DE102016211489A1 - Regeneration of gasoline particulate filters in autonomously controllable vehicles - Google Patents
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Abstract
In einem Kraftfahrzeug (1) mit Selbststeuerungsmodus (10) zum autonomen Steuern eines Fahrbetriebs und mit einem im Abgastrakt (16) eines Benzinmotors (2) des Kraftfahrzeugs (1) angeordneten Benzinpartikelfilter (17) weist ein Verfahren (20) zum Schutz des Benzinpartikelfilters (17) vor einer Überhitzung und vorzeitigen Alterung auf: Starten (18) des Selbststeuerungsmodus, Starten (19) eines Regenerierungsprozesses des Benzinpartikelfilters (17) mit Verbrennen der an dem Benzinpartikelfilter (17) angelagerten Rußpartikel und Überwachen (21) einer Temperatur des Benzinpartikelfilters (17) und/oder des durch den Benzinpartikelfilter (17) geleiteten Abgases während des Regenerierungsprozesses. In Abhängigkeit von einem Überwachungsergebnis des Überwachens kann eine Steuerungsvorgabe für den Selbststeuerungsmodus (10) des Kraftfahrzeugs (1) angepasst werden.In a motor vehicle (1) with a self-steering mode (10) for autonomously controlling a driving operation and with a gasoline particle filter (17) arranged in the exhaust tract (16) of a gasoline engine (2) of the motor vehicle (1), a method (20) for protecting the gasoline particle filter ( 17) from overheating and premature aging, starting (18) the self-steering mode, starting (19) a regeneration process of the gasoline particulate filter (17) with burning the soot particles attached to the gasoline particulate filter (17), and monitoring (21) a temperature of the gasoline particulate filter (17 ) and / or the exhaust gas passed through the gasoline particle filter (17) during the regeneration process. Depending on a monitoring result of the monitoring, a control specification for the self-steering mode (10) of the motor vehicle (1) can be adapted.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuerungseinrichtung zur Regenation eines Benzinpartikelfilters in einem Fahrzeug mit autonomem Fahrbetrieb.The invention relates to a method and a control device for the regeneration of a gasoline particle filter in a vehicle with autonomous driving operation.
Mit der zunehmenden Verschärfung von Abgasnormen im Automobilbereich werden beispielsweise mit der zukünftigen
Die im Benzinpartikelfilter eingelagerten Feststoffe können den Strömungswiderstand des Filters und damit seinen Abgasgegendruck vergrößern, was die Motorleistung und den Kraftstoffbrauch des Kraftfahrzeugs verschlechtert.The stored in the gasoline particle filter solids can increase the flow resistance of the filter and thus its exhaust back pressure, which deteriorates the engine performance and fuel consumption of the motor vehicle.
Um die Filtereffizienz und den Abgasgegendruck wieder auf einen geeigneten Wert zu bringen, muss der Benzinpartikelfilter regeneriert werden, sobald eine bestimmte Partikelmasse eingelagert ist. Die Regeneration des Filters erfolgt durch Verbrennung der eingelagerten Partikel. Hierfür wird eine geeignete Starttemperatur benötigt, die typischerweise bei ca. 600°C liegt, sowie ein Überschuss an Sauerstoff in dem dem Benzinpartikelfilter zugeführten Abgas.In order to bring the filter efficiency and the exhaust gas back pressure to a suitable value, the gasoline particle filter must be regenerated as soon as a certain particle mass is stored. The regeneration of the filter takes place by combustion of the stored particles. For this purpose, a suitable starting temperature is needed, which is typically about 600 ° C, and an excess of oxygen in the gasoline particulate filter supplied exhaust.
Wegen der typischerweise im Abgastrakt von Benzinmotoren herrschenden hohen Temperaturen ist es möglich, dass eine Regeneration eines Benzinpartikelfilters im Fahrbetrieb spontan einsetzt. Beispielsweise kann die Regeneration bei Temperaturen im Abgastrakt über 600°C aufgrund eines Lösens des Gaspedals des Fahrers einsetzen, da in diesem Fall ein Zuführen von Kraftstoff zum Verbrennungsmotor kurzfristig unterbleibt, so dass ein Sauerstoffüberschuss im Abgas bestehen kann, der die Rußverbrennung im Benzinpartikelfilter begünstigt. Because of the high temperatures typically prevailing in the exhaust gas tract of gasoline engines, it is possible for a regeneration of a gasoline particle filter to occur spontaneously while driving. For example, the regeneration at temperatures in the exhaust tract above 600 ° C due to a release of the accelerator pedal of the driver use, since in this case a supply of fuel to the engine short term omitted, so that there may be an excess of oxygen in the exhaust gas, which favors the soot combustion in the gasoline particle filter.
Bei einem stark mit Partikeln beladenen Benzinpartikelfilter besteht die Gefahr, dass die entweder spontan einsetzende oder aktiv gestartete Regeneration des Benzinpartikelfilters so viel exotherme Wärme erzeugt, dass der Benzinpartikelfilter eine Überhitzung erfährt, die ihn beschleunigt altern lässt oder sogar schädigen kann. Ein beschädigter Benzinpartikelfilter kann Folgeschäden anderer Komponenten insbesondere im Motor- und Abgastrakt bedingen. Weiterhin werden derartige Vorkommnisse in der Borddiagnose gespeichert. Das Vorhandensein solcher Fehlerspeichereinträge kann dem Fahrer signalisiert und/oder in der Werkstatt erkannt werden und je nach Vorgabe der relevanten Abgasnorm eine Reparatur oder einen Austausch des Benzinpartikelfilters bedingen, selbst wenn der Benzinpartikelfilter noch voll funktionsfähig sein sollte. With a particle-laden gasoline particulate filter, there is a risk that either spontaneous or active regeneration of the gasoline particulate filter will generate so much exothermic heat that the gasoline particulate filter will overheat, speeding it up or even causing it to deteriorate. A damaged gasoline particle filter can cause consequential damage to other components, especially in the engine and exhaust tracts. Furthermore, such occurrences are stored in the on-board diagnosis. The presence of such fault memory entries can be signaled to the driver and / or detected in the workshop and depending on the specification of the relevant emission standard require a repair or replacement of the gasoline particulate filter, even if the gasoline particulate filter should still be fully functional.
