DE102016115118A1

DE102016115118A1 - Regelung eines Diesel-Abgasnachbehandlungssystems

Info

Publication number: DE102016115118A1
Application number: DE102016115118.1A
Authority: DE
Inventors: Vincent J. Tylutki; Igor Anilovich
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2036-08-16
Also published as: CN106481417A; DE102016115118B4; US9518498B1; CN106481417B

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Regelung eines Abgasnachbehandlungs-(AT)-Systems mit einem Diesel-Partikelfilter (DPF) in Fluidverbindung mit einem Dieselmotor offenbart. Das Verfahren beinhaltet das Erfassen des Betriebs des Dieselmotors, während dessen der Motor eine Feinstaub-Strömungsrate erzeugt, die in den DPF geleitet wird. Das Verfahren beinhaltet auch das Erfassen einer Feinstaub-Strömungsrate, die aus dem DPF ausströmt, in Reaktion auf die Feinstaub-Strömungsrate, die in den DPF geleitet wird. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich die Verfolgung der erfassten Strömungsrate, zusammen mit einer vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate, zur Überwachung und zum Vergleich desselben. Das Verfahren beinhaltet auch das rechtzeitige Pausieren der Verfolgung der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate, wenn die erfasste Strömungsrate abnimmt. Weiterhin beinhaltet das Verfahren die Wiederaufnahme der Verfolgung der vorhergesagten Strömungsrate, wenn die erfasste Strömungsrate wieder auf den Wert vor dem Abfall zurückkehrt, und diesen Wert zur Regulierung des Betriebs des AT-Systems verwendet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Regelung einer Abgasnachbehandlung (AN) mit einem Diesel-Partikelfilter (DPF).
HINTERGRUND
Verschiedene Abgasnachbehandlungs-Vorrichtungen wurden entwickelt, um wirkungsvoll Abgasemissionen aus Verbrennungsmotoren zu begrenzen. Ein Nachbehandlungssystem für einen modernen Dieselmotor enthält typischerweise einen Dieselpartikelfilter (DPF), der rußhaltigen, vom Dieselmotor ausgestoßenen Feinstaub, sammelt und entsorgt, bevor das Abgas in die Atmosphäre abgegeben wird.
Im Allgemeinen wirkt ein DPF als Abscheider zum Entfernen von Feinstaub aus dem Abgasstrom. Ein typischer DPF enthält Edelmetalle, wie Platin und/oder Palladium, die als Katalysatoren dienen, um im Abgasstrom vorhandenen Ruß und Kohlenwasserstoffe weiter zu oxidieren. Der DPF kann unter Verwendung von überhitztem Abgas regeneriert oder gereinigt werden, um den abgefangenen Feinstaub abzubrennen. Der Wirkungsgrad des DPFs wird typischerweise über einen Feinstaubsensor bewertet, der konfiguriert ist, um die Feinstaubmenge nachzuweisen, die vom DPF nicht zurückgehalten wurde.
KURZDARSTELLUNG
Es wird ein Verfahren offenbart zur Regelung eines Abgasnachbehandlungs-(AT)-Systems mit einem Diesel-Partikelfilter (DPF) in Fluidverbindung, über ein Abgassystem, mit einem Dieselmotor. Das Verfahren beinhaltet das Erfassen des Dieselmotorbetriebs, während dessen der Motor eine Feinstaub-Strömungsrate erzeugt, die über das Abgassystem in den DPF geleitet wird. Das Verfahren beinhaltet auch das Erfassen einer Feinstaub-Strömungsrate aus dem DPF, mithilfe eines Feinstaubsensors, in Reaktion auf die Strömungsrate des in den DPF geleiteten Feinstaubs. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich die Kommunikation eines Signals über den Feinstaubsensor an eine Steuerung, das die erfasste Feinstaub-Strömungsrate aus dem DPF angibt.
Das Verfahren beinhaltet auch das Verfolgen der erfassten, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate, zusammen mit einer vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate zur Überwachung und zum Vergleich derselben. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich das rechtzeitige Pausieren der Verfolgung der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate, wenn die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate, einen Abfall verzeichnet. Das Verfahren beinhaltet auch die Wiederaufnahme der Verfolgung der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate, wenn die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate wieder auf den Wert vor dem Abfall zurückkehrt. Weiterhin beinhaltet das Verfahren die Regelung des AT-Systems unter Verwendung der erfassten, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate, wenn die erfasste Strömungsrate wieder auf den Wert vor dem Abfall zurückkehrt.
Das Verfahren kann auch das Vergleichen der erfassten, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate mit einem Schwellenwert der Feinstaub-Strömungsrate und die Regelung des Betriebs des AT-Systems beinhalten, unter Verwendung der erfassten, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate, wenn die für die entsprechende Zeit vorhergesagte Feinstaub-Strömungsrate kleiner ist als der Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert.
