
Wie in 3 gezeigt ist, ist ein beispielhaftes Verfahren zur Regeneration des PF 22 allgemein durch Bezugszeichen 200 angegeben. Das Verfahren 200 umfasst: bei Schritt 202 eine Ermittlung der Rußansammlung in dem PF 22. Bei Schritt 204 eine Ermittlung des Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktors. Bei Schritt 206 ein Einstellen der Rußansammlung, um die korrigierte Rußansammlung in dem PF 22 zu ermitteln, die mit dem Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktor ermittelt ist. Bei Schritt 208 ein Ausführen einer Regeneration des PF 22, wenn die korrigierte Rußansammlung eine vorbestimmte Schwelle erreicht und/oder die korrigierte Rußansammlung eine verzerrte Beziehung von Rußmasse zu Strömungswiderstand angibt. Die Regeneration kann die verlängerte Regeneration oder die verkürzte Regeneration abhängig von der Umgebungsfeuchte und -temperatur sein.
Das Verfahren 200 umfasst ferner bei Schritt 210 eine Ermittlung des verbleibenden Rußniveaus in dem PF 22 durch Ermittlung des Strömungswiderstandes in dem PF 22 während der Regeneration davon. Bei Schritt 212 eine Ermittlung einer Länge der Zeit zur Fortsetzung der Regeneration basierend auf dem verbleibenden Rußniveau in dem PF 22. Bei Schritt 214 eine Beendigung der Regeneration des PF 22. Bei Schritt 216 ein anschließendes Vergleichen der gemessenen Bedingungen (z.B. Dauer, Feuchte, Temperatur, etc.) der Regeneration mit gemessenen Bedingungen während einer vorhergehenden Regeneration und eine Ermittlung einer auf einer eingestellten Rate basierenden Rußerzeugung basierend auf dem Vergleich zwischen den Bedingungen während der Regeneration und den Bedingungen während der vorhergehenden Regeneration.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform bei Schritt 218 ein Ermitteln des Rußmassendurchflusses des Motors 10 basierend auf zumindest einem von Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl und Kraftstoff. Bei Schritt 220 ein Ermitteln eines simulierten Rußmassendurchflusses in dem Motor 10 basierend auf dem Rußmassendurchfluss und zumindest einem von dem Motorbetriebsmodus und dem verbleibenden Rußniveau in dem PF 22. Bei Schritt 222 ein Ermitteln der korrigierten simulierten Rußmasse in dem PF 22 basierend auf zumindest einem des simulierten Rußmassendurchflusses, des Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktors und der auf eingestellter Rate basierenden Rußerzeugung. Bei Schritt 224 ferner ein Ermitteln der korrigierten Rußansammlung basierend auf der korrigierten simulierten Rußmasse in dem PF 22.
Es sind hier Verfahren und ein System zum Verhindern oder Mindern von die Fahrzeugleistung begrenzenden Bedingungen beschrieben, die durch angesammelten Ruß in einem Partikelfilter eines Fahrzeugabgassystems bewirkt werden. Ein Controller detektiert Feuchte- und Temperaturbedingungen und stellt die zeitliche Steuerung und Dauer eines Regenerationsprozesses des Partikelfilters ein, wodurch eine hohe Partikelverbrennungseffizienz in dem Partikelfilter bei den gegebenen Umweltbedingungen unterstützt wird. Zusätzlich kann der Controller Daten von mehreren Regenerationen verwenden, um das System einzustellen und anzupassen, um die Rußansammlung in dem Partikelfilter während verschiedener Umweltbedingungen genauer zu ermitteln, um eine Regeneration und die Fahrzeugbetriebseffizienz zu erhöhen.