Eine Kontrolle und ein Einwirken auf die Vorgänge im Benzinpartikelfilter sind daher von großer technischer und wirtschaftlicher Notwendigkeit. Controlling and acting on the processes in the gasoline particle filter are therefore of great technical and economic necessity.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Benzinpartikelfilter in einem Kraftfahrzeug besser zu schützen und seine Lebensdauer zu verlängern.The invention is based on the object to better protect a gasoline particulate filter in a motor vehicle and to extend its life.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, eine Steuerungsvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterentwicklungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. This object is achieved by a method, a control device and a motor vehicle having the features of the independent patent claims. Further developments can be found in the dependent claims.
Ein Verfahren zum Schutz eines Benzinpartikelfilters vor einer Überhitzung und einer vorzeitigen Alterung, wobei der Benzinpartikelfilter im Abgastrakt eines Benzinmotors eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, und wobei das Kraftfahrzeug einen Selbststeuerungsmodus zum autonomen Steuern eines Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs aufweist, in dem das Kraftfahrzeug ohne Notwendigkeit einer Überwachung durch einen Fahrer und von Steuervorgaben des Fahrers fährt, weist auf:
- – Starten des Selbststeuerungsmodus,
- – Starten eines Regenerierungsprozesses des Benzinpartikelfilters mit Verbrennen der an dem Benzinpartikelfilter angelagerten Rußpartikel,
- – Überwachen einer Temperatur des Benzinpartikelfilters und/oder des durch den Benzinpartikelfilter geleiteten Abgases während des Regenerierungsprozesses, und
- – in Abhängigkeit von einem Überwachungsergebnis des Überwachens, Anpassen einer Steuerungsvorgabe für den Selbststeuerungsmodus des Kraftfahrzeugs.
- - start the self-control mode,
- Starting a regeneration process of the gasoline particle filter with burning of the soot particles deposited on the gasoline particle filter,
- Monitoring a temperature of the gasoline particulate filter and / or the exhaust gas passed through the gasoline particulate filter during the regeneration process, and
- In response to a monitoring result of the monitoring, adjusting a control target for the self-control mode of the motor vehicle.
Der Selbststeuerungsmodus des Kraftfahrzeugs entspricht wenigstens dem Level 3 der sechsstufigen Klassifizierung von Autonomen Kraftfahrzeugen, wie sie in der EU und den USA gebräuchlich ist.The self-steering mode of the motor vehicle corresponds at least to
In dem im Kraftfahrzeug mit Benzinmotor und Benzinpartikelfilter durchgeführten Verfahren zum Schutz des Benzinpartikelfilters vor thermischer Überhitzung können der Selbststeuerungsmodus und der Regenerierungsprozess gestartet werden. Beispielsweise ist es möglich, zunächst ein Starten des Selbststeuerungsmodus z.B. durch den Fahrer abzuwarten, um dann im Selbststeuerungsmodus den Regenerierungsprozess zu starten und beispielsweise durch die genannten Temperaturmessungen zu überwachen. Auf eine bestimmte Reihenfolge der Schritte kommt es jedoch nicht an. So kann auch nach begonnenem Regenerationsprozess mit Eintreten des Fahrzeugs in den Selbststeuerungsmodus das Verfahren zum Schutz des Benzinpartikelfilters vor thermischer Überhitzung begonnen bzw. durchgeführt werden.In the automotive gasoline engine and gasoline particulate filter method of protecting the gasoline particulate filter from thermal overheating, the self-control mode and the regeneration process can be started. For example, it is possible initially to wait for the self-control mode to start, for example by the driver, in order then to start the regeneration process in the self-control mode and, for example, by the abovementioned To monitor temperature measurements. However, it does not depend on a particular sequence of steps. Thus, even after the regeneration process has started with the vehicle entering the self-steering mode, the process of protecting the gasoline particulate filter from thermal overheating may be started.
Das Starten des Regenerierungsprozesses kann so oft wie nötig z.B. durch Wahl einer optimalen Geschwindigkeit und eines passenden Gangs des Getriebes vorbereitet und durch eine kurze Unterbrechung der Benzinzufuhr ausgelöst werden, die im Abgastrakt bei hoher Temperatur zu einem Sauerstoffüberschuss und damit zu einem Auslösen der Rußverbrennung führen kann. Diese Rußverbrennung kann dann gemäß dem Verfahren überwacht werden, beispielsweise durch Überwachung der Temperatur des Benzinpartikelfilters oder des aus ihm ausströmenden Abgases. The starting of the regeneration process may be as often as necessary e.g. be prepared by choosing an optimal speed and a matching gear of the transmission and triggered by a brief interruption of the gasoline supply, which can lead to an excess of oxygen in the exhaust tract at high temperature and thus to trigger the soot combustion. This soot combustion may then be monitored according to the method, for example, by monitoring the temperature of the gasoline particulate filter or the exhaust gas flowing out of it.
Auf Basis der Überwachungsergebnisse, beispielsweise beim Erreichen vorgegebener Schwellenwerte für die Temperatur des Benzinpartikelfilters oder des aus ihm austretenden Abgases, kann die Steuerungsvorgabe für den Selbststeuerungmodus angepasst werden. On the basis of the monitoring results, for example, when predetermined threshold values for the temperature of the gasoline particle filter or the exhaust gas emerging from it, the control specification for the self-control mode can be adjusted.