Das Verfahren kann zusätzlich das Einrichten eines Signals beinhalten, das das Versagen des DPF’s anzeigt, wenn die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate größer ist als der Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert.
Gemäß der Offenbarung, kann das Signal zur Anzeige des Versagens des DPF’s eine Störungsanzeigeleuchte (MIL) und ein elektronischer Code sein, so konfiguriert, dass er durch einen autorisierten Zugriff abgerufen werden kann.
Die vorhergesagte Feinstaub-Strömungsrate kann eine Funktion der Zeit sein, bei welcher der Motor unter bestimmten Bedingungen betrieben wird.
Die vorhergesagte Feinstaub-Strömungsrate kann sich kontinuierlich erhöhen, bis zum Strömungsraten-Schwellenwert, als eine Funktion der Zeit, bei welcher der Motor unter bestimmten Bedingungen betrieben wird.
Der Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert kann einem Signal entsprechen, das von einem Feinstaubsensor in einem 10–14-Mikroampere-(μA)-Band kommuniziert wird.
Es wird ein System zur Regelung eines AT-Systems eines Dieselmotors mit einem Diesel-Partikelfilter (DPF) und einem Fahrzeug mit einem derartigen System bereitgestellt.
Die oben aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen ganz offensichtlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Art(en) zum Ausführen der beschriebenen Offenbarungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und angehängten Ansprüche hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit einem Dieselmotor, der mit einem Abgassystem mit einem Nachbehandlungs-(AT)-System zur Reduzierung der Abgasemissionen, einschließlich eines Diesel-Partikelfilters (DPF) und eines Feinstaubsensors, verbunden ist.
2 ist ein Diagramm einer vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate, die einer Strömungsrate von nachgewiesenem, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub überlagert ist, und gemäß einem Szenario über den Feinstaubsensor kommuniziert wird.
3 ist ein Diagramm einer vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate, die einer Strömungsrate von nachgewiesenem, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub überlagert ist und gemäß eines anderen Szenarios über den Feinstaubsensor kommuniziert wird.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Regelung des AT-Systems, wie in 1.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin in mehreren Ansichten gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten verweisen, zeigt 1 eine schematische Ansicht eines Motorfahrzeuges 10. Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Selbstzündermotor bzw. internen Dieselmotor 12, konfiguriert zum Antreiben des Fahrzeugs über angetriebene Räder 14. Eine interne Verbrennung im Dieselmotor 12 tritt auf, wenn eine bestimmte Menge der Umgebungsluftströmung 16 mit einer zugemessenen Menge Dieselkraftstoff 18, der aus einem Kraftstoffbehälter 20 zugeführt wird, gemischt wird, und das resultierende Luft-Kraftstoff-Gemisch im Motorzylinder komprimiert wird (nicht abgebildet).
Wie dargestellt, beinhaltet der Motor 12 einen Abgaskrümmer 22 und einen Turbolader 24. Dem Turbolader 24 wird durch einen Abgasstrom 26, der nach jeder Verbrennung durch einzelne Motorzylinder 12 über den Abgaskrümmer 22 freigesetzt wird, Energie zugeführt. Der Turbolader 24 ist mit einem Abgassystem 28 verbunden, das den Abgasstrom 26 aufnimmt, und schließlich den Gasstrom an die Umgebung abgibt, typischerweise auf einer Seite oder an der Rückseite des Fahrzeugs 10. Obwohl der Motor 12 dargestellt wird, als sei der Abgaskrümmer 22 an der Motorstruktur befestigt, kann der Motor Abgaskanäle (nicht dargestellt) beinhalten, wie sie im Allgemeinen in Abgaskrümmer gebildet werden. In einem solchen Fall, können die oberen Kanäle in die Motorstruktur integriert sein, wie zum Beispiel in den Zylinderkopf bzw. die Zylinderköpfe des Motors. Weiterhin, obwohl der Turbolader 24 dargestellt ist, schließt dies nicht aus, dass der Motor 12 ohne eine solche Leistungserhöhungs-Vorrichtung konfiguriert und betrieben wird.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet auch ein Dieselmotor-Nachbehandlungs-(AT)-System 30. Das AT-System 30 beinhaltet Abgasnachbehandlungs-Vorrichtungen, konfiguriert, um methodisch Feinstaub oder Ruß, d. h. weitgehend kohlenstoffhaltige Nebenprodukte und Emissionsbestandteile der Verbrennung, aus dem Abgasstrom 26 zu entfernen. Wie dargestellt, arbeitet das AT-System 30 als Teil des Abgassystems 28, und beinhaltet einen Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) 32. Die primäre Funktion des DOC’s 32 ist die Verringerung von Kohlenmonoxid (CO) und von Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffen (NMHC). Zusätzlich ist der DOC 32 konfiguriert, um Stickstoffdioxid (NO2 zu bilden, der vom selektiven katalytischen Reduktions-(SCR)-Katalysator 34 benötigt wird, der dem DOC 32 nachgeschaltet ist. Der DOC 32 enthält typischerweise eine Katalysatorsubstanz, die aus Edelmetallen, wie Platin und/oder Palladium hergestellt wurde, deren Funktion zu den oben genannten Zielen führt. Im Allgemeinen wird der DOC 32 bezüglich der Erzeugung von NO2 bei erhöhten Temperaturen aktiviert und erreicht seine betriebliche Leistungsfähigkeit. Daher, wie in 1 gezeigt, kann der DOC 32 motornah zum Turbolader 24 sein, um den Verlust von Wärmeenergie aus dem Abgasstrom 26 vor dem Erreichen des DOCs zu reduzieren.
