DE102016211697A1

DE102016211697A1 - Method and control device for determining the loading of a particle filter

Info

Publication number: DE102016211697A1
Application number: DE102016211697.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Baumann; Florian Schmitt; Johannes-Joerg Rueger; Udo Schulz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2018-01-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Beladung eines Partikelfilters im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine, wobei während einer Messphase ein Gasstrom durch den Partikelfilter erzeugt wird, wobei während der Messphase ein Differenzdruck über dem Partikelfilter oder ein absoluter Druck vor dem Partikelfilter ermittelt wird und wobei die Beladung des Partikelfilters zumindest aus dem Differenzdruck oder dem absoluten Druck vor dem Partikelfilter bestimmt wird. Dabei ist es vorgesehen, dass während der Messphase der Gasstrom in einem geschlossenen Kreislauf geleitet wird und dass der geschlossene Kreislauf zumindest aus einem Abschnitt der Luftzuführung, aus der Brennkraftmaschine und/oder einer Hochdruck-Abgasrückführung, aus einem Abschnitt des Abgaskanals mit dem Partikelfilter und aus einer Niederdruck-Abgasrückführung gebildet ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung zum Betrieb einer solchen Kommunikationsschnittstelle.
Das Verfahren und die Steuereinrichtung ermöglichen eine genaue Bestimmung der Beladung eines Partikelfilters.The invention relates to a method for determining the loading of a particulate filter in the exhaust passage of an internal combustion engine, wherein during a measurement phase, a gas flow is generated by the particulate filter, wherein a differential pressure across the particulate filter or an absolute pressure upstream of the particulate filter is determined during the measurement phase and wherein the loading of the particulate filter is determined at least from the differential pressure or the absolute pressure upstream of the particulate filter. It is provided that during the measurement phase, the gas stream is passed in a closed circuit and that the closed circuit at least from a portion of the air supply, from the internal combustion engine and / or high-pressure exhaust gas recirculation, from a portion of the exhaust passage with the particulate filter and a low-pressure exhaust gas recirculation is formed.
The invention further relates to a control device for operating such a communication interface.
The method and the control device allow an accurate determination of the loading of a particulate filter.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Beladung eines Partikelfilters im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine, wobei während einer Messphase ein Gasstrom durch den Partikelfilter erzeugt wird, wobei während der Messphase der Differenzdruck über dem Partikelfilter oder der absolute Druck vor dem Partikelfilter ermittelt wird und wobei die Beladung des Partikelfilters zumindest aus dem Differenzdruck oder dem absoluten Druck bestimmt wird.The invention relates to a method for determining the loading of a particulate filter in the exhaust passage of an internal combustion engine, wherein during a measurement phase, a gas flow is generated by the particulate filter, wherein during the measurement phase of the differential pressure across the particulate filter or the absolute pressure in front of the particulate filter is determined and wherein the load of the particulate filter is determined at least from the differential pressure or the absolute pressure.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention further relates to a control device for carrying out the method.

Zur Einhaltung von Emissionsgrenzwerten werden in Abgasnachbehandlungssystemen von Brennkraftmaschinen Partikelfilter eingesetzt. In diesen wird der bei der Verbrennung entstehende Ruß gesammelt. Überschreitet die Beladung mit Ruß im Partikelfilter eine bestimmte Grenze, wird über Eingriffe im Motormanagement die Abgastemperatur soweit angehoben, dass der eingelagerte Ruß verbrennt. Zur Beladungsbestimmung des Rußes im Partikelfilter wird unter anderem der über dem Partikelfilter gemessene Differenzdruck oder der absolute Druck vor dem Partikelfilter verwendet. Der Druckabfall über einem regenerierten Partikelfilter bzw. der absolute Druck vor einem regenerierten Partikelfilter sind ein Maß für dessen konstruktionsbedingten Strömungswiderstand und der im Partikelfilter verbleibenden Asche. Der Druckunterschied zwischen einem beladenen Partikelfilter und einem regenerierten Partikelfilter ist ein Maß für die eingelagerte Rußmasse. To comply with emission limits particle filters are used in exhaust aftertreatment systems of internal combustion engines. In these, the resulting during combustion soot is collected. If the soot load in the particulate filter exceeds a certain limit, the exhaust gas temperature is raised to such an extent that the stored soot burns through intervention in the engine management system. To determine the charge of the soot in the particulate filter, the differential pressure measured above the particulate filter or the absolute pressure upstream of the particulate filter is used, among other things. The pressure drop across a regenerated particulate filter or the absolute pressure before a regenerated particulate filter are a measure of its design-related flow resistance and the ash remaining in the particulate filter. The pressure difference between a loaded particulate filter and a regenerated particulate filter is a measure of the stored soot mass.

Der Strömungswiderstand von Partikelfiltern ist hin zu geringen Werten optimiert, da der Gegendruck die Ausschubarbeit der Brennkraftmaschine und damit deren Kraftstoffverbrauch erhöht. Bei niedrigen Abgasmassenströmen, beispielsweise beim Betrieb der Brennkraftmaschine im Teillastbereich, ist daher der Differenzdruck über dem Partikelfilter sehr gering und kann nur mit einem entsprechend großen Messfehler bestimmt werden. Entsprechend fehlerbehaftet ist die Bestimmung der Beladung des Partikelfilters. Somit besteht das Risiko, durch eine Fehlmessung den Partikelfilter zu überladen. In Folge davon kann die Brennkraftmaschine bei einer höheren Lastanforderung die Motorleistung nicht mehr erbringen, da Abgas aufgrund des zu hohen Abgasgegendrucks in die Brennkraftmaschine zurückgeführt wird. Im ungünstigsten Fall kann es zu Zündaussetzern kommen oder die Brennkraftmaschine kann nicht mehr in Arbeitsbereiche geführt werden, die zur Regeneration des Partikelfilters erforderlich sind. Eine aufgrund einer Fehlmessung des Druckes zu frühe Regeneration führt zu häufigeren Regenerationszyklen, was eine schnellere Alterung des Partikelfilters sowie einen erhöhten Kraftstoffverbrauch bewirkt.The flow resistance of particulate filters is optimized towards low values, since the back pressure increases the Ausschubarbeit the internal combustion engine and thus their fuel consumption. At low exhaust gas mass flows, for example, during operation of the internal combustion engine in the partial load range, therefore, the differential pressure across the particulate filter is very low and can only be determined with a correspondingly large measurement error. The determination of the loading of the particulate filter is correspondingly erroneous. Thus, there is the risk of overloading the particulate filter by incorrect measurement. As a result, the engine can no longer provide the engine power at a higher load request, since exhaust gas is returned due to the excessive exhaust back pressure in the internal combustion engine. In the worst case, it can lead to misfires or the internal combustion engine can not be performed in work areas that are required for the regeneration of the particulate filter. Too early regeneration due to a mis-measurement of pressure results in more frequent regeneration cycles, causing faster particulate filter aging and increased fuel economy.

Zur Leistungssteigerung von Brennkraftmaschinen werden Turbolader eingesetzt. Diese weisen in der Luftzuführung der Brennkraftmaschine einen Verdichter auf, der von einer im Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordneten Abgasturbine angetrieben wird. Der Verdichter sorgt für einen erhöhten Ladedruck. Nachteilig weisen solche Turbolader eine ausgeprägte Anfahrschwäche (Turboloch) auf. Daher werden heute vermehrt zusätzliche elektrisch angetriebene Verdichter eingesetzt, welche für einen spontanen Ladedruckaufbau sorgen. Der rein elektrisch angetriebenen Verdichter ist üblicherweise nach dem Verdichter des Turboladers und vor oder nach einem Ladeluftkühler in der Luftzuführung der Brennkraftmaschine angeordnet. Die Luftführung des elektrisch angetriebenen Verdichters wird mit Hilfe einer Bypass-Klappe geschaltet. Ist der elektrisch angetriebene Verdichter nicht aktiv, bleibt der Bypass geöffnet, um der Drosselwirkung des nicht angetriebenen Verdichters entgegenzuwirken. To increase the performance of internal combustion engines turbochargers are used. These have in the air supply of the internal combustion engine to a compressor which is driven by a arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine exhaust gas turbine. The compressor ensures an increased boost pressure. Disadvantageously, such turbochargers have a pronounced starting weakness (turbo lag). Therefore, more and more additional electrically driven compressors are used today, which provide a spontaneous boost pressure build-up. The purely electrically driven compressor is usually arranged after the compressor of the turbocharger and before or after a charge air cooler in the air supply of the internal combustion engine. The air duct of the electrically driven compressor is switched by means of a bypass flap. If the electrically driven compressor is not active, the bypass remains open to counteract the throttling action of the non-driven compressor.