Wenn eine beginnende oder bereits verstärkte Verbrennung von Partikeln im Benzinpartikelfilter erkannt wird, kann die Anpassung der Steuerungsvorgabe insbesondere darauf abzielen, die Sauerstoffkonzentration des in den Benzinpartikelfilter eintretenden Abgases auf niedrige Werte zu bringen, um die aus der Rußverbrennung resultierende exotherme Reaktion zu vermindern oder zu unterbrechen. Dies kann beispielsweise erreicht werden, in dem dem Benzinmotor ein im Wesentlichen stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird, dass eine möglichst vollständige Verbrennung des Sauerstoffs im Benzinmotor bewirkt. In particular, when detecting incipient or increased particulate combustion in the gasoline particulate filter, adjustment of the control target may be aimed at lowering the oxygen concentration of the exhaust gas entering the gasoline particulate filter to reduce or interrupt the exothermic reaction resulting from soot combustion , This can be achieved, for example, in that the gasoline engine is supplied with a substantially stoichiometric fuel-air mixture that causes the most complete possible combustion of the oxygen in the gasoline engine.
Alternativ oder zusätzlich kann die Anpassung der Steuerungsvorgabe darauf abzielen, einen ausreichenden Abgasvolumenstrom zu generieren, durch den eine hinreichende Kühlung des Benzinpartikelfilters während der Regeneration erreicht werden kann. Dies ist allerdings wegen der hohen Temperaturen des Abgases nur bedingt effektiv, nämlich dann, wenn die Benzinpartikelfiltertemperatur während der Regeneration über der Abgastemperatur liegt.Alternatively or additionally, the adaptation of the control specification may aim to generate a sufficient exhaust gas volume flow through which sufficient cooling of the gasoline particle filter can be achieved during the regeneration. However, this is only partially effective because of the high temperatures of the exhaust gas, namely, when the gasoline particulate filter temperature during regeneration is above the exhaust gas temperature.
Bei der Anpassung der Steuerungsvorgabe können die im Selbststeuerungsmodus initial vorliegenden oder bestimmten Steuerungsvorgaben als Ausgangspunkt genommen werden. When adapting the control specification, the initial control values that are present or determined in the self-control mode can be used as a starting point.
Die vorliegenden Steuerungsvorgaben können einerseits Rahmenbedingungen vorgeben, die zu berücksichtigen sind. So können eine Geschwindigkeitsvorgabe und/oder eine Routenvorgabe als Rahmenbedingungen vorgegeben sein, die durch das Verfahren nicht modifiziert werden sollten, da sie beispielsweise durch den Fahrer, durch ein Verkehrsleitsystem und/oder durch die Verkehrssituation festgelegt sind. Die vorliegenden Steuerungsvorgaben können andererseits jedoch auch Freiheitsgrade aufweisen. Beispielsweise kann eine zu befahrende Route nach Wahl der Fahrers vorgegeben sein, während z.B. eine Geschwindigkeitsvorgabe, eine konkrete Wahl eines Gangs des Fahrzeuggetriebes, konkrete Beschleunigungs- und Bremsvorgaben bzw. deren zeitliche Änderung zum Erreichen bestimmter Zielgeschwindigkeiten oder räumlicher Positionen frei gewählt werden können. So gibt es ausgehend von einer vorliegenden Fahrsituation beispielsweise mehrere Möglichkeiten, z.B. die Grünphase einer 50 m im Voraus angeordneten Ampel zu erreichen. On the one hand, the present control specifications can specify general conditions that must be taken into account. Thus, a speed specification and / or a route specification may be predetermined as framework conditions which should not be modified by the method, since they are determined for example by the driver, by a traffic control system and / or by the traffic situation. On the other hand, however, the present control specifications may also have degrees of freedom. For example, a route to be traveled at the driver's option may be predetermined, while e.g. a speed specification, a concrete choice of a gear of the vehicle transmission, concrete acceleration and braking specifications or their temporal change to achieve certain target speeds or spatial positions can be freely selected. For example, based on a present driving situation, there are several possibilities, e.g. to reach the green phase of a 50 m in advance arranged traffic light.
Derartige Steuerungsvorgaben können mit ihren Rahmenbedingungen und Freiheitsgraden in einem beliebig gearteten bzw. beliebig formatierten Fahrprofil gespeichert sein. Das Fahrprofil kann als Grundlage der Selbststeuerung dienen und immer wieder dynamisch an die Situation in und um das Kraftfahrzeug angepasst werden. Such control specifications can be stored with their framework conditions and degrees of freedom in any desired or arbitrarily formatted driving profile. The driving profile can serve as the basis of self-control and can be adapted dynamically to the situation in and around the motor vehicle again and again.
Das Anpassen der Steuerungsvorgabe in Abhängigkeit vom Überwachungsergebnis, z.B. von der Regenerationstemperatur, kann im Rahmen der Freiheitsgrade vorgenommen werden. Es kann darauf abzielen bzw. hinwirken, dass beispielsweise ein bestimmter Abgasvolumenstrom zum Kühlen des Benzinpartikelfilters aufrechterhalten wird oder eine bestimmte Sauerstoffkonzentration in dem zum Benzinpartikelfilter geleiteten Abgas nicht überschritten wird bzw. der Sauerstoff im Benzinmotor möglichst vollständig verbraucht wird. The adaptation of the control specification depending on the monitoring result, e.g. from the regeneration temperature, can be made within the degrees of freedom. It may be aimed, for example, at maintaining a certain exhaust gas volume flow for cooling the gasoline particle filter or at not exceeding a certain oxygen concentration in the exhaust gas conducted to the gasoline particle filter or at the most complete exhaustion of the gasoline engine.