Andererseits ist der SCR-Katalysator 34 konfiguriert, um mit Hilfe des vom DOC 32 erzeugten NO₂ NOX in zweiatomigen Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) zu überführen. Der SCR-Umwandlungsprozess erfordert zudem eine gesteuerte oder zugemessene Menge eines Reduktionsmittels mit einem allgemeinen Namen „Diesel-Exhaust-Fluid” (DEF) 36, wenn das Reduktionsmittel in Dieselmotoren verwendet wird. Das DEF 36 kann eine wässrige Harnstofflösung sein, die Wasser und Ammoniak (NH₃) beinhaltet. Das DEF 36 wird aus einem Vorratsbehälter 37 innerhalb des AT-Systems 30, das dem DOC 32 nachgeschaltet und dem SCR-Katalysator 34 vorgeschaltet ist, in den Abgasstrom 26 eingespritzt. Dementsprechend, hat das DEF 36 Zugang zum SCR-Katalysator 34, wenn der Abgasstrom 26 durch den SCR-Katalysator strömt. Eine innere Oberfläche des SCR-Katalysators 34 beinhaltet einen Washcoat, um das DEF 36 anzuziehen, damit das DEF mit dem Abgasstrom 26 in Gegenwart von NO und NO₂ interagieren kann und eine chemische Reaktion zur Reduktion von NO_X-Emissionen des Motors 12 bewirken kann.
Nach dem SCR-Katalysator 34 läuft der Abgasstrom 26 weiter zu einem zweiten Dieseloxidationskatalysator (DOC) 38, der mit einem Diesel-Partikelfilter (DPF) 40 zusammenarbeitet und diesem nachgeschaltet ist. Der DOC 38 und der DPF 40 können innerhalb eines einzigen Gehäuses 42 untergebracht sein, wie in 1 gezeigt. Der DOC 38 ist konfiguriert, um im Abgasstrom 26 vorliegende Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid (CO₂) und Wasser zu oxidieren. Der DPF 40 ist konfiguriert, um vom Motor 12 ausgestoßenen Feinstaub zu sammeln und zu entsorgen, bevor der Abgasstrom 26 in die Atmosphäre ausgestoßen wird. Dementsprechend agiert der DPF 40 als Abscheider zum Entfernen des Feinstaubs, und zwar Ruß, aus dem Abgasstrom 26. Ähnlich dem oben beschriebenen DOC 32, enthält sowohl der DOC 38 als auch der DPF 40 typischerweise Edelmetalle, wie Platin und/oder Palladium, die als Katalysatoren in den betreffenden Vorrichtungen zum Erreichen ihrer jeweiligen Ziele fungieren. Nach Durchgang durch den DOC 38 und DPF 40 innerhalb des Gehäuses 42, geht man davon aus, dass der Abgasstrom 26 vom schädlichen Feinstaub ausreichend gereinigt wurde, und dass er vom Abgassystem 28 in die Atmosphäre freigesetzt werden darf.
Das AT-System 30 kann auch eine Anzahl von Temperaturfühler 44, 45, 46, 47, und 48 beinhalten, konfiguriert, um die Temperatur des Abgasstromes 26 an verschiedenen, dem Motor 12 nachgeschalteten Stellen zu erfassen. Das AT-System 30 umfasst auch eine Steuerung 50. Gemäß der Offenbarung, ist die Steuerung 50 konfiguriert, um den Betrieb des Motors 12 sowie den Betrieb der Abgasnachbehandlungs-Vorrichtungen zu steuern, nämlich des DOCs 32, des SCR-Katalysators 34, des DOCs 38 und des DPFs 40. Jeder der Temperaturfühler 44, 45, 46, 47, und 48 steht in elektrischer Kommunikation mit der Steuerung 50, um die Steuerung des AT-Systems 30 zu erleichtern.