Ebenfalls bekannt sind elektrisch unterstützte Turbolader (Cross-Charger), die zusätzlich mit einem elektrischen Motor und/oder Generator direkt oder indirekt verbunden sind. Um das Turboloch zu vermeiden, wird der elektrische Motor während der Anfahrphase angesteuert und dadurch das der Brennkraftmaschine zugeführte Gas komprimiert. Also known are electrically assisted turbochargers (cross-chargers), which are additionally connected directly or indirectly to an electric motor and / or generator. In order to avoid the turbo lag, the electric motor is activated during the start-up phase and thereby compresses the gas supplied to the internal combustion engine.

Aus der DE 10 2011 002 438 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Beladung eines Partikelfilters in einem erweiterten Bereich von Betriebszuständen einer vorgeschalteten Brennkraftmaschine bekannt. Dabei ist es vorgesehen, mittels einer Druckerhöhungseinrichtung einen zusätzlichen Gasstrom in den Abgaskanal und vor dem Partikelfilter einzubringen. Als Druckerhöhungseinrichtung ist eine Sekundärluftpumpe vorgesehen, wie sie auch für die beschleunigte Aufheizung der Katalysatoren beim Start der Brennkraftmaschine verwendet wird. Die Schrift offenbart weiterhin, die Bestimmung der Beladung des Partikelfilters im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine durchzuführen. Die Sekundärluftpumpe kann elektrisch betrieben oder mit der Ausgangsseite eines Turboladers verbunden sein. Nachteilig dabei ist, dass durch die von außen in den Abgaskanal eingebrachte Luft die in dem Abgasnachbehandlungssystem angeordneten Katalysatoren und Sensoren abkühlt, wodurch deren Einsatzfähigkeit vorübergehend eingeschränkt werden kann. Um nach einer Bestimmung der Beladung des Partikelfilters wieder eine korrekte Messung mit den Sensoren, beispielsweise vorgesehener Lambda-Sonden, durchführen zu können bzw. die Konvertierungsfähigkeit der Katalysatoren wieder vollständig herzustellen kann es erforderlich sein, die Temperatur der Bauteile zunächst wieder auf die erforderliche Betriebstemperatur anzuheben. Dies führt zu einem zusätzlichen Kraftstoffverbrauch. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der Anreicherung des Abgaspfades und den darin angeordneten Katalysatoren mit Sauerstoff durch die eingebrachte Luft. Auch diese muss vor einem regulären Betrieb der Brennkraftmaschine und des Abgasnachbehandlungssystems wieder ausgetrieben werden, wozu zusätzlicher Kraftstoff erforderlich ist. From the DE 10 2011 002 438 A1 For example, a method and an apparatus for determining the loading of a particulate filter in an extended range of operating states of an upstream internal combustion engine are known. It is provided to introduce by means of a pressure increasing device an additional gas flow in the exhaust duct and in front of the particulate filter. As a pressure increasing device, a secondary air pump is provided, as it is also used for the accelerated heating of the catalysts at the start of the internal combustion engine. The document further discloses to carry out the determination of the loading of the particulate filter in the overrun mode of the internal combustion engine. The secondary air pump may be electrically operated or connected to the output side of a turbocharger. The disadvantage here is that cooled by the introduced from the outside into the exhaust duct air cools the arranged in the exhaust aftertreatment system catalysts and sensors, whereby their operational capability can be temporarily restricted. In order to carry out a correct measurement with the sensors, for example provided lambda probes again after a determination of the loading of the particulate filter or to completely restore the conversion capability of the catalysts, it may be necessary to restore the temperature of the components back to the first raise required operating temperature. This leads to additional fuel consumption. Another disadvantage arises from the enrichment of the exhaust path and the catalysts arranged therein with oxygen by the introduced air. Again, this must be expelled before a regular operation of the internal combustion engine and the exhaust aftertreatment system, including additional fuel is required.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine genaue Bestimmung der Beladung eines Partikelfilters ermöglicht und dabei die Betriebsbereitschaft des Abgasnachbehandlungssystems aufrecht erhält.It is an object of the invention to provide a method which allows an accurate determination of the loading of a particulate filter while maintaining the operational readiness of the exhaust aftertreatment system.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine dafür geeignete Steuereinrichtung bereitzustellen.It is a further object of the invention to provide a suitable control device.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass während der Messphase der Gasstrom in einem geschlossenen Kreislauf geleitet wird und dass der geschlossene Kreislauf zumindest aus einem Abschnitt der Luftzuführung, aus der Brennkraftmaschine und/oder einer Hochdruck-Abgasrückführung, aus zumindest einem Abschnitt des Abgaskanals mit dem Partikelfilter und aus einer Niederdruck-Abgasrückführung gebildet ist. In dem geschlossenen Kreislauf kann ein für die genaue Bestimmung der Beladung des Partikelfilters geeigneter Gasstrom geführt und durch den Partikelfilter geleitet werden, ohne dass von außen zusätzliches Gas, insbesondere zusätzliche Luft, angesaugt wird. Dadurch wird eine übermäßige Auskühlung der durchströmten Bauteile durch angesaugte kalte Luft vermieden. Dies betrifft insbesondere den Partikelfilter sowie in dem Abgasnachbehandlungssystem angeordnete Katalysatoren und Abgassensoren, beispielsweise Lambdasonden. Die Betriebstemperatur der Bauteile wird erhalten, sodass sie unmittelbar nach der Messphase voll einsatzbereit sind. Auch wird durch den geschlossenen Kreislauf eine übermäßige Abkühlung der Brennkraftmaschine vermieden. Dies gilt insbesondere, wenn der Gasstrom vollständig oder zumindest teilweise durch die parallel zur Brennkraftmaschine angeordnete Hochdruck-Abgasrückführung geleitet wird. Nach der Messphase muss somit keine Energie zum Aufheizen der Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems bzw. der Brennkraftmaschine aufgebracht werden, wodurch sich der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine reduziert. Da dem Gasstrom von außen keine zusätzliche Luft zugeführt wird, kann eine Anreicherung des Abgaspfades mit Sauerstoff weitestgehend vermieden werden. Dies gilt vor allem für die in dem Abgasnachbehandlungssystem angeordneten Katalysatoren. Es muss somit nach einer Messphase zur Bestimmung der Beladung des Partikelfilters keine Betriebsphase der Brennkraftmaschine vorgesehen werden, in welcher der Sauerstoff aus dem Abgaspfad, insbesondere aus den Katalysatoren, ausgetrieben wird. Dadurch kann der Energieverbrauch der Brennkraftmaschine gering gehalten werden.The object of the invention is achieved in that during the measurement phase of the gas stream is passed in a closed circuit and that the closed circuit from at least a portion of the air supply, from the internal combustion engine and / or high-pressure exhaust gas recirculation, from at least a portion of the exhaust passage the particulate filter and a low-pressure exhaust gas recirculation is formed. In the closed circuit, a suitable for the accurate determination of the loading of the particulate filter gas flow can be guided and passed through the particulate filter, without additional gas from the outside, in particular additional air, is sucked. As a result, excessive cooling of the components flowed through by sucked cold air is avoided. This relates in particular to the particulate filter as well as in the exhaust aftertreatment system arranged catalysts and exhaust gas sensors, such as lambda probes. The operating temperature of the components is maintained so that they are fully operational immediately after the measurement phase. Also, excessive cooling of the internal combustion engine is avoided by the closed circuit. This is especially true when the gas flow is completely or at least partially passed through the arranged parallel to the engine high-pressure exhaust gas recirculation. After the measurement phase, therefore, no energy has to be applied to heat the components of the exhaust aftertreatment system or the internal combustion engine, whereby the fuel consumption of the internal combustion engine is reduced. Since the gas flow from the outside no additional air is supplied, an enrichment of the exhaust gas path with oxygen can be largely avoided. This is especially true for the catalysts arranged in the exhaust aftertreatment system. It must therefore be provided after a measurement phase for determining the loading of the particulate filter no operating phase of the internal combustion engine, in which the oxygen is expelled from the exhaust path, in particular from the catalysts. As a result, the energy consumption of the internal combustion engine can be kept low.