Hierdurch kann eine bestehende Verbrennungsreaktion kontrolliert und eine bereits unkontrolliert ablaufende Verbrennungsreaktion vermindert oder beendet werden. Somit kann eine Überhitzung vermieden werden, die zu einer vorzeitigen Alterung des Benzinpartikelfilters führen könnte. Der Benzinpartikelfilter wird geschützt und seine Lebensdauer verlängert.In this way, an existing combustion reaction can be controlled and an already uncontrolled combustion reaction can be reduced or terminated. Thus, overheating can be avoided, which could lead to premature aging of the gasoline particulate filter. The gasoline particle filter is protected and extends its service life.
In einer Ausführungsform kann das Anpassen der Steuerungsvorgabe wenigstens eine Vorgabe ändern, wobei die Vorgabe aus einer Gruppe stammt umfassend einen in einem Schaltgetriebe des Kraftfahrzeugs zu verwendenden Gang, eine durch das Kraftfahrzeug zu erreichende Geschwindigkeit, ein durch das Kraftfahrzeug zu erreichendes Be- und/oder Entschleunigungsprofil, einen durch das Kraftfahrzeug zu erreichenden Beschleunigungs- oder Bremsgradienten, eine maximale Unterbrechungsperiode einer Kraftstoffzufuhr zu dem Benzinmotor und eine Unterbrechungsfrequenz der Kraftstoffzufuhr.In one embodiment, adjusting the control target may change at least one default, wherein the default is from a group comprising a gear to be used in a manual transmission of the motor vehicle, a speed to be reached by the motor vehicle, and / or Deceleration profile, an acceleration or braking gradient to be achieved by the motor vehicle, a maximum interruption period of a fuel supply to the Gasoline engine and a cutoff frequency of the fuel supply.
Betrifft das Anpassen der Steuerungsvorgabe eine Wahl bzw. Änderung des Gangs, mit dem eine Drehzahl der Motorwelle in eine Drehzahl der Getriebe- oder Achswelle übersetzt wird, so besteht Wahlfreiheit zwischen einer Kombination mit einer höheren Motordrehzahl und einem niedrigeren Antriebsmoment oder einer niedrigeren Motordrehzahl und einem höheren Antriebsmoment, um eine vorgegebene Antriebsleistung der Räder zu erzielen. Hierbei beeinflusst insbesondere die Motordrehzahl den Abgasvolumenstrom und die Abgastemperatur. Diese können so gewählt werden, dass beispielsweise mittels der hohen Abgastemperatur ein notwendiger Regenerationsprozess gestartet werden kann, während bei einem bestehenden Regenerationsprozess die Temperatur des Benzinpartikelfilters durch das Abgas gekühlt werden kann. Concerns the adjustment of the control target, a choice or change of the gear, with which a speed of the motor shaft is translated into a speed of the transmission or axle shaft, there is freedom between a combination with a higher engine speed and a lower drive torque or a lower engine speed and a higher drive torque to achieve a given drive power of the wheels. In particular, the engine speed influences the exhaust gas volume flow and the exhaust gas temperature. These can be chosen so that, for example by means of the high exhaust gas temperature, a necessary regeneration process can be started, while in an existing regeneration process, the temperature of the gasoline particulate filter can be cooled by the exhaust gas.
Konkret kann also im Selbststeuerungsmodus bei der Wahl des Gangs zu einer geforderten Geschwindigkeit bzw. Antriebsmomentsvorgabe eine höhere Motordrehzahl bei gleichzeitig niedrigerem Drehmoment gewählt werden, oder umgekehrt eine geringere Motordrehzahl bei höherem Drehmoment, je nachdem, ob der Regenerationsprozess anzustoßen, fortzuführen oder einzudämmen ist. Hierdurch kann die Verbrennungsreaktion im Rahmen der Benzinpartikelfilterregeneration unter Kontrolle gehalten werden. Dementsprechend wird der Benzinpartikelfilter geschützt, beschleunigte Alterungsprozesse finden nicht statt bzw. werden vermieden und eine Lebensdauer des Benzinpartikelfilters wird verlängert. Specifically, therefore, in the self-steering mode when selecting the gear to a required speed or torque input a higher engine speed can be selected with lower torque, or vice versa a lower engine speed at higher torque, depending on whether the regeneration process to initiate, continue or curb. This allows the combustion reaction to be controlled as part of the gasoline particle filter regeneration. Accordingly, the gasoline particulate filter is protected, accelerated aging processes do not occur or are avoided, and life of the gasoline particulate filter is prolonged.
Besteht eine einzuhaltende Vorgabe des Fahrprofils lediglich in einer vorgegebenen Route, oder ist für die Geschwindigkeit lediglich ein einzuhaltender Korridor vorgegeben, so kann eine konkret vorzugebende Geschwindigkeit durch den Selbststeuerungsmodus bestimmt bzw. eine derartige Steuerungsvorgabe im Rahmen des Verfahrens zum Schutz des Benzinpartikelfilters vor thermischer Überhitzung angepasst werden. Hierdurch wird die Leistungsvorgabe an den Motor beeinflusst und damit auch der Abgasvolumenstrom und die Abgastemperatur. Hierdurch kann, wie oben beschrieben, die Benzinpartikelfilterregeneration kontrolliert werden.If there is a requirement of the driving profile to be complied with only in a given route, or if only a corridor to be maintained is specified for the speed, a specific speed to be specified can be determined by the self-control mode or such a control specification can be adapted in the process of protecting the gasoline particle filter from thermal overheating become. As a result, the power specification is influenced to the engine and thus also the exhaust gas flow rate and the exhaust gas temperature. As a result, as described above, the gasoline particle filter regeneration can be controlled.