Die Steuerung 50 kann als eine Zentraleinheit (CPU) konfiguriert sein, zur Regelung eines Verbrennungsmotors 12 (in 1 gezeigt), dem Antriebsstrang eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (nicht dargestellt) oder anderer alternativer Arten von Kraftwerken, sowie anderer Fahrzeugsysteme, oder einer speziellen Steuerung. Um den Betrieb des AT-Systems 30 entsprechend zu steuern, beinhaltet die Steuerung 50 einen Speicher, von dem zumindest ein Teil ein greifbarer und kein flüchtiger Speicher ist. Der Speicher kann ein beliebiges beschreibbares Medium sein, das an der Bereitstellung computerlesbarer Daten oder Prozessinstruktionen beteiligt ist. Ein solches Medium kann in einem beliebigen Format vorliegen, einschließlich aber nicht beschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien.
Nichtflüchtige Medien für die Steuerung 50 können beispielsweise optische oder magnetische Disketten und andere persistente Speicher sein. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, die einen Hauptspeicher darstellen können. Derartige Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien, einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik übertragen werden, einschließlich der Drähte, die einen mit dem Prozessor gekoppelten Systembus beinhalten. Der Speicher der Steuerung 50 kann auch eine Floppy-Disk, eine flexible Disk, Festplatte, Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, DVD, jedes beliebige andere optische Medium usw. beinhalten. Die Steuerung 50 kann mit anderer erforderlicher Computer-Hardware ausgerüstet werden, wie etwa einem Hochgeschwindigkeitstakt, notwendigen Analog-zu-Digital (A/D) und/oder Digital-Analog (D/A) Schaltungen, jeglichen erforderlichen Eingangs-/Ausgangsschaltungen und -geräten (I/O), sowie geeigneter Signalaufbereitungs- und/oder Pufferschaltung, oder er kann dementsprechend konfiguriert werden. Alle Algorithmen, die für die Steuerung 50 erforderlich oder zugänglich sind, können im Speicher gespeichert und automatisch ausgeführt werden, um die benötigte Funktionalität zu liefern.
Während des Betriebs des Motors 12, können sich durch den Motor 12 emittierte Kohlenwasserstoffe zeitweise auf dem DPF 40 ablagern, und damit die Betriebsleistung des AT-Systems 30 beeinträchtigen. Dementsprechend muss der DPF 40 regeneriert oder gereinigt werden, nachdem sich eine bestimmte Menge von kohlenstoffhaltigem Ruß darauf angesammelt hat, um die abgeschiedenen Partikel abzubrennen. Die Regeneration einer Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung kann beispielsweise gestartet werden, nachdem ein bestimmter Luftmassenstrom zur Verbrennung durch den Motor über einen Zeitraum verbraucht wurde. Im Allgemeinen kann eine solche Regeneration durch einen heißen Abgasstrom durchgeführt werden, um die angesammelten Partikel abzubrennen. Der DPF 40 kann über Kraftstoff 18 regeneriert werden, der direkt in den Abgasstrom eingespritzt wird, nachgeschaltet dem DPF, wobei sich dann der eingespritzte Kraftstoff zum entsprechendem Zeitpunkt entzündet. Über die Zeit kann der Strukturabbau des DPFs 40 zu einer übermäßigen Rußabgabe hinter der Vorrichtung führen.
Das AT-System 30 beinhaltet zusätzlich eine spezifische Vorrichtung, wie eine HC-Einspritzdüse 52, konfiguriert, um selektiv eine vorbestimmte Menge Dieselkraftstoff 18 hinter dem SCR-Katalysator 34 und vor dem DOC 38 in den Abgasstrom 26 einzuspritzen. Diese Einspritzung des Dieselkraftstoffs 18 wird zum Überhitzen des Abgasstroms und zur Regeneration des AT-Systems 30, und speziell des DPF’s 40, verwendet. Die Steuerung 50 kann den Betrieb der HC-Einspritzdüse 52 steuern, um die Regeneration des AT-Systems 30 zu starten oder auszulösen, z. B. durch Übertragung entsprechender Steuersignale, wenn dies als geeignet erachtet wird.