Ist es vorgesehen, dass der Gasstrom oder ein Teil des Gasstroms in dem geschlossenen Kreislauf durch einen elektrisch unterstützten Turbolader oder einen elektrisch angetriebenen Verdichter erzeugt wird, so kann ein so großer Volumenstrom durch den Partikelfilter erzeugt werden, dass eine genaue Bestimmung der Rußbeladung aus dem Differenzdruck über dem Partikelfilter bzw. dem Druck vor dem Partikelfilter durchgeführt werden kann. Damit kann eine zu hohe Beladung des Partikelfilters sicher verhindert werden, welche dazu führen könnte, dass die Brennkraftmaschine bei einer höheren Lastanforderung die Motorleistung nicht mehr erbringen kann, da Abgas aufgrund des zu hohen Abgasgegendrucks in die Brennkraftmaschine zurückgeführt wird. Weiterhin werden durch eine zu hohe Beladung des Partikelfilters mögliche Zündaussetzer vermieden. Auch wird verhindert, dass die Brennkraftmaschine wegen des zu hohen Abgasgegendrucks nicht mehr in Arbeitsbereiche geführt werden kann, die zur Regeneration des Partikelfilters erforderlich sind. Durch die genaue Bestimmung der Beladung des Partikelfilters wird auch eine zu frühe Regeneration des Partikelfilters verhindert. Vorzeitige Regenerationszyklen, welche zu einer schnelleren Alterung des Partikelfilters sowie zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führen, werden so vermieden.If it is provided that the gas flow or a part of the gas flow in the closed circuit is generated by an electrically assisted turbocharger or an electrically driven compressor, then such a large volume flow through the particulate filter can be generated that an accurate determination of the soot load from the differential pressure can be performed over the particulate filter or the pressure in front of the particulate filter. Thus, too high a load of the particulate filter can be reliably prevented, which could lead to the engine at a higher load requirement, the engine power can no longer provide, since exhaust gas is returned due to the excessive exhaust back pressure in the engine. Furthermore, possible misfires are avoided by excessive loading of the particulate filter. It is also prevented that the internal combustion engine can not be performed in work areas due to the excessive exhaust gas back pressure, which are required for the regeneration of the particulate filter. By accurately determining the loading of the particulate filter too early regeneration of the particulate filter is prevented. Premature regeneration cycles, which lead to a faster aging of the particulate filter and to increased fuel consumption, are thus avoided.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Bestimmung des Differenzdrucks oder des absoluten Drucks bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine und/oder im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine. Es kann dann, insbesondere durch einen elektrisch betriebenen Verdichter bzw. einen elektrisch unterstützten Turbolader, ein konstant hoher Volumenstrom durch den Partikelfilter getrieben werden, wodurch ausreichend hohe und wenig schwankende Messwerte für die Beladungserkennung erreicht werden können. Das Verfahren kann bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einer vorher festgestellten Häufigkeit ausreichend hoher Volumenströme bei jedem oder bei einer Teilmenge von Steuergeräte-Nachlauf-Phasen durchgeführt werden. Das Verfahren kann weiterhin bei einem stehenden Fahrzeug als auch bei einem fahrenden Fahrzeug bei stehendem Motor während eines Segelbetriebs oder beim elektrischen Fahren angewendet werden. Ebenfalls ist es möglich, die Messung im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine durchzuführen, bei welchem der Brennkraftmaschine kein Kraftstoff zugeführt wird, der elektrisch angetriebene Verdichter oder der elektrisch unterstützte Turbolader jedoch elektrisch angetrieben werden.In a preferred embodiment of the invention, the determination of the differential pressure or the absolute pressure takes place when the internal combustion engine is switched off and / or in the overrun mode of the internal combustion engine. It can then be driven through the particulate filter, in particular by an electrically operated compressor or an electrically assisted turbocharger, a constantly high volume flow, whereby sufficiently high and little fluctuating measured values for the load detection can be achieved. When the internal combustion engine is switched off, the method can be carried out as a function of a previously established frequency of sufficiently high volume flows for each or a subset of control unit overrun phases. The method may further be applied to a stationary vehicle as well as a running vehicle with the engine stopped during sailing or electric driving. It is also possible to carry out the measurement in the overrun mode of the internal combustion engine, in which no fuel is supplied to the internal combustion engine, but the electrically driven compressors or the electrically assisted turbocharger are electrically driven.

Zur Ausbildung des geschlossenen Kreislaufes für den Gasstrom kann es vorgesehen sein, dass die Ein- und Auslassventile der Brennkraftmaschine während der Messphase zumindest zeitweise gleichzeitig geöffnet oder teilgeöffnet werden und/oder dass ein in der Hochdruck-Abgasrückführung angeordnetes Hochdruck-Abgasrückführungsventil geöffnet wird und dass in der Niederdruck-Abgasrückführung ein Niederdruck-Abgasrückführungsventil geöffnet wird. Der Gasstrom wird so über die Brennkraftmaschine, die Hochdruck-Abgasrückführung oder anteilig über beide von der Luftzuführung zu dem Abgaskanal geleitet. Zurück wird der Gasstrom über die Niederdruck-Abgasrückführung gelenkt. To form the closed circuit for the gas flow, it may be provided that the intake and exhaust valves of the internal combustion engine are at least temporarily opened or partially opened simultaneously during the measurement phase and / or that a high-pressure exhaust gas recirculation valve arranged in the high-pressure exhaust gas recirculation is opened and the low-pressure exhaust gas recirculation a low-pressure exhaust gas recirculation valve is opened. The gas stream is passed via the internal combustion engine, the high-pressure exhaust gas recirculation or proportionately via both of the air supply to the exhaust duct. Back the gas flow is directed via the low-pressure exhaust gas recirculation.

Ein geschlossener Gaskreislauf, bei dem kein Gas, insbesondere keine Luft, von außen zugeführt wird, kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass während der Messphase eine in einer Luftzuführung angeordnete Frischluftdrossel und eine in dem Abgaskanal angeordnete Abgasklappe geschlossen werden. Eine verstärkte Auskühlung der in dem Kreislauf angeordneten Komponenten sowie eine Anreicherung mit Sauerstoff kann so wirksam vermieden werden.A closed gas cycle, in which no gas, in particular no air, is supplied from the outside, can advantageously be achieved by closing a fresh air throttle arranged in an air feed and an exhaust gas flap arranged in the exhaust gas duct during the measurement phase. An increased cooling of the components arranged in the circuit as well as an enrichment with oxygen can thus be effectively avoided.

Entsprechend einer Ausführungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass während der Messphase die in der Luftzuführung angeordnete Frischluftdrossel geschlossen wird und dass ein zwischen dem Abgaskanal und der Niederdruck-Abgasrückführung angeordnetes Umschaltventil derart geschaltet wird, dass der Gasstrom in die Niederdruck-Abgasrückführung geleitet wird. Auch mit dieser Anordnung kann ein geschlossener Gaskreislauf erreicht werden, dem keine Luft von außen zugeführt wird.According to an embodiment variant of the invention, it can be provided that the fresh air throttle arranged in the air supply is closed during the measurement phase and that a switching valve arranged between the exhaust gas channel and the low-pressure exhaust gas recirculation is switched such that the gas flow is directed into the low-pressure exhaust gas recirculation. Also with this arrangement, a closed gas cycle can be achieved, to which no air is supplied from the outside.