Zudem ist es möglich, kurze Phasen der Beschleunigung in das Fahrprofil einzufügen, um längere Zeitabschnitte mit reduzierter Kraftstoffzufuhr zum Motor zu unterbrechen. In diesen Zeitabschnitten könnte aufgrund der niedrigen Leistungsanforderung und daraus folgender Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr ein erhöhter Sauerstoffanteil zur Verfügung gestellt werden. Durch die kurzen Phasen der Beschleunigung kann der Regenerationsprozess unter Kontrolle gehalten werden. In addition, it is possible to insert short phases of the acceleration in the driving profile in order to interrupt longer periods of time with reduced fuel supply to the engine. In these periods, an increased oxygen content could be provided due to the low power requirement and consequent fuel cut. The short acceleration phases can keep the regeneration process under control.
Weiterhin kann, soweit eine gewisse Wahlfreiheit bezüglich der Geschwindigkeit besteht, auch das vorgegebene Be- bzw. Entschleunigungsprofil im Hinblick auf den Schutz des Benzinpartikelfilters vor thermischer Überhitzung angepasst werden. Insbesondere können Verlangsamungsphasen mit lange andauernder geringer Leistungsanforderung und daraus folgender Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr vermieden werden, in denen eine zu hohe Sauerstoffkonzentration im Abgas vorliegen könnte. Hierdurch kann der Verbrennungsprozess der Abgasregeneration weiter kontrolliert werden. Furthermore, as far as there is a certain freedom of choice with respect to the speed, the predetermined acceleration or deceleration profile with regard to the protection of the gasoline particle filter from thermal overheating can also be adapted. In particular, deceleration phases with a long-lasting low power requirement and consequent fuel cut can be avoided in which too high an oxygen concentration in the exhaust gas could be present. As a result, the combustion process of the exhaust gas regeneration can be further controlled.
Betrifft das Anpassen der Steuerungsvorgabe einen durch das Kraftfahrzeug zu erreichenden Beschleunigungs- und/oder Bremsgradienten, so kann dieser beim Vorliegen einer hohen, insbesondere kritischen Temperatur am Benzinpartikelfilter bzw. an dem durch den Benzinpartikelfilter hindurchgeleiteten Abgas beispielsweise derart gewählt werden, dass eine mit dem Bremsvorgang einhergehende Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr, welche zu einer hohen Sauerstoffkonzentration im Abgas führen kann, nur über einen kurzen Zeitraum besteht. Anschließend kann bei kurzem Beschleunigen der Motor beispielsweise wieder mit einem stöchiometrischen Gemisch betrieben werden, wodurch die Verbrennungsreaktion eingedämmt wird. If the adaptation of the control specification relates to an acceleration and / or braking gradient to be achieved by the motor vehicle, then this can be selected in the presence of a high, in particular critical temperature on the gasoline particle filter or on the exhaust gas passed through the gasoline particle filter, for example, such that one with the braking process accompanying interruption of the fuel supply, which can lead to a high concentration of oxygen in the exhaust, exists only for a short period of time. Subsequently, for example, with short acceleration, the engine can again be operated with a stoichiometric mixture, as a result of which the combustion reaction is contained.
Zudem kann das Anpassen der Steuerungsvorgabe eine vorgegebene maximale Unterbrechungsperiode einer Kraftstoffzufuhr zum Benzinmotor ändern und insbesondere verringern, um sicherzustellen, dass Zeiten eingeschränkter Kraftstoffzufuhr, in denen eine erhöhte Sauerstoffkonzentration im Abgas die Regenerationsverbrennung verstärken könnte, so kurz wie möglich gehalten werden. In addition, adjusting the control target may change and, in particular, reduce a predetermined maximum fuel cutoff period to the gasoline engine to ensure that fuel cutoff times when increased oxygen concentration in the exhaust gas could enhance regeneration combustion are kept as short as possible.
Weiterhin kann eine maximale Frequenz vorgegeben werden, mit der die Kraftstoffzufuhr zum Benzinmotor unterbrochen werden darf. Auch hierdurch kann ein immer wiederkehrendes Bereitstellen von Sauerstoff zur Rußpartikelverbrennung geregelt bzw. unterbunden werden, z.B. soweit dadurch die Rußpartikelverbrennung außer Kontrolle geraten könnte.Furthermore, a maximum frequency can be specified with which the fuel supply to the gasoline engine may be interrupted. This also makes it possible to regulate or prevent a recurring supply of oxygen for soot particle combustion, e.g. as far as the soot particle combustion could get out of control.
Insbesondere kann durch Einflussnahme auf das Fahrprofil und das Ändern der Steuerungsvorgabe erreicht werden, dass beispielsweise lange Bremsphasen mit hohem Sauerstoffanteil im Abgas und niedrigem Abgasfluss vermieden werden, um die Rußpartikelverbrennung besser zu kontrollieren.In particular, by influencing the driving profile and changing the control specification, it is possible, for example, to avoid long braking phases with a high proportion of oxygen in the exhaust gas and low exhaust gas flow in order to better control soot particle combustion.
In einer weiteren Variante kann das Anpassen der Steuerungsvorgabe und/oder das Ändern des Be- und/oder Entschleunigungsprofils ein Einfügen einer Vorgabe eines zeitlich und betragsmäßig beschränkten Gasgebens gefolgt von einem zeitlich und betragsmäßig beschränkten Aussetzen des Gasgebens in die Steuerungsvorgabe und/oder in das Be- und/oder Entschleunigungsprofil aufweisen. In a further variant, adapting the control input and / or changing the acceleration and / or deceleration profile may include inserting a specification of a limited throttle input and / or deceleration followed by a time and magnitude limited exposure of the throttle Gasgebens in the control target and / or in the loading and / or deceleration profile.