Das Fahrzeug 10 beinhaltet auch ein System 54, konfiguriert zur Regelung des Betriebs des AT-Systems 30, und speziell zur Beurteilung des Wirkungsgrads des DPF’s 40. Das System 54 beinhaltet den DPF 40 und die Steuerung 50, und kann auch den DOC 38 beinhalten. Das System 54 beinhaltet auch einen Feinstaubsensor 56, der dem DPF 40 nachgeschaltet ist. Da der DPF 40 Feinstaub der Emissionen des Motors 12, die vom Abgasstrom 26 befördert werden, filtert, ist der Feinstaubsensor 56 zur Erfassung einer Strömungsrate 62 von Feinstaub, die nach der Filtration aus dem DPF austritt, konfiguriert. Der Feinstaubsensor 56 ist auch konfiguriert, um ein Signal im Bereich von 0–50 Mikroampere (μA) an die Steuerung 50 zu übertragen, das die erfasste Strömungsrate 62 angibt. Der Feinstaubsensor 56 kann Feinstaub nachweisen, der aus dem DPF 40 ausströmt, indem der den Ruß auf der Sensorelektrode (nicht dargestellt) sammelt. Da Ruß im Allgemeinen den elektrischen Strom leitet, erhöht sich der übertragene Strom mit zunehmender Menge des abgelagerten Rußes auf der Feinstaub-Sensorelektrode. Dadurch kann ein großes, auf der Sensorelektrode abgelagertes Rußteilchen, das unmittelbar danach durch den Abgasstrom 26 abgeführt wird, eine Spitze in der Stromausgabe im Feinstaubsensor 56 erzeugen, wodurch die Erfassungsgenauigkeit und Empfindlichkeit des Feinstaubsensors 56 nachteilig beeinträchtigt wird. Das System 54 ist konfiguriert, um die Auswirkung dieser Nachweisgenauigkeit und Empfindlichkeit des Feinstaubsensors 56 zu minimieren, um die Wirksamkeit des DPF’s 40 zuverlässig und konsistent zu bewerten.
Als Teil des Betriebs des Systems 54, ist die Steuerung 50 konfiguriert, um die Art der Last zu überwachen, welcher der Motor 12 über eine bestimmte Zeitdauer ausgesetzt ist. Die Steuerung 50 ist ferner konfiguriert, um vom Feinstaubsensor 56 ein Signal zu empfangen, das die erfasste, aus dem DPF 40 ausströmende Feinstaub-Strömungsrate 62 angibt, und die erfasste Strömungsrate 62 mit einer vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate 64 vergleicht. Der Vergleich der erfassten, aus dem DPF 40 ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate 62, mit der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate 64 erfolgt als Teil der Verfolgung der erfassten Strömungsrate, zusammen mit der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate, d. h. mit einer gleichzeitigen oder parallelen Überwachung.
Die vorhergesagte Feinstaub-Strömungsrate 64 kann einer bestimmten Zeitdauer entsprechen, in welcher der Motor 12 betrieben wurde, und der Art der Last, d. h. den Betriebsbedingungen, denen der Motor über einen Zeitraum unterworfen wurde. Genauer gesagt kann die vorhergesagte Feinstaub-Strömungsrate 64 eine empirisch verifizierte Feinstaub-Strömungsrate sein, die der Feinstaubsensor 56 nach einer speziellen Belastungsmenge des Motors 12 und/oder über eine bestimmte Zeitdauer erfassen sollte. Die Last am Motor 12 kann innerhalb eines akzeptablen, d. h. praktischen Ausmaßes der Genauigkeit, über eine Bestimmung der vom Motor verwendeten Kraftstoffmenge über den bestimmten Zeitraum ermittelt werden. Zusätzlich können geeignete Betriebszustände für den Motor 12 allgemeinere Situationen beinhalten, in denen Temperatur und Strömungsrate des aus dem Motor ausströmenden Abgasstromes 26 oberhalb der jeweiligen vorbestimmten Minimumwerte liegen. Während des Betriebs des Motors 12, können Schwankungen der Stromausgabe des Feinstaubsensors 56 ermittelt werden, die außerhalb der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate 64 liegen.
Bezugsdaten der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate 64 können während der Prüfung und Validierung des AT-Systems 30 empirisch zusammengestellt werden. Ein experimenteller DPF kann beispielsweise mit verifizierter, zulässiger Ruß-Leckage verwendet werden, um die vorhergesagte Feinstaub-Strömungsrate 64 als Funktion der Zeit darzustellen, und die zugrunde liegende Strömungsrate kann nachträglich in die Steuerung 50 einprogrammiert werden. Genauer gesagt kann die vorhergesagte Feinstaub-Strömungsrate 64 auch als erwartete Feinstaub-Strömungstrendlinie (gezeigt in 2) aufgezeichnet werden, in Form des elektrischen Stroms, der mit dem Feinstaubsensor 56 als Funktion eines Zeitraums bei einem identifizierbaren Motorbetrieb kommuniziert. Die Bezugsdaten für die Erstellung der Trendlinie der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate 64 können auch in Tabellenform zur Einprogrammierung in die Steuerung 50 dargestellt werden.