Claims

Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters (22) in einem Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor (10) aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln einer Rußansammlung in dem Partikelfilter (22); Ermitteln eines Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktors; Einstellen der Rußansammlung unter Verwendung des Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktors, um eine korrigierte Rußansammlung in dem Partikelfilter (22) zu ermitteln; und Ausführen einer Regeneration des Partikelfilters (22), wenn zumindest eines des folgenden auftritt: die korrigierte Rußansammlung erreicht eine vorbestimmte Schwelle; und/oder die korrigierte Rußansammlung gibt eine verzerrte Beziehung zwischen Rußmasse und Strömungswiderstand an.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Rußansammlung durch ein Vorhersagemodell basierend auf einem gemessenen Strömungswiderstand in dem Partikelfilter (22) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktor basierend auf zumindest einem von einem Feuchtigkeitsmodell (118) basierend auf Temperatur, Luftmasse und O₂%, einer Feuchtigkeitsmessung von einem Feuchtesensor, einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis als eine Funktion der Umgebungsfeuchte und -temperatur und einem barometrischen Druck als eine Funktion der Umgebungsfeuchte und -temperatur ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Ausführen der Regeneration umfasst: Ausführen einer erweiterten Regeneration für eine Zeitdauer, die länger als eine Regeneration während nomineller Fahrzeugbetriebsbedingungen ist, wenn der Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktor einen überladenen Rußzustand in dem Partikelfilter (22) aufgrund von Umweltbedingungen angibt; und Ausführen einer verkürzten Regeneration für eine Zeitdauer, die kürzer als die Regeneration während nomineller Fahrzeugbetriebsbedingungen ist, wenn der Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktor einen zu gering beladenen Rußzustand in dem Partikelfilter (22) aufgrund von Umweltbedingungen angibt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit einem Ermitteln eines Strömungswiderstandes in dem Partikelfilter (22) während der Regeneration des Partikelfilters (22), um ein verbleibendes Rußniveau in dem Partikelfilter (22) zu ermitteln; und Ermitteln einer Zeitlänge zur Fortsetzung der Regeneration basierend auf dem verbleibenden Rußniveau.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Beendigen der Regeneration des Partikelfilters (22); Vergleichen von Bedingungen während der Regeneration mit Bedingungen während einer vorhergehenden Regeneration des Partikelfilters (22) nach einer Beendigung der Regeneration; und Ermitteln einer auf eingestellter Rate basierenden Rußerzeugung basierend auf dem Vergleich der Bedingungen während der Regeneration und der Bedingungen während der vorhergehenden Regeneration.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt zum Vergleichen der Bedingungen während der Regeneration und der Bedingungen während der vorhergehenden Regeneration umfasst: Vergleichen einer Zeitdauer der Regeneration und zumindest eines aus einer gemessenen Temperatur und Feuchte während der Regeneration mit einer Zeitdauer der vorhergehenden Regeneration und zumindest einem einer gemessenen Temperatur und Feuchte während der vorhergehenden Regeneration.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit einem Ermitteln eines Rußmassendurchflusses in dem Abgas von dem Motor (10) basierend auf zumindest einem von Fahrzeuggeschwindigkeit (138), Motordrehzahl (140) und Kraftstoffbel ieferungspunkt, ferner mit einem Ermitteln einer simulierten Rußmasse in dem Partikelfilter (22) basierend auf dem ermittelten Rußmassendurchfluss und zumindest einem von einem Motorbetriebsmodus und dem verbleibenden Rußniveau in dem Partikelfilter (22).
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: Beendigen der Regeneration des Partikelfilters (22); Vergleichen von Bedingungen während der Regeneration mit Bedingungen während einer vorhergehenden Regeneration des Partikelfilters (22) nach Beendigung der Regeneration; Einstellen der korrigierten Rußansammlung basierend auf dem Vergleich zwischen den Bedingungen während der Regeneration und den Bedingungen während der vorhergehenden Regeneration, um eine auf eingestellte Rate basierende Rußerzeugung zu ermitteln; Ermitteln eines korrigierten simulierten Rußmassendurchflusses in dem Motor (10) basierend auf zumindest einem von dem simulierten Rußmassendurchfluss, dem Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktor und der auf eingestellter Rate basierenden Rußerzeugung.
Regenerationssystem für einen Partikelfilter (22) für ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor (10) aufweist, wobei das Regenerationssystem umfasst: ein Rußansammlungsmodul (102), das derart programmiert ist, eine Rußansammlung in dem Partikelfilter (22) zu ermitteln; ein Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktormodul (106), das derart programmiert ist, einen Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktor zu ermitteln; ein Modul (126) für korrigierte Rußansammlung, das derart programmiert ist, unter Verwendung des Rußfeuchte- und Temperaturkorrekturfaktors die Rußansammlung einzustellen, um eine korrigierte Rußansammlung in dem Partikelfilter (22) zu ermitteln; und ein Regenerationssteuermodul (128), das derart konfiguriert ist, eine Regeneration des Partikelfilters (22) auszuführen, wenn zumindest eines des folgenden stattfindet: die korrigierte Rußansammlung erreicht eine vorbestimmte Schwelle; und/oder die korrigierte Rußansammlung gibt eine verzerrte Beziehung zwischen Rußmasse und Strömungswiderstand an.
Verfahren zum Einstellen eines Regenerationsprozesses eines Partikelfilters (22), um verschiedene Umgebungsfeuchtebedingungen zu berücksichtigen, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln einer Rußmasse in dem Partikelfilter (22); Ermitteln einer Umgebungsfeuchte; Einstellen einer Dauer eines Regenerationsprozesses des Partikelfilters (22), um einen Einfluss der Umgebungsfeuchte auf die Rußerzeugung und Rußansammlung in dem Partikelfilter (22) zu berücksichtigen.