Zur möglichst genauen Bestimmung des Volumenstroms durch den Partikelfilter kann es vorgesehen sein, dass während der Messphase der Luftmassenstrom oder eine mit dem Luftmassenstrom korrelierende Kenngröße ermittelt und bei der Bestimmung der Beladung des Partikelfilters berücksichtigt wird. Bei bekannten Brennkraftmaschinen mit einer Niederdruck-Abgasrückführung ist es jedoch üblicherweise vorgesehen, dass die Niederdruck-Abgasrückführung in Strömungsrichtung der angesaugten Frischluft nach einem in der Luftzuführung angeordneten Luftmassenmesser in die Luftzuführung mündet. Der Luftmassenmesser befindet sich somit während der Messphase nicht in dem geschlossenen Gaskreislauf. Um dennoch eine genaue Bestimmung des Luftmassenstroms oder einer damit korrelierenden Kenngröße zu ermöglichen kann es vorgesehen sein, dass der Luftmassenstrom oder die damit korrelierende Kenngröße aus der Drehzahl des elektrisch unterstützten Turboladers oder des elektrisch angetriebenen Verdichters und dem Druck vor und nach dem elektrisch unterstützten Turbolader oder dem elektrisch angetriebenen Verdichter oder aus dem elektrischen Leistungsbedarf und der Drehzahl des elektrisch unterstützten Turboladers oder des elektrisch angetriebenen Verdichters oder aus dem elektrischen Leistungsbedarf des elektrisch unterstützten Turboladers oder des elektrisch angetriebenen Verdichters und dem Druck vor und nach dem elektrisch unterstützten Turbolader oder dem elektrisch angetriebenen Verdichter oder aus dem elektrischen Leistungsbedarf und der Drehzahl des elektrisch unterstützten Turboladers oder des elektrisch angetriebenen Verdichters und dem Druck vor und nach dem elektrisch unterstützten Turbolader oder dem elektrisch angetriebenen Verdichter oder aus einem Druckabfall über einem innerhalb des geschlossenen Kreislaufes vorgesehenen Bauteils ermittelt wird.For the most accurate determination of the volume flow through the particle filter, it may be provided that during the measurement phase, the air mass flow or a characteristic correlating with the air mass flow is determined and taken into account in the determination of the loading of the particulate filter. In known internal combustion engines with a low-pressure exhaust gas recirculation, however, it is usually provided that the low-pressure exhaust gas recirculation flows in the direction of flow of the intake fresh air to a arranged in the air supply air mass meter in the air supply. The air mass meter is thus not in the closed gas cycle during the measuring phase. Nevertheless, in order to enable a precise determination of the air mass flow or a characteristic correlating therewith, it may be provided that the air mass flow or the parameter correlating therewith is determined from the rotational speed of the electrically assisted turbocharger or the electrically driven compressor and the pressure before and after the electrically assisted turbocharger or the electrically driven compressor, or the electrical power demand and speed of the electrically assisted turbocharger or the electrically driven compressor, or the electrical power requirements of the electrically assisted turbocharger or the electrically driven compressor and the pressure before and after the electrically assisted turbocharger or the electrically driven compressor or from the electrical power requirement and the speed of the electrically assisted turbocharger or the electrically driven compressor and the pressure before and after the electrical Ch a supported turbocharger or the electrically driven compressor or from a pressure drop over a provided within the closed circuit component is determined.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung zur Bestimmung der Beladung eines Partikelfilters im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine gelöst, die zur Durchführung mindestens folgender Schritte ausgebildet ist:

– Erkennung einer Drehzahl von null oder eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine,
– Schließen einer Frischluftdrossel und einer Abgasklappe,
– Öffnen eines Hochdruck-Abgasrückführungsventils einer Hochdruck-Abgasrückführung und/oder zumindest teilweises Öffnen der Ein- und Auslassventile der Brennkraftmaschine,
– Öffnen eines Niederdruck-Abgasrückführungsventils eine Niederdruck-Abgasrückführung,
– Ansteuerung eines elektrisch unterstützen Turboladers oder eines in einer Luftzuführung der Brennkraftmaschine angeordneten, elektrisch angetriebenen Verdichters,
– Ermittlung des Differenzdruckes über dem Partikelfilter oder des absoluten Druckes vor dem Partikelfilter,
– Bestimmung der Beladung des Partikelfilters aus zumindest dem Differenzdruck oder dem absoluten Druck vor dem Partikelfilter.

The object of the invention is further achieved by a control device for determining the loading of a particle filter in the exhaust gas passage of an internal combustion engine, which is designed to carry out at least the following steps:

Detection of a speed of zero or a coasting operation of the internal combustion engine,
Closing a fresh air throttle and an exhaust gas flap,
Opening of a high-pressure exhaust gas recirculation valve of a high-pressure exhaust gas recirculation and / or at least partial opening of the intake and exhaust valves of the internal combustion engine,
Opening a low-pressure exhaust gas recirculation valve, a low-pressure exhaust gas recirculation,
Activating an electrically assisted turbocharger or an electrically driven compressor arranged in an air feed of the internal combustion engine,
Determination of the differential pressure across the particulate filter or the absolute pressure upstream of the particulate filter,
- Determining the loading of the particulate filter from at least the differential pressure or the absolute pressure upstream of the particulate filter.

Die Steuereinrichtung ermöglicht die Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens. Dabei wird der geschlossene Gaskreislauf durch das Schließen der Frischluftdrossel und der Abgasklappe und das Öffnen des Hochdruck-Abgasrückführungsventils sowie des Niederdruck-Abgasrückführungsventils gebildet. Alternativ oder zusätzlich zu der Gasführung über die Hochdruck-Abgasrückführung kann auch die Brennkraftmaschine in den geschlossenen Gaskreislauf eingeschlossen werden. Dazu werden bei Brennkraftmaschinen mit variablem Ventiltrieb die Ein- und Auslassventile zumindest teilweise und überlappend geöffnet. Der Gasstrom selbst wird durch den elektrisch unterstützten Turbolader, welcher dazu elektromotorisch angetrieben wird, oder den elektrisch angetriebenen Verdichter erzeugt. Beide sind jeweils innerhalb des geschlossenen Kreislaufes angeordnet, sodass ein Gasstrom erzeugt wird, ohne dass Gas, insbesondere Luft, von außen angesaugt werden muss. Eine Auskühlung der in dem geschlossenen Kreislauf angeordneten Komponenten und Bauteile kann so vermieden oder zumindest verringert werden. Weiterhin kann eine Anreicherung der Komponenten des Abgastrakts, insbesondere der darin angeordneten Katalysatoren, vermieden werden. Da die Brennkraftmaschine während der Messphase nicht in Betrieb ist, kann ein gleichmäßiger, nicht pulsierender Gasstrom erzeugt werden. Dadurch können Messwertschwankungen bei der Bestimmung des Drucks vermieden werden, wodurch die Genauigkeit bei der Bestimmung der Beladung des Partikelfilters verbessert wird. Sowohl der elektrisch unterstützte Turbolader als auch der elektrisch angetriebene Verdichter sind dazu ausgelegt, einen hohen Gasvolumenstrom zu erzeugen, der eine genaue Bestimmung des Drucks und damit eine genaue Bestimmung der Beladung des Partikelfilters ermöglicht.The control device makes it possible to carry out the method described above. In this case, the closed gas cycle is formed by the closing of the fresh air throttle and the exhaust valve and the opening of the high-pressure exhaust gas recirculation valve and the low-pressure exhaust gas recirculation valve. As an alternative or in addition to the gas guidance via the high-pressure exhaust gas recirculation, the internal combustion engine can also be enclosed in the closed gas circulation. For this purpose, the intake and exhaust valves are opened at least partially and overlapping in internal combustion engines with variable valve train. The gas flow itself is through the electrically assisted turbocharger, which is driven by an electric motor, or the electrically driven Compressor generated. Both are each arranged within the closed circuit, so that a gas flow is generated without gas, in particular air, has to be sucked from the outside. A cooling of the arranged in the closed circuit components and components can be avoided or at least reduced. Furthermore, an enrichment of the components of the exhaust gas tract, in particular of the catalysts arranged therein, can be avoided. Since the internal combustion engine is not in operation during the measurement phase, a uniform, non-pulsating gas flow can be generated. As a result, measurement fluctuations in the determination of the pressure can be avoided, whereby the accuracy in the determination of the loading of the particulate filter is improved. Both the electrically assisted turbocharger and the electrically driven compressor are designed to generate a high volume of gas flow that allows accurate determination of pressure and thus accurate determination of the particulate filter loading.