Ferner kann auch eine als fehlerhaft bekannte DPF-Einheit, beispielsweise mit einer bestimmten nicht eingehaltenen Größe, dazu verwendet werden, um eine übermäßige Durchströmung oder Leckage von Ruß hinter dem DPF 40 darzustellen, um einen Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert 66 für die nachfolgende Einprogrammierung in die Steuerung 50 einzustellen. Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist die vorhergesagte Feinstaub-Strömungsrate 64 eine bis zum Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert 66 ständig ansteigende theoretische Kurve bzw. Trendlinie, als Funktion des Motorbetriebs über einen Zeitraum. Als Teil des Betriebs des Systems 54 ist die Steuerung 50 zusätzlich konfiguriert, um die erfasste Strömungsrate 62 mit dem Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert 66 zu vergleichen. Die Steuerung 50 kann auch konfiguriert werden, um die erfasste, aus dem DPF 40 ausströmende Feinstaub-Strömungsrate 62 mit einem Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert 66 zu vergleichen. Der Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert 66 kann einem Signal entsprechen, das vom Feinstaubsensor 56 in einem 10–14μA-Band generiert und an die Steuerung 50 kommuniziert wurde.
Wie in 2 gezeigt, ist die Steuerung 50 ferner konfiguriert, um rechtzeitig über ein Zeitintervall 68 die Verfolgung der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate 64 einzustellen, wenn bei der erfassten, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate 62 ein Rückgang oder Abfall festgestellt wurde. Mit anderen Worten, pausiert die Steuerung 50 an einem in 2 mit der Zahl 70 angegebenen Stromwert des Feinstaubsensors 56, sobald die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate 62 nicht mehr der kontinuierlich ansteigenden Trendlinie der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate 64 folgt. Der Wert 70 kann als der Wert der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate 64 identifiziert werden, die zeitlich der erfassten Strömungsrate 62 entsprach, unmittelbar vor dem erfassten Abfall derselben. Weiterhin, wenn die erfasste Strömungsrate 62 wieder auf einen unmittelbar vor dem Abfall identifizierten Wert der erfassten Strömungsrate 62 zurückkehrt, nimmt die Steuerung 50 wieder die Verfolgung der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate 64 und der erfassten Strömungsrate 62 auf. In 2 wird die eingefrorene, vorhergesagte Strömungsrate als 64A bezeichnet und die wieder aufgenommene, vorhergesagte Strömungsrate wird als 64B bezeichnet. Die Steuerung 50 wird wieder zur Regelung des Betriebs des AT-Systems 30 aktiviert, unter Verwendung der erfassten Strömungsrate 62, sobald die erfasste, aus dem DPF 40 ausströmende Feinstaub-Strömungsrate 62 auf den Wert 70 zurückkehrt, der unmittelbar vor dem Abfall ermittelt wurde. Insbesondere kann die Steuerung 50 den Betrieb des AT-Systems 30 unter Verwendung der erfassten Strömungsrate 62 steuern, wenn die vorhergesagte Feinstaub-Strömungsrate 64, der erfassten Strömungsrate zeitlich entspricht, d. h. zum gleichen Zeitpunkt kleiner ist als der Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert 66.
Wie in den 1 und 3 gezeigt, kann die Steuerung 50 zusätzlich konfiguriert sein, um ein Signal 72 einzurichten, das ermittelt, dass der DPF 40 fehlerhaft arbeitet oder ausgefallen ist, wenn die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate 62 den Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert 66 überschreitet, d. h. größer ist als dieser Wert. Solche eine Beurteilung deutet im Allgemeinen darauf hin, dass sich die Leistung des DPF’s 40 verschlechtert hat und dieser derzeit nicht in der Lage ist, die erforderliche Feinstaubmenge zu entfernen. Die Steuerung 50 kann konfiguriert werden, um eine derartige Beurteilung durchzuführen und das Signal 72 einzurichten, das nach der geregelten Einspritzung von Dieselkraftstoff 18 über die HC-Einspritzdüse 52 zum Abbrennen des Feinstaubs im DPF 40 folgt. Das Signal 72 kann über eine Störungsanzeigeleuchte (MIL) und/oder einen elektronischen Diagnosefehlercode erzeugt werden, der sich im Speicher der Steuerung 50 befindet, und später von einer autorisierten Behörde abgerufen werden kann. Das Signal 72, welches darauf hinweist, dass der DPF 40 eine Fehlfunktion aufweist oder ausgefallen ist, kann durch die Steuerung 50 eingestellt werden, nachdem der Motor 12 über einen beliebigen Zeitraum betrieben wurde. Zu einem solchen Zweck kann die Steuerung 50 einen internen Timer (nicht dargestellt) beinhalten, konfiguriert, um zu bewerten, wie viel Zeit verstrichen ist.