Das Einfügen kurzer Phasen beschränkten Gasgebens gefolgt von einem Lösen dieer Gasanforderung wird auch als "tip-in-cycling" bezeichnet und stellt beispielsweise in Phasen geringer Motorbelastungen ein beispielsweise zyklisches Anspringen des Motors sicher. Hierdurch werden Phasen mit reduzierter bzw. unterbrochener Kraftstoffzufuhr zum Benzinmotor beendet, in denen wenig Kraftstoff verbrannt wird und die Sauerstoffkonzentration im Abgas vergleichsweise hoch ist, während der Abgasvolumenstrom gering ist. Speziell in diesen Phasen droht der Verbrennungsprozess im Rahmen der Benzinpartikelfilterregeneration außer Kontrolle zu geraten. Durch das regelmäßige Unterbrechen springt der Motor regelmäßig an, es wird Kraftstoff verbrannt und somit die Sauerstoffkonzentration verringert und gleichzeitig der Abgasvolumenstrom erhöht. Folglich kann das Einfügen von Tip-in-Cycling in ein Fahrprofil mit geringen Leistungsanforderungen, beispielsweise im dichten Verkehr, den Schutz des Benzinpartikelfilters vor thermischer Überhitzung weiter verbessern. The inclusion of short phases of limited throttle giving followed by a release of their throttle demand is also referred to as "tip-in-cycling" and ensures, for example, in phases of low engine loads, for example cyclic starting of the engine. As a result, phases are terminated with reduced or interrupted fuel supply to the gasoline engine, in which little fuel is burned and the oxygen concentration in the exhaust gas is comparatively high, while the exhaust gas flow rate is low. Especially in these phases, the combustion process threatens to get out of control as part of the gasoline particle filter regeneration. By regularly interrupting the engine starts regularly, it is burned fuel and thus reduces the oxygen concentration and simultaneously increases the exhaust gas flow rate. Thus, the inclusion of tip-in-cycling in a low power driving profile such as in dense traffic can further enhance the protection of the gasoline particulate filter from thermal overheating.
In einer Variante kann das Anpassen der Steuerungsvorgabe und/oder das Ändern des Be- und/oder Entschleunigungsprofils vorgenommen werden auf Basis wenigstens einer Information aus einer Gruppe umfassend eine zwischen dem Kraftfahrzeug und einem anderen Kraftfahrzeug ausgetauschte Information, eine Navigationsinformation betreffend eine zukünftig zu verfolgende Route, eine Verkehrsinformation, eine Verkehrsleitinformation, einen Einspritzzeitpunkt für Benzin in den Benzinmotor, und eine Temperaturanforderung eines Katalysators. In one variant, the adaptation of the control specification and / or the changing of the acceleration and / or deceleration profile can be carried out on the basis of at least one information from a group comprising information exchanged between the motor vehicle and another motor vehicle, navigation information relating to a route to be followed in the future , a traffic information, a traffic control information, an injection timing for gasoline in the gasoline engine, and a temperature request of a catalyst.
Beispielsweise kann das Anpassen der Steuerungsvorgabe abhängig sein von der Kommunikation zwischen Fahrzeugen, die sich in unmittelbarer Umgebung im Verkehrsgeschehen befinden, wobei diese Information z.B. drahtlos über eine beliebiges Informationsprotokoll ausgetauscht werden kann (Vehicle-to-Vehicle Communication, V2V-Kommunikation). Hierdurch kann das Kraftfahrzeug beispielsweise auf Fahrzeuge hingewiesen werden, die sich in der Nähe befinden, aber für den Fahrer bzw. eine Kamera noch nicht sichtbar sind. Auf Basis einer solchen Information kann beispielsweise ein Beschleunigen unterbunden werden, wenn z.B. ein hinter einem Hindernis noch nicht sichtbares Fahrzeug die geplante Fahrtroute versperrt. For example, the adaptation of the control specification may be dependent on the communication between vehicles that are in the immediate vicinity of the traffic, this information being e.g. can be exchanged wirelessly via any information protocol (vehicle-to-vehicle communication, V2V communication). As a result, the motor vehicle can be pointed out, for example, to vehicles which are located in the vicinity but are not yet visible to the driver or a camera. On the basis of such information, for example, acceleration can be inhibited if e.g. a vehicle not yet visible behind an obstacle obstructs the planned route.
Dem entsprechend kann auch eine Navigationsinformation betreffend eine zukünftig zu verfolgende Route genutzt werden, um das Fahrprofil bzw. die Steuerungsvorgabe anzupassen. Ist beispielsweise eine lange, gleichmäßige Bergabfahrt vorgesehen, in der nur eine geringe Motorleistung benötigt wird, so kann es sinnvoll sein, einen Regenerationsprozess zu unterbrechen, einzudämmen oder zu verschieben. Accordingly, navigation information relating to a route to be tracked in the future can also be used to adapt the driving profile or the control specification. For example, if a long, even downhill is provided in which only a small engine power is needed, it may be useful to interrupt a regeneration process, curb or postpone.
Entsprechend kann eine Verkehrsinformation wie eine Information über einen voraus liegenden Stau oder eine Smogwarnung ein Unterbrechen, Eindämmen oder Verschieben des Regenerationsprozesses sinnvoll machen, da im Stau ein Motorleerlauf wahrscheinlich und schwer zu vermeiden ist. Selbiges gilt auch für Verkehrsleitinformation wie Ampelinformationen, die voraus liegend eine Variation des Fahrprofils erschweren können, so dass ein Regenerationsprozess ggfs. unterbrochen oder verschoben werden kann.Correspondingly, traffic information such as information about a preceding traffic jam or a smog warning makes it sensible to interrupt, contain or delay the regeneration process, since engine idling is likely and difficult to avoid in a traffic jam. The same also applies to traffic control information such as traffic light information, which can make it difficult to vary the driving profile beforehand, so that a regeneration process can possibly be interrupted or postponed.