Ist kein Sensor zur Bestimmung des Luftmassenstroms oder eine damit korrelierenden Kenngröße innerhalb des geschlossenen Kreislaufes angeordnet, so kann es vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Steuereinrichtung als Kennwert eine Drehzahl des elektrisch unterstützten Turboladers oder des elektrisch angetriebenen Verdichters und/oder ein Druck vor und nach einem Verdichter des elektrisch unterstützten Turboladers oder dem elektrisch angetriebenen Verdichter und/oder ein Leistungsbedarf des elektrisch unterstützten Turboladers oder des elektrisch angetriebenen Verdichters zugeführt ist und dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den Luftmassenstrom oder eine mit dem Luftmassenstrom korrelierende Kenngröße anhand eines der Kennwerte oder einer Kombination der Kennwerte zu ermitteln und bei der Bestimmung der Beladung des Partikelfilters zu berücksichtigen. If no sensor for determining the air mass flow or a parameter correlating therewith is disposed within the closed circuit, it can be advantageously provided that the control device has a rotational speed of the electrically assisted turbocharger or the electrically driven compressor as characteristic value and / or a pressure before and after one Compressor of the electrically assisted turbocharger or the electrically driven compressor and / or a power requirement of the electrically assisted turbocharger or the electrically driven compressor is supplied and that the control device is adapted to the air mass flow or a correlation with the air mass flow characteristic using one of the characteristics or a combination to determine the characteristic values and to take into account when determining the loading of the particulate filter.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the figure. It shows:

1 eine Brennkraftmaschine mit einer Luftzuführung und einem Abgassystem. 1 an internal combustion engine with an air supply and an exhaust system.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Brennkraftmaschine 10 mit einer Luftzuführung 20 und einem Abgassystem 30. Im Normalbetrieb ist der Brennkraftmaschine 10 über die Luftzuführung 20 Frischluft 21 zugeführt, wie dies durch einen Pfeil angedeutet ist. Entlang der Strömungsrichtung der Frischluft 21 sind ein Luftfilter 22, ein Luftmassenmesser 23 und eine Frischluftdrossel 24 angeordnet. Der Frischluftdrossel 24 nachgeschaltet sind ein Verdichter 51 eines Turboladers 50 und ein Ladeluftkühler 27 vorgesehen. Im Anschluss an den Ladeluftkühler 27 sind ein elektrisch angetriebener Verdichter 25 und in einem dazu parallel verlaufenden Bypass eine Bypass-Klappe 26 angeordnet. Die Luftkanäle sind nach dem elektrisch angetriebenen Verdichter 25 und der Bypass-Klappe 26 wieder zusammengeführt und der Brennkraftmaschine 10 zugeführt. Abgas 36 der Brennkraftmaschine 10 ist entlang eines Abgaskanals 35 des Abgassystems 30 abgeführt. In Strömungsrichtung des Abgases 36 sind eine Abgasturbine 52 des Turboladers 50, ein Oxidations-Katalysator 31, ein Partikelfilter 32 mit einem parallel dazu angeordneten Differenzdrucksensor 33 sowie eine Abgasklappe 34 angeordnet. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 10 with an air supply 20 and an exhaust system 30 , In normal operation, the internal combustion engine 10 over the air supply 20 fresh air 21 fed, as indicated by an arrow. Along the flow direction of the fresh air 21 are an air filter 22 , an air mass meter 23 and a fresh air throttle 24 arranged. The fresh air throttle 24 Downstream are a compressor 51 a turbocharger 50 and a charge air cooler 27 intended. After the intercooler 27 are an electrically driven compressor 25 and in a parallel bypass a bypass flap 26 arranged. The air ducts are after the electrically driven compressor 25 and the bypass flap 26 reunited and the internal combustion engine 10 fed. exhaust 36 the internal combustion engine 10 is along an exhaust duct 35 the exhaust system 30 dissipated. In the flow direction of the exhaust gas 36 are an exhaust gas turbine 52 of the turbocharger 50 , an oxidation catalyst 31 , a particle filter 32 with a differential pressure sensor arranged parallel thereto 33 as well as an exhaust flap 34 arranged.

Zwischen dem Abgaskanal 35 und der Luftzuführung 20 ist eine Hochdruck-Abgasrückführung 70 vorgesehen. Die Hochdruck-Abgasrückführung 70 verbindet den Abgaskanal 35, ausgehend von seinem Hochdruckbereich unmittelbar nach der Brennkraftmaschine 10, mit der Luftzuführung 20 vor der Brennkraftmaschine 10. Entlang der Hochdruck-Abgasrückführung 70 sind ein Hochdruck-Abgasrückführungskühler 71 und ein Hochdruck-Abgasrückführungsventil 72 vorgesehen. Between the exhaust duct 35 and the air supply 20 is a high pressure exhaust gas recirculation 70 intended. The high pressure exhaust gas recirculation 70 connects the exhaust duct 35 , Starting from its high pressure area immediately after the internal combustion engine 10 , with the air supply 20 in front of the internal combustion engine 10 , Along the high-pressure exhaust gas recirculation 70 are a high pressure exhaust gas recirculation cooler 71 and a high pressure exhaust gas recirculation valve 72 intended.

Die von dem Abgas 36 angetriebene Abgasturbine 52 ist mit dem Verdichter 51 des Turboladers 50 gekoppelt. Der Verdichter 51 kann so die der Brennkraftmaschine 10 zugeführte Frischluft verdichten. Optional ist an dem Turbolader 50 eine gestrichelt gezeichnete Motor-Generator-Einheit MGU-H 53 zu einem zusätzlichen elektrischen Antrieb des Turboladers 50 oder zur Erzeugung von elektrischer Energie aus der Bewegungsenergie des Abgases 36 vorgesehen. The of the exhaust 36 driven exhaust gas turbine 52 is with the compressor 51 of the turbocharger 50 coupled. The compressor 51 so can the engine 10 compacting incoming fresh air. Optional is on the turbocharger 50 a dashed line motor-generator unit MGU-H 53 to an additional electric drive of the turbocharger 50 or for generating electrical energy from the kinetic energy of the exhaust gas 36 intended.

Eine Niederdruck-Abgasrückführung 60 verbindet den Abgaskanal 35 nach dem Partikelfilter 32 mit der Luftzuführung 20 vor dem Verdichter 51 des Turboladers 50. Entlang der Niederdruck-Abgasrückführung 60 sind ein Niederdruck-Abgasrückführungskühler 61 und ein Niederdruck-Abgasrückführungsventil 62 angeordnet. A low-pressure exhaust gas recirculation 60 connects the exhaust duct 35 after the particle filter 32 with the air supply 20 in front of the compressor 51 of the turbocharger 50 , Along the low-pressure exhaust gas recirculation 60 are a low-pressure exhaust gas recirculation cooler 61 and a low pressure exhaust gas recirculation valve 62 arranged.

Im Betrieb wird die der Brennkraftmaschine 10 zugeführten Frischluft 21 mit dem Luftfilter 22 gefiltert. Mit dem Luftmassenmesser 23 wird die Masse der Frischluft 21 bestimmt. Vorliegend ist der Luftmassenmesser 23 als Heißfilmluftmassensensor ausgeführt. Über die Niederdruck-Abgasrückführung 60 wird der Frischluft 21 ein Teilstrom des Abgases 36 beigemischt. Das so entstandene Luft-/Abgasgemisch wird durch den Verdichter 51 des Turboladers 50 verdichtet. Anschließend wird ihm über die Hochdruck-Abgasrückführung 70 ein weiterer Teilstrom des Abgases 36 beigemischt. Das gebildete Gasgemisch wird der Brennkraftmaschine 10 zugeführt. Der über die Niederdruck-Abgasrückführung 60 und die Hochdruck-Abgasrückführung 70 rückgeführte Abgasstrom kann jeweils über das Niederdruck-Abgasrückführungsventil 62 und das das Hochdruck-Abgasrückführungsventil 72 gesteuert und über den NiederdruckAbgasrückführungskühler 61 bzw. den Hochdruck-Abgasrückführungskühler 71 gekühlt werden. In operation, that of the internal combustion engine 10 supplied fresh air 21 with the air filter 22 filtered. With the air mass meter 23 becomes the mass of fresh air 21 certainly. The present is the air mass meter 23 designed as a hot-film air mass sensor. About the low-pressure exhaust gas recirculation 60 gets the fresh air 21 a partial flow of the exhaust gas 36 added. The resulting air / exhaust gas mixture is passed through the compressor 51 of the turbocharger 50 compacted. Subsequently, he is informed about the high-pressure exhaust gas recirculation 70 another partial flow of the exhaust gas 36 added. The gas mixture formed becomes the internal combustion engine 10 fed. The about the low-pressure exhaust gas recirculation 60 and the high pressure exhaust gas recirculation 70 recirculated exhaust gas flow can each via the low-pressure exhaust gas recirculation valve 62 and that the high pressure exhaust gas recirculation valve 72 controlled and via the low pressure exhaust gas recirculation cooler 61 or the high-pressure exhaust gas recirculation cooler 71 be cooled.