4 zeigt ein Verfahren 80 der Steuerung des Dieselmotors 12 zur Bewertung des Wirkungsgrades des DPF’s 40 im AT-System 30, wie oben mit Bezug auf die 1–3 beschrieben. Das Verfahren beginnt in Rahmen 82, wobei es über die Steuerung 50 das Erfassen des Betriebs des Motors 12 beinhaltet, währenddessen der Motor eine Feinstaub-Strömungsrate erzeugt, die über das Abgassystem in den DPF 40 geleitet wird. Nach Rahmen 82 fährt das Verfahren mit Rahmen 84 fort, wobei das Verfahren das Erfassen der aus dem DPF 40 ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate 62 über den Feinstaubsensor 56 beinhaltet, in Reaktion auf die Feinstaub-Strömungsrate, die über den Abgasstrom 26 in den DPF geleitet wird.
Nach Rahmen 84 fährt das Verfahren mit Rahmen 86 fort, wobei das Verfahren das Kommunizieren des Signals, das auf die erfasste, aus dem DPF 40 ausströmende Feinstaub-Strömungsrate 62 hindeutet, über den Feinstaubsensor 56 an die Steuerung 50 beinhaltet. Nach Rahmen 86 fährt das Verfahren mit Rahmen 88 fort und beinhaltet die Verfolgung der erfassten Feinstaub-Strömungsrate 62 aus dem DPF 40, zusammen mit der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate 64, wie oben mit Bezug auf die 1–2 beschrieben. Nach Rahmen 88 fährt das Verfahren mit Rahmen 90 fort, wobei die Steuerung 50 weiterhin die erfasste Strömungsrate 62, zusammen mit der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate 64 verfolgt, wenn die erfasste, aus dem DPF 40 ausströmende Feinstaub-Strömungsrate 62 weiterhin im Wesentlichen parallel mit der vorhergesagten Strömungsrate 64 ansteigt, oder einen scharfen Anstieg bzw. einen Spitzenwert aufweist,
Wenn, andererseits, in Rahmen 88 die erfasste, aus dem DPF 40 ausströmende Feinstaub-Strömungsrate 62 einen Abfall aufweist, fährt die Methode mit Rahmen 92 fort und beinhaltet das Pausieren der Verfolgung der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate 64 über das Zeitintervall 68, mithilfe der Steuerung 50. Wird im Rahmen 92 die Verfolgung der vorhergesagten Feinstaub Strömungsrate 64 eingefroren, kann das Verfahren von Rahmen 92 zu Rahmen 94 gehen, wobei das Verfahren die Wiederaufnahme der Verfolgung der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate 64 beinhaltet, wenn die erfasste Strömungsrate 62 schließlich wieder auf den Wert 70 zurückkehrt, der vor Beginn des Abfalls erfasst wurde. Nachdem die erfasste Strömungsrate 62 wieder auf den Wert 70 vor dem Abfall zurückgekehrt ist, fährt das Verfahren nach Rahmen 94 mit Rahmen 96 fort, wobei es über die Steuerung 50 die Regulierung des Betriebs des AT-Systems 30 beinhaltet, unter Verwendung der erfassten, aus dem DPF 40 ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate 62. Nach einem beliebigen der Rahmen 86–94 kann die Methode mit Rahmen 96 fortfahren, um über die Steuerung 50 die erfasste, aus dem DPF 40 ausströmende Feinstaub-Strömungsrate 62 mit dem Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert 66 zu vergleichen.
Nach Rahmen 96 kann das Verfahren mit Rahmen 98 fortfahren, wobei das Verfahren die Regulierung des Betriebs des AT-Systems 30 unter Verwendung der erfassten Strömungsrate 62 beinhaltet, wenn die zeitlich entsprechende, vorausgesagte Feinstaub-Strömungsrate 64 geringer ist als der Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert 66. Wenn, auf der anderen Seite, die erfasste, aus dem DPF 40 ausströmende Feinstaub-Strömungsrate 62 in Rahmen 96 als größer bestimmt wurde als der Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert 66, dann kann das Verfahren mit Rahmen 100 fortfahren, um das Signal 72 einzurichten, das auf das Versagen des DPF’s 40 hindeutet. Nach einem beliebigen der Rahmen 88–98 kann das Verfahren zurück zu Rahmen 82 gehen. Dementsprechend kann die Steuerung 50 programmiert werden, um kontinuierlich den Betrieb des Motors 12, des AT-Systems 30, und des Systems 54 hinsichtlich einer Beurteilung des Wirkungsgrades des DPF’s 40 zu überwachen.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, doch der Umfang der Offenbarung ist einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Arten und Weisen und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den beigefügten Ansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufgefasst werden. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder einer Vielzahl von anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche.