Auch ein z.B. im Hinblick auf eine Temperaturanforderung eines Katalysators systembedingt geforderter Einspritzzeitpunkt für Benzin in den Benzinmotor kann berücksichtigt werden, das dieser die Variationsmöglichkeiten des Fahrprofils und damit die Kontrolle des Regenerationsprozesses einschränken kann. Also a e.g. With regard to a temperature requirement of a catalyst system required injection timing for gasoline in the gasoline engine can be considered that this can limit the variations of the driving profile and thus the control of the regeneration process.
In einer weiteren Ausführungsform kann durch das Anpassen der Steuerungsvorgabe ein Anteil an Sauerstoff in dem durch den Benzinpartikelfilter geführten Abgas und/oder der Volumenstrom des durch den Benzinpartikelfilter geführten Abgases variiert werden. In another embodiment, adjusting the control default may vary a fraction of oxygen in the exhaust gas routed through the gasoline particulate filter and / or the volumetric flow of exhaust gas passed through the gasoline particulate filter.
Durch das Absenken der Sauerstoffkonzentration im Abgas kann der Verbrennungsprozess im Rahmen der Benzinpartikelfilterregeneration eingedämmt werden, während alternativ oder gleichzeitig eine Überhitzung im Benzinpartikelfilter durch den erhöhten Abgasvolumenstrom verhindert werden kann. By lowering the oxygen concentration in the exhaust gas, the combustion process can be contained as part of the gasoline particle filter regeneration, while alternatively or simultaneously overheating in the gasoline particle filter can be prevented by the increased exhaust gas volume flow.
In einer weiteren Variante weist das Fahrzeug eine autonom und/oder elektronisch schaltbare Kupplung zum Kuppeln der Räder mit einem den Benzinmotor aufweisenden Antriebsstrang auf. Weiterhin weist die Änderung der Steuerungsvorgabe ein An- oder Abkuppeln der Räder mittels der autonom und/oder elektronisch schaltbaren Kupplung auf. In a further variant, the vehicle has an autonomously and / or electronically switchable clutch for coupling the wheels to a drive train having the gasoline engine. Furthermore, the change of the control specification on a coupling or uncoupling of the wheels by means of the autonomous and / or electronically switchable coupling.
Die autonom schaltbare Kupplung kann beispielsweise eine elektronische Kupplung, auch als "e-clutch" bezeichnet, aufweisen. Mit einer solchen elektronischen Kupplung kann eine Anforderung zum Öffnen oder Schließen der Kupplung über ein elektronisches Signal an einen Aktuator übermittelt werden, der die Kupplung betätigt. The autonomously shiftable clutch, for example, an electronic clutch, also referred to as "e-clutch" have. With such an electronic clutch, a request to open or close the clutch via an electronic signal to an actuator can be transmitted, which operates the clutch.
Hierdurch kann beispielsweise ein langes Fahren mit geöffneter Kupplung, bei dem der Benzinmotor schnell in den Leerlaufmodus gelangen und längere Zeit im Leerlaufmodus betrieben würde, vermieden bzw. durch elektronisches Schließen der Kupplung unterbrochen werden. Dies hat den Vorteil, dass der im Leerlaufmodus niedrige Abgasvolumenstrom vermieden werden kann, durch den der Verbrennungsprozess während der Regeneration außer Kontrolle geraten könnte. Ebenso ist es möglich, entsprechend den Anforderungen an Sauerstoffkonzentration und Abgasvolumenstrom beispielsweise während eines Fahrens mit gleichmäßiger Geschwindigkeit den Motor mittels der autonom schaltbaren Kupplung je nach Bedarf an- oder abzukuppeln, so dass anforderungsgemäß zwischen Leerlauf und Betrieb des Motors variiert werden kann. Zusätzlich kann der Motor bei geöffneter Kupplung auch abgeschaltet werden. Dadurch würde eine Abgaszufuhr zum Benzinpartikelfilter unterbrochen.As a result, for example, a long drive with the clutch open, in which the gasoline engine quickly get into the idle mode and would run for a long time in idle mode, avoided or by electronically closing the Clutch to be interrupted. This has the advantage of being able to avoid the low exhaust gas volumetric flow rate in idle mode, which could cause the combustion process to get out of control during regeneration. It is also possible according to the requirements of oxygen concentration and exhaust gas flow, for example while driving at a uniform speed, the engine by means of the autonomously shift clutch on or off as needed, so that according to requirements between idling and operation of the engine can be varied. In addition, the engine can also be switched off when the clutch is open. This would interrupt an exhaust gas supply to the gasoline particle filter.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Benzinpartikelfilter mit weiteren Katalysatorstufen kombinierbar und/oder kombiniert. Beispielsweise kann der Benzinpartikelfilter mit einem NOx-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) kombiniert sein, wodurch Stickoxide bevorzugt reduziert werden und Nebenreaktionen wie die Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid unterstützt werden. Das Fahrprofil kann bei dieser Ausführungsform spezielle Randbedingungen für den Betrieb des kombinierten Katalysators, insbesondere des NOx-Katalysators, berücksichtigen. In a further embodiment, the gasoline particle filter can be combined and / or combined with further catalyst stages. For example, the gasoline particulate filter may be combined with a selective catalytic reduction (SCR) NOx catalyst, which preferably reduces nitrogen oxides and promotes side reactions such as the oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide. In this embodiment, the driving profile can take into account special boundary conditions for the operation of the combined catalyst, in particular of the NOx catalyst.