Das in der Brennkraftmaschine 10 erzeugte Abgas 36 treibt über die Abgasturbine 52 den Turbolader 50 an und wird dabei auf ein niedrigeres Druckniveau entspannt. Der nachfolgende Oxidations-Katalysator 31 entfernt Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe aus dem Abgas 36. Anschließend werden mit dem Partikelfilter 32 Partikel aus dem Abgas 36 gefiltert. Mit dem Differenzdrucksensor 33 wird der Differenzdruck über dem Partikelfilter 32 gemessen. Dieser wird zur Auswertung an eine nicht gezeigte Steuereinrichtung geleitet. Alternativ kann der Differenzdruck auch mit zwei getrennten, vor und nach dem Partikelfilter 32 angeordneten Drucksensoren bestimmt werden oder über einen Drucksensor vor dem Partikelfilter 32 und einem berechneten modellierten Druck nach dem Partikelfilter 32.That in the internal combustion engine 10 generated exhaust gas 36 drives over the exhaust gas turbine 52 the turbocharger 50 and is thereby relaxed to a lower pressure level. The subsequent oxidation catalyst 31 removes carbon monoxide and hydrocarbons from the exhaust gas 36 , Subsequently, with the particle filter 32 Particles from the exhaust 36 filtered. With the differential pressure sensor 33 becomes the differential pressure across the particulate filter 32 measured. This is passed for evaluation to a control device, not shown. Alternatively, the differential pressure can also be with two separate, before and after the particulate filter 32 arranged pressure sensors can be determined or via a pressure sensor in front of the particle filter 32 and a calculated modeled pressure after the particulate filter 32 ,

Der elektrisch angetriebene Verdichter 25 gleicht Anfahrschwächen des Turboladers 50 (Turboloch) aus. Er sorgt nach Ansteuerung für einen spontanen Ladedruckaufbau. Dadurch wird eine leistungsorientierte Auslegung des konventionellen Turboladers 50 ermöglicht, wodurch eine deutliche Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine 10 erreicht werden kann. Der elektrisch angetriebene Verdichter 25 ist nach dem Ladeluftkühler 27 in die Ladeluftstrecke integriert. Ausschlaggebend für die Einbaulage ist die Reduzierung des zu verdichtenden Volumens nach dem elektrisch angetriebenen Verdichter 25. Die Luftführung des elektrisch angetriebenen Verdichters 25 wird mit Hilfe der Bypass-Klappe 26 geschaltet. Diese ist in der Ladeluftstrecke parallel im Bypass-Pfad positioniert. Ist der elektrisch angetriebene Verdichter 25 nicht aktiv, bleibt die Bypass-Klappe 26 geöffnet, um der Drosselwirkung des nicht angesteuerten elektrisch angetriebenen Verdichters 25 entgegenzuwirken. The electrically driven compressor 25 equals starting weaknesses of the turbocharger 50 (Turbo lag). It provides a spontaneous charge pressure build-up after activation. This is a performance-oriented design of the conventional turbocharger 50 allows, resulting in a significant increase in performance of the internal combustion engine 10 can be achieved. The electrically driven compressor 25 is after the intercooler 27 integrated into the charge air route. Decisive for the installation position is the reduction of the volume to be compressed after the electrically driven compressor 25 , The air duct of the electrically driven compressor 25 is using the bypass flap 26 connected. This is positioned parallel in the charge path in the bypass path. Is the electrically driven compressor 25 not active, the bypass flap remains 26 opened to the throttle effect of the non-driven electrically driven compressor 25 counteract.

Optional zu dem elektrisch angetriebenen Verdichter 25 kann auch die MotorGenerator-Einheit MGU-H 53 vorgesehen und mit dem Turbolader 50 gekoppelt sein. Im elektromotorischen Betrieb wird der Turbolader 50 von der Motor-Generator-Einheit MGU-H 53 angetrieben und verhält sich dann wie der zuvor beschriebene, elektrisch angetriebene Verdichter 25. Die Motor-Generator-Einheit MGU-H 53 kann, wie in 1 angedeutet, zwischen der Abgasturbine 52 und dem Verdichter 51 des Turboladers 50 angeordnet sein oder sie kann vor dem Verdichter 51 montiert und mit diesem verbunden sein. Optionally to the electrically driven compressor 25 can also be the motor generator unit MGU-H 53 provided and with the turbocharger 50 be coupled. In electromotive operation, the turbocharger 50 from the motor-generator unit MGU-H 53 driven and behaves then as the previously described, electrically driven compressor 25 , The motor-generator unit MGU-H 53 can, as in 1 indicated between the exhaust gas turbine 52 and the compressor 51 of the turbocharger 50 be arranged or she can before the compressor 51 mounted and connected to this.

Überschreitet die Beladung mit Ruß im Partikelfilter 32 eine bestimmte Grenze, wird über Eingriffe des Motormanagements der Ruß im Partikelfilter 32 abgebrannt. Zur Beladungsbestimmung des Rußes im Partikelfilter 32 wird dabei unter anderem der mit Hilfe des Differenzdrucksensors 33 über dem Partikelfilter 32 gemessene Differenzdruck verwendet. Dieser steigt mit steigender Beladung des Partikelfilters 32 sowie mit steigendem Abgasvolumenstrom an. Der Strömungswiderstand des Partikelfilters 32 setzt sich aus den Strömungswiderständen des als Filter verwendeten Monolithen, aus Beiträgen der aus den letzten Regenerationszyklen eingelagerten Asche und der neu angelagerten und zu bestimmenden Partikel zusammen. Insbesondere bei niedrigen Abgasmassenströmen ist der von den Partikeln bewirkte und nachzuweisende Anteil des Differenzdrucks sehr gering. Aus diesem Grund kann im Niedrig- oder Teillastbereich die Beladung des Partikelfilters 32 nur sehr ungenau bestimmt werden. Dies gilt insbesondere, da der Differenzdruck in Abhängigkeit von dem gepulsten Abgasausstoß der Brennkraftmaschine 10 pulsiert. Exceeds the load of soot in the particulate filter 32 a certain limit, is via intervention of the engine management of the soot in the particulate filter 32 burned down. To determine the loading of soot in the particle filter 32 Among other things, this is done with the help of the differential pressure sensor 33 above the particulate filter 32 used differential pressure. This increases with increasing loading of the particulate filter 32 and with increasing exhaust gas volume flow. The flow resistance of the particulate filter 32 is composed of the flow resistances of the monolith used as a filter, of contributions from the ash stored in the last regeneration cycles and of the newly deposited and to be determined particles. Especially at low exhaust gas mass flows caused by the particles and to be detected proportion of the differential pressure is very low. For this reason, in the low or partial load range, the loading of the particulate filter 32 be determined only very inaccurate. This applies in particular because the differential pressure as a function of the pulsed exhaust gas emission of the internal combustion engine 10 pulsates.

Daher ist es bekannt, beispielsweise über eine Sekundärluftpumpe Luft in den Abgaskanal 35 vor dem Partikelfilter 32 einzublasen. Dadurch wird ein gleichförmiger und hoher Gasstrom durch den Partikelfilter 32 erzeugt, der eine genaue Bestimmung des Differenzdrucks und damit des Beladungszustands des Partikelfilters 32 ermöglicht. Nachteilig werden dabei jedoch in dem Abgassystem 30 angeordnete Bauteile, vorliegend insbesondere der Oxidations-Katalysator 31, mit Sauerstoff angereichert. Ebenfalls werden die von der eingeblasenen Frischluft umspülten Bauteile ausgekühlt, sodass ihre Temperatur nach einer Bestimmung der Beladung des Partikelfilters 32 unterhalb der jeweils erforderlichen Betriebstemperatur liegen kann.Therefore, it is known, for example via a secondary air pump, air in the exhaust passage 35 in front of the particle filter 32 blow. This results in a uniform and high gas flow through the particulate filter 32 generates an accurate determination of the differential pressure and thus the loading state of the particulate filter 32 allows. However, it is disadvantageous in the exhaust system 30 arranged components, in this case in particular the oxidation catalyst 31 , enriched with oxygen. Likewise, the components washed by the injected fresh air are cooled down so that their temperature is determined after a determination of the loading of the particle filter 32 may be below the respective required operating temperature.