Claims

Verfahren zur Regelung eines Abgasnachbehandlungs-(AT)-Systems mit einem Diesel-Partikelfilter (DPF) in Fluidverbindung, über ein Abgassystem, mit einem Dieselmotor, das Verfahren umfassend: Erfassen, über eine Steuerung, des Betriebs des Dieselmotors, während dessen der Dieselmotor eine Feinstaub-Strömungsrate über das Abgassystem in den DPF erzeugt; Erfassen, über einen Feinstaubsensor, einer aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate in Reaktion auf die in den DPF geleiteten Feinstaub-Strömungsrate; Kommunizieren eines Signals an die Steuerung, über den Feinstaubsensor, das die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate anzeigt; Verfolgen, über die Steuerung, der erfassten, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate, zusammen mit einer vorhergesagten Feinstaub Strömungsrate; rechtzeitiges Pausieren der Verfolgung der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate, wenn die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate abnimmt; Wiederaufnehmen der Verfolgung der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate, wenn die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate wieder auf den Wert vor dem Abfall zurückkehrt; und Regeln des Betriebs des AT-Systems, über die Steuerung, unter Verwendung der erfassten, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate, wenn die erfasste Strömungsrate wieder auf den Wert vor dem Abfall zurückkehrt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Vergleichen der erfassten, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate mit einem Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert, und die Regelung des Betriebs des AT-Systems, unter Verwendung der erfassten, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate, wenn die für die entsprechende Zeit vorhergesagte Strömungsrate kleiner ist als der Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin umfassend das Einstellen eines Signals, das das Versagen des DPF’s anzeigt, wenn die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate größer ist als der Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 3, worin das Signal zur Anzeige des Versagens des DPF’s eine Störungsanzeigeleuchte (MIL) und ein elektronischer Code sein kann, so konfiguriert, dass er von einer autorisierten Stelle abgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, worin die vorhergesagte Feinstaub-Strömungsrate eine Funktion in Abhängigkeit von der Zeit ist, bei welcher der Motor bei spezifizierten Bedingungen arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 5, worin die vorhergesagte Feinstaub-Strömungsrate bis zum Strömungsraten-Schwellenwert ständig ansteigt, als Funktion der Zeit, bei welcher der Motor bei spezifizierten Bedingungen arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 2, worin der Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert einem übermittelten Signal entspricht, das vom Feinstaubsensor in einem 10–14 Mikroampere-(μA)-Band kommuniziert wird.
System zur Regelung eines Abgasnachbehandlungs-(AT)-Systems mit einem Diesel-Partikelfilter (DPF) in Fluidverbindung mit einem Dieselmotor, wobei das System umfasst: ein Abgassystem, das eine Fluidverbindung zwischen dem Dieselmotor und dem DPF bereitstellt; ein Feinstaubsensor, der dem DPF nachgeschaltet ist und konfiguriert ist zur Erfassung einer aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate, und ein Signal kommuniziert, das die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate anzeigt; eine Vorrichtung, konfiguriert zum Einspritzen von Dieselkraftstoff in das Abgassystem; und eine Steuerung, konfiguriert zum: Erfassen des Betriebs des Dieselmotors während dessen der Dieselmotor eine Feinstaub-Strömungsrate über das Abgassystem in den DPF erzeugt; Empfang eines Signals vom Feinstaubsensor, das die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate in Reaktion auf die in den DPF geleitete Feinstaub-Strömungsrate, anzeigt; Verfolgung der erfassten, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate, zusammen mit einer vorhergesagten Feinstaub Strömungsrate; rechtzeitiges Pausieren der Verfolgung der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate, wenn die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate abnimmt; Wiederaufnahme der Verfolgung der vorhergesagten Feinstaub-Strömungsrate, wenn die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate wieder auf den Wert vor dem Abfall zurückkehrt; und Regelung des Betriebs des AT-Systems unter Verwendung der erfassten, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate, wenn die erfasste Strömungsrate wieder auf den Wert vor dem Abfall zurückkehrt.
System nach Anspruch 8, worin die Steuerung weiterhin konfiguriert ist, um: die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate mit einem Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert zu vergleichen; und den Betrieb des AT-Systems zu regeln, unter Verwendung der erfassten, aus dem DPF ausströmenden Feinstaub-Strömungsrate, wenn die für die entsprechende Zeit vorhergesagte Strömungsrate kleiner ist als der Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 9, worin die Steuerung weiterhin konfiguriert ist, um ein Signal einzurichten, das das Versagen des DPF’s anzeigt, wenn die erfasste, aus dem DPF ausströmende Feinstaub-Strömungsrate größer ist als der Feinstaub-Strömungsraten-Schwellenwert.