Eine Steuerungsvorrichtung zum autonomen Steuern des Kraftfahrzeugs in einem Selbststeuerungsmodus, in dem das Kraftfahrzeug ohne Notwendigkeit einer Überwachung durch einen Fahrer und von Steuervorgaben des Fahrers fährt, kann dazu ausgelegt sein, während des autonomen Steuerns eine Verbrennung von in einem in einem Abgastrakt eines Benzinmotors angeordneten Benzinpartikelfilter eingelagerten Rußpartikeln zu überwachen und in Abhängigkeit von einem Überwachungsergebnis des Überwachens eine Steuerungsvorgabe für den Selbststeuerungsmodus des Kraftfahrzeugs anzupassen. A control device for autonomously controlling the motor vehicle in a self-steering mode in which the motor vehicle travels without need for driver monitoring and driver control may be configured to combust combustion gasoline particulate filters disposed in an exhaust tract of a gasoline engine during autonomous control to monitor stored soot particles and adjust in response to a monitoring result of monitoring a control target for the self-steering mode of the motor vehicle.
Die Steuerungsvorrichtung kann in einem beispielsweise separaten Bordrechner oder Steuergerät implementiert oder als Teil einer Motorsteuerung und/oder eines Autopiloten realisiert sein. Sie kann zur Verwendung in Kraftfahrzeugen mit Benzinmotor und Benzinpartikelfilter angeboten werden, um in diesen den Benzinpartikelfilter zu schützen und seine Lebensdauer gemäß den obigen Wirkprinzipien zu erhöhen.The control device can be implemented in an example, separate on-board computer or control unit or realized as part of a motor control and / or an autopilot. It may be offered for use in gasoline engine vehicles and gasoline particulate filters to protect the gasoline particulate filter and increase its life in accordance with the above principles of action.
Ein Kraftfahrzeug weist einen Benzinmotor, einen in einem Abgastrakt des Benzinmotors angeordneten Benzinpartikelfilter und eine Steuerungsvorrichtung zum autonomen Steuern des Kraftfahrzeugs auf, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, eine beliebige Variante bzw. Ausführungsform des beschriebenen Verfahrens zum Schutz des Benzinpartikelfilters auszuführen.A motor vehicle includes a gasoline engine, a gasoline particulate filter disposed in an exhaust tract of the gasoline engine, and a control device for autonomously controlling the motor vehicle, the control device configured to carry out any variant or embodiment of the described method of protecting the gasoline particulate filter.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigtThe above-described characteristics, features and advantages of the invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in conjunction with the drawings. It shows
Das Kraftfahrzeug
Die Selbststeuerungsvorrichtung
Weiterhin weist das Kraftfahrzeug
In dem in
Nach einem Starten
Anschließend kann das Verfahren
Insbesondere kann ein Überwachen
Alternativ, wenn das Überwachen
Insbesondere kann das Ändern der Steuerungsvorgabe darauf abzielen, einen Anteil an Sauerstoff im durch den Benzinpartikelfilter
Mittels des Verfahrens kann der Selbststeuerungsmodus des Kraftfahrzeugs
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kraftfahrzeug motor vehicle
- 22
- Benzin-Verbrennungsmotor Gasoline engine
- 33
- Motorabtriebswelle Engine output shaft
- 44
- Kupplungs-/Getriebeeinheit Clutch / gear unit
- 55
- Getriebeabtriebswelle Gearbox output shaft
- 66
- Differential differential
- 77
- Achswelle axle shaft
- 8 8th
- Rad wheel
- 99
- Selbststeuerungsvorrichtung Self control device
- 1010
- selbststeuernder Modus self-controlling mode
- 1111
- fahrergesteuerter Modus driver-controlled mode
- 1212
- Sensoren sensors
- 1313
- Aktuatoren actuators
- 1414
- Motorsteuergerät Engine control unit
- 1515
- elektronische Kupplung electronic clutch
- 1616
- Abgastrakt exhaust tract
- 1717
- Benzinpartikelfilter gasoline particulate filter
- 1818
- Starten des Selbststeuerungsmodus Start the self-control mode
- 1919
- Starten des Regenerationsprozesses Start the regeneration process
- 2020
- Verfahren zum Schutz des Benzinpartikelfilters vor Überhitzung Procedure for protecting the gasoline particulate filter from overheating
- 2121
- Überwachung der Temperatur des Benzinpartikelfilters Monitoring the temperature of the gasoline particle filter
- 2222
- Fortsetzen des Regenerationsprozesses Continue the regeneration process
- 2323
- Anpassen einer Steuerungsvorgabe des Selbststeuerungsmodus Adjust a control default of the self-control mode
- 2424
- Entscheidung bzgl. Fortsetzen des Regenerationsprozesses Decision regarding the continuation of the regeneration process
- 2525
- Beenden der Regenerationsprozesses Stop the regeneration process
- 2626
- Ende The End
- 2727
- 3-Wege-Katalysator 3-way catalyst
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Euro6.2 Norm [0002] Euro6.2 standard [0002]
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3069887A1 (en) * | 2017-08-01 | 2019-02-08 | Psa Automobiles Sa | METHOD FOR PASSIVE REGENERATION OF A PARTICLE FILTER FOR AN ENGINE WITH AUTOMATIC GEARBOX |
-
2016
- 2016-06-27 DE DE102016211489.1A patent/DE102016211489A1/en active Pending
Non-Patent Citations (1)
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Euro6.2 Norm |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR3069887A1 (en) * | 2017-08-01 | 2019-02-08 | Psa Automobiles Sa | METHOD FOR PASSIVE REGENERATION OF A PARTICLE FILTER FOR AN ENGINE WITH AUTOMATIC GEARBOX |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATERIS THEOBALD ELBEL & PARTNER, PATENTANWAEL, DE |
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R016 | Response to examination communication |