Erfindungsgemäß ist es daher vorgesehen, während einer Messphase zur Bestimmung des Beladungszustands des Partikelfilters 32 einen geschlossenen Kreislauf auszubilden, in dem der zur Erzeugung des Differenzdrucks über dem Partikelfilter 32 erforderliche Gasstrom zirkular geführt ist. Der geschlossene Kreislauf ist dazu von der Luftzuführung 20 über die Hochdruck-Abgasrückführung 70, den Abgaskanal 35 und die Niederdruck-Abgasrückführung 60 zurück zu der Luftzuführung 20 gebildet. Um einen solchen Kreislauf zu schalten, sind das Niederdruck-Abgasrückführungsventil 62 und das Hochdruck-Abgasrückführungsventil 72 geöffnet. Damit keine oder nur wenig Luft von außen in den Kreislauf gelangt werden die Frischluftdrossel 24 und die Abgasklappe 34 geschlossen. Ein innerhalb des so gebildeten, geschlossenen Kreislaufs erzeugter Gasstrom kann jetzt zirkular über die beiden Abgasrückführungen 60, 70 zwischen der Luftzuführung 20 und dem Abgassystem 30 strömen. Da dem geschlossenen Kreislauf von außen keine Luft zugeführt wird, wird ein übermäßiges Abkühlen der in den Kreislauf angeordneten Komponenten vermieden. Dies gilt insbesondere für in dem Abgassystem 30 angeordnete Filter, Katalysatoren und Abgassensoren, vorliegend dem Partikelfilter 32, dem Oxidations-Katalysator 31 sowie nicht dargestellten Lambdasonden. Dadurch wird während der Messphase zur Bestimmung der Beladung des Partikelfilters 32 die Betriebstemperatur der Komponenten und damit deren Betriebsbereitschaft erhalten.According to the invention, it is therefore provided during a measurement phase for determining the loading state of the particulate filter 32 form a closed circuit in which the for generating the differential pressure across the particulate filter 32 required gas flow is guided circularly. The closed circuit is from the air supply 20 via the high-pressure exhaust gas recirculation 70 , the exhaust duct 35 and the low pressure exhaust gas recirculation 60 back to the air supply 20 educated. To switch such a circuit, the low-pressure exhaust gas recirculation valve 62 and the high pressure exhaust gas recirculation valve 72 open. So that no or only little air from outside gets into the circuit, the fresh air throttle 24 and the exhaust flap 34 closed. A gas flow generated within the closed loop thus formed can now be cycled via the two exhaust gas recirculations 60 . 70 between the air supply 20 and the exhaust system 30 stream. Since no air is supplied to the closed circuit from the outside, excessive cooling of the components arranged in the circuit is avoided. this applies especially for in the exhaust system 30 arranged filters, catalysts and exhaust gas sensors, in this case the particulate filter 32 , the oxidation catalyst 31 as well as not shown lambda probes. This will during the measurement phase to determine the loading of the particulate filter 32 the operating temperature of the components and thus their operational readiness.

Alternativ oder parallel zu der Hochdruck-Abgasrückführung 70 kann auch die Brennkraftmaschine 10 Teil des geschlossenen Kreislaufes sein. Dazu werden bei Brennkraftmaschinen 10 mit variablem Ventiltrieb die Ein- und Auslassventile zumindest teilweise und überlappend geöffnet. Der Gasstrom kann so durch die Zylinderräume und die Ventile durch die Brennkraftmaschine 10 geführt werden. Dies gilt sowohl bei stehender Brennkraftmaschine 10 als auch im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 10.Alternatively or in parallel to the high-pressure exhaust gas recirculation 70 can also use the internal combustion engine 10 Be part of the closed circuit. These are used in internal combustion engines 10 with variable valve train the inlet and outlet valves open at least partially and overlapping. The gas flow can thus through the cylinder chambers and the valves by the internal combustion engine 10 be guided. This applies both when the internal combustion engine 10 as well as in overrun operation of the internal combustion engine 10 ,

Vorzugsweise wird der Gasstrom unter Nutzung des elektrischen Verdichters 25 oder eines Motorbetriebs des von der Motor-Generator-Einheit 53 elektrisch unterstützten Turboladers 50 erzeugt. Dadurch können während einer Messphase ein hoher und gleichmäßiger Volumenstrom und damit hohe und wenig schwankende Messwerte für die Druckdifferenz erhalten werden. Diese ermöglichen unter Berücksichtigung des Volumenstroms des durch den Partikelfilter 32 geleiteten Gases eine genaue Bestimmung der Beladung des Partikelfilters 32. Preferably, the gas stream is made using the electric compressor 25 or an engine operation of the engine-generator unit 53 Electrically assisted turbocharger 50 generated. As a result, during a measuring phase, a high and uniform volume flow and thus high and little fluctuating measured values for the pressure difference can be obtained. These allow taking into account the volume flow through the particle filter 32 Guided gas accurate determination of the loading of the particulate filter 32 ,

Prinzipbedingt ist der elektrisch angetriebene Verdichter 25 oder der elektrisch unterstützte Turbolader 50 während seines Motorbetriebs von dem Abgasstrom und damit von dem Betrieb der Brennkraftmaschine 10 entkoppelt. Beide können somit sowohl bei drehender als auch bei still stehender Brennkraftmaschine 10 betrieben werden. The principle is the electrically driven compressor 25 or the electrically assisted turbocharger 50 during its engine operation of the exhaust stream and thus of the operation of the internal combustion engine 10 decoupled. Both can thus both rotating and stationary engine 10 operate.

Der elektrisch angetriebene Verdichter 25 oder der elektrisch unterstützte Turbolader 50 werden erfindungsgemäß bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine betrieben. Dies kann sowohl bei stehendem Fahrzeug als auch bei fahrendem Fahrzeug (Segelbetrieb, elektrisches Fahren, Schubbetrieb) erfolgen. Die Häufigkeit der so durchgeführten Messungen kann in Abhängigkeit von der Häufigkeit ausreichend hoher Volumenströme im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 10 vorgegeben werden. Ebenfalls möglich ist es, bei jedem x-ten Steuergeräte-Nachlauf bzw. x erkannten Fahrzyklen eine solche Messung durchzuführen.The electrically driven compressor 25 or the electrically assisted turbocharger 50 are operated according to the invention with the internal combustion engine switched off. This can be done both when the vehicle is stationary and when the vehicle is moving (sailing, electric, overrun). The frequency of the measurements thus carried out can depend on the frequency of sufficiently high volume flows in normal operation of the internal combustion engine 10 be specified. It is also possible to carry out such a measurement at every xth control unit caster or x recognized driving cycles.

Wird ein Auszustand der Brennkraftmaschine 10 erkannt, so werden zunächst alle Klappen in der Luftzuführung 20 und im Abgassystem 30 geschlossen. Dies betrifft zumindest die Frischluftdrossel 24 und die Abgasklappe 34. Bei Abgassystemen 30 mit einem Umschaltventil am Eingang der Niederdruck-Abgasrückführung 60 wird dieses so geschaltet, dass der Gasstrom vollständig in die Niederdruck-Abgasrückführung 60 geleitet wird. Das Niederdruck-Abgasrückführungsventil 62 und das Hochdruck-Abgasrückführungsventil 72 werden geöffnet. Der elektrisch angetriebene Verdichter 25 oder der elektrisch unterstützte Turbolader 50 werden dann elektrisch betrieben. Vorteilhaft wird dabei eine möglichst hohe Drehzahl eingestellt, um einen hohen Volumenstrom zu erhalten. Alternativ oder zusätzlich zu dem geöffneten HochdruckAbgasrückführungsventil 72 können die Ein- und Auslassventile der Brennkraftmaschine 10 gleichzeitig geöffnet oder teilgeöffnet werden. Will be an off state of the internal combustion engine 10 recognized, so first all the flaps in the air supply 20 and in the exhaust system 30 closed. This concerns at least the fresh air throttle 24 and the exhaust flap 34 , For exhaust systems 30 with a change-over valve at the inlet of the low-pressure exhaust gas recirculation 60 this is switched so that the gas flow completely into the low-pressure exhaust gas recirculation 60 is directed. The low-pressure exhaust gas recirculation valve 62 and the high pressure exhaust gas recirculation valve 72 will be opened. The electrically driven compressor 25 or the electrically assisted turbocharger 50 are then operated electrically. Advantageously, the highest possible speed is set in order to obtain a high volume flow. Alternatively or in addition to the opened high pressure exhaust gas recirculation valve 72 can the intake and exhaust valves of the internal combustion engine 10 open at the same time or partially opened.

Der Luftmassenstrom oder eine damit korrelierende Kenngröße kann über

– die Drehzahl und den Druck vor und nach dem elektrischen Verdichter 25 oder dem Verdichter 51 des elektrisch unterstützten Turboladers 50 oder
– den elektrischen Leistungsbedarf und die Drehzahl des elektrischen Verdichters 25 oder des elektrisch unterstützten Turboladers 50 oder
– den elektrischen Leistungsbedarf und den Druck vor und nach dem elektrischen Verdichter 25 oder
– den Druck vor und nach dem Verdichter 51 des elektrisch unterstützten Turboladers 50 und dem elektrischen Leistungsbedarf des elektrisch unterstützten Turboladers 50 oder
– den elektrischen Leistungsbedarf und die Drehzahl und den Druck vor und nach dem elektrischen Verdichter 25 oder
– den elektrischen Leistungsbedarf und die Drehzahl des elektrisch unterstützten Turboladers 50 und den Druck vor und nach dem Verdichter 51 des elektrisch unterstützten Turboladers 50

bestimmt werden. The air mass flow or a correlating characteristic can over

- The speed and pressure before and after the electric compressor 25 or the compressor 51 of the electrically assisted turbocharger 50 or
- The electrical power consumption and the speed of the electric compressor 25 or the electrically assisted turbocharger 50 or
- The electrical power requirement and the pressure before and after the electric compressor 25 or
- the pressure before and after the compressor 51 of the electrically assisted turbocharger 50 and the electrical power requirements of the electrically assisted turbocharger 50 or
- The electrical power requirement and the speed and pressure before and after the electric compressor 25 or
- The electrical power requirement and the speed of the electrically assisted turbocharger 50 and the pressure before and after the compressor 51 of the electrically assisted turbocharger 50

be determined.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Luftmassenstrom oder die damit korrelierende Kenngröße über eine Differenzdruckmessung über einem der in dem geschlossenen Kreislauf angeordneten Bauelement mit bekanntem Strömungswiderstand erfolgen. Beispielsweise kann dazu eine Differenzdruckmessung über einem der Abgasrückführungskühler 61, 71 durchgeführt werden.Alternatively or additionally, the air mass flow or the parameter correlating therewith can be carried out via a differential pressure measurement over one of the components arranged in the closed circuit with known flow resistance. For example, to a differential pressure measurement over one of the exhaust gas recirculation cooler 61 . 71 be performed.

Durch den geschlossenen Gaskreislauf wird eine Auskühlung des Luft- und Abgaspfades vermieden. Ebenfalls wird eine Anreicherung des Abgaspfades mit den darin angeordneten Katalysatoren, vorliegend dem Oxidationskatalysator 31, verhindert. Erfolgt die Gasführung nicht oder nur teilweise durch die Brennkraftmaschine 10, so kann die Auskühlung der Brennkraftmaschine 10 weiter verringert werden.The closed gas circulation avoids cooling of the air and exhaust gas path. Likewise, an enrichment of the exhaust gas path with the catalysts arranged therein, in this case the oxidation catalyst 31 , prevented. If the gas supply is not or only partially by the internal combustion engine 10 , so can the cooling of the internal combustion engine 10 be further reduced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011002438 A1 [0007]

Claims

Method for determining the loading of a particulate filter ( 32 ) in the exhaust duct ( 35 ) an internal combustion engine ( 10 ), during which a gas flow through the particle filter ( 32 ), wherein during the measuring phase a differential pressure across the particulate filter ( 32 ) or an absolute pressure in front of the particle filter ( 32 ) and wherein the loading of the particulate filter ( 32 ) at least from the differential pressure or the absolute pressure before the particulate filter ( 32 ) is determined, characterized in that during the measurement phase, the gas stream is passed in a closed circuit and that the closed circuit at least from a portion of the air supply ( 20 ), from the internal combustion engine ( 10 ) and / or a high pressure exhaust gas recirculation ( 70 ), from a section of the exhaust duct ( 35 ) with the particle filter ( 33 ) and from a low-pressure exhaust gas recirculation ( 60 ) is formed.

A method according to claim 1, characterized in that the gas flow or a part of the gas flow in the closed circuit by an electrically assisted turbocharger ( 50 ) or an electrically driven compressor ( 25 ) is produced.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the determination of the differential pressure or of the absolute pressure when the internal combustion engine is switched off ( 10 ) and / or in overrun operation of the internal combustion engine ( 10 ) he follows.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet and outlet valves of the internal combustion engine ( 10 ) are at least temporarily opened or partially opened at the same time during the measuring phase and / or that a high-pressure exhaust gas recirculation system (in 70 ) arranged high-pressure exhaust gas recirculation valve ( 72 ) is opened and that in the low-pressure exhaust gas recirculation ( 60 ) a low-pressure exhaust gas recirculation valve ( 62 ) is opened.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that during the measuring phase, a in an air supply ( 20 ) arranged fresh air throttle ( 24 ) and one in the exhaust duct ( 35 ) arranged exhaust flap ( 34 ) getting closed.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that during the measuring phase, a in an air supply ( 20 ) arranged fresh air throttle ( 24 ) is closed and that between the exhaust duct ( 35 ) and the low-pressure exhaust gas recirculation ( 60 ) arranged switching valve is switched such that the gas flow into the low-pressure exhaust gas recirculation ( 60 ).

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that during the measurement phase, the air mass flow or a correlated with the air mass flow characteristic and determined in the determination of the loading of the particulate filter ( 32 ) is taken into account.

A method according to claim 7, characterized in that the air mass flow or the correlating characteristic from the speed of the electrically assisted turbocharger ( 50 ) or the electrically driven compressor ( 25 ) and the pressure before and after the electrically assisted turbocharger ( 50 ) or the electrically driven compressor ( 25 ) or from the electrical power requirement and the speed of the electrically assisted turbocharger ( 50 ) or the electrically driven compressor ( 25 ) or from the electrical power requirement of the electrically assisted turbocharger ( 50 ) or the electrically driven compressor ( 25 ) and the pressure before and after the electrically assisted turbocharger ( 50 ) or the electrically driven compressor ( 25 ) or from the electrical power requirement and the speed of the electrically assisted turbocharger ( 50 ) or the electrically driven compressor ( 25 ) and the pressure before and after the electrically assisted turbocharger ( 50 ) or the electrically driven compressor ( 25 ) or from a pressure drop over a provided within the closed circuit component is determined.

Control device for determining the loading of a particulate filter ( 32 ) in the exhaust duct ( 35 ) an internal combustion engine ( 10 ), which is designed to carry out at least the following steps: detection of a speed of zero or of a coasting operation of the internal combustion engine ( 10 ), - closing a fresh air throttle ( 24 ) and an exhaust flap ( 34 ), - opening a high-pressure exhaust gas recirculation valve ( 72 ) of a high-pressure exhaust gas recirculation ( 70 ) and / or at least partially opening the intake and exhaust valves of the internal combustion engine ( 10 ), - opening a low-pressure exhaust gas recirculation valve ( 62 ) a low-pressure exhaust gas recirculation ( 60 ), - control of an electrically assisted turbocharger ( 50 ) or one in an air supply ( 20 ) of the internal combustion engine ( 10 ), electrically driven compressor ( 25 ), - determination of the differential pressure above the particulate filter ( 32 ) or the absolute pressure before the particulate filter, - determination of the load of the particulate filter ( 32 ) of at least the differential pressure or the absolute pressure upstream of the particulate filter.

Control device according to claim 9, characterized in that the control device as characteristic value a speed of the electrically assisted Turbocharger ( 50 ) or the electrically driven compressor ( 25 ) and / or pressure before and after a compressor ( 51 ) of the electrically assisted turbocharger ( 50 ) or the electrically driven compressor ( 25 ) and / or a power requirement of the electrically assisted turbocharger ( 50 ) or the electrically driven compressor ( 25 ) and that the control device is designed to determine the air mass flow or a characteristic value correlating to the air mass flow on the basis of one of the characteristic values or a combination of the characteristic values and in determining the loading of the particulate filter ( 32 ).