DE102017108442A1

DE102017108442A1 - Verfahren zum Verringern der Erwärmung eines Partikelfilters während eines Regenerationsereignisses

Info

Publication number: DE102017108442A1
Application number: DE102017108442.8A
Authority: DE
Inventors: Ashish Kumar Naidu; Peter George Brittle
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2017-11-02
Also published as: CN107448261B; GB2549783B; US20170314446A1; CN107448261A; US10480380B2; GB2549783A; GB201607501D0

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verringern der Erwärmung eines Partikelfilters 15 während eines Regenerationsereignisses, wenn ein Motor 10, von der der Partikelfilter 15 einen Abgasstrom empfängt, aufgrund einer Freigabe des Fahrpedals verzögert, offenbart. Das Verfahren umfasst das Verwenden einer elektrischen Arbeitsmaschine 16, um eine Last auf den Motor 10 aufzubringen, und das Kompensieren der Zunahme der aufgebrachten Last durch das Vergrößern einer Motordrehmomentanforderung, wobei dadurch erfordert wird, dass dem Motor 10 Kraftstoff zugeführt wird. Der Kraftstoffstrom hat die Wirkung des Verringerns der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, das zu dem Partikelfilter 15 strömt, und dadurch des Verringerns der Intensität der Rußverbrennung innerhalb des Partikelfilters 15 und des Verringerns der Höchsttemperatur in dem Partikelfilter 15 während des Regenerationsereignisses.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Partikelfilter, der dafür ausgelegt ist, Abgas von einem Motor eines Kraftfahrzeugs zu empfangen, und insbesondere auf ein Verfahren zum Schützen eines Partikelfilters vor Überhitzung während eines Regenerationsereignisses, wenn der Motor aufgrund einer Freigabe des Fahrpedals verzögert.
Es ist wohlbekannt, einen Partikelfilter (PF) im Abgassystem eines Motors bereitzustellen, um Ruß aus dem Abgas zu filtern, das von dem Motor zur Atmosphäre strömt. Wenn der Motor ein Dieselmotor ist, wird ein derartiger Partikelfilter normalerweise als ein Dieselpartikelfilter oder 'DPF' bezeichnet.
Ein Partikelfilter (PF) kann während dessen, was als ein 'Kraftstoffschubabschaltungs'-Szenario bekannt ist, bei dem während eines Freigabeereignisses des Fahrpedals der Kraftstoff zum Motor eines Fahrzeugs abgestellt wird, um während der Verzögerung des Fahrzeugs Kraftstoff zu sparen, beschädigt werden. Falls die Kraftstoffzufuhr zum Motor abgestellt wird, wenn ein Rußverbrennungsprozess, der als ein 'Regenerationsereignis' bezeichnet wird, aktiv ist, wird der Prozentsatz des Sauerstoffs im Abgas, das zu dem Partikelfilter strömt, im hohen Maße erhöht. Diese Zunahme der Sauerstoffkonzentration verursacht oft, dass in dem Partikelfilter eine unkontrollierte Verbrennung auftritt, falls eine große Menge von Ruß in dem Partikelfilter verbleibt, die während des Regenerationsprozesses zu verbrennen ist.
Wenn die unkontrollierte Verbrennung auftritt, kann die Temperatur innerhalb des Partikelfilters auf mehr als 1000 °C ansteigen, wobei es möglich ist, dass der Partikelfilter Risse bekommt, das Partikelfiltersubstrat schmilzt oder der Katalysator-Washcoat, der vorhanden ist, um die Entfernung anderer regulierter Schadstoffe (HC, CO oder NOx) zu unterstützen, verschlechtert wird. In einem extremen Fall kann dieser Überhitzungszustand dazu führen, dass das Partikelfiltermaterial verbrennt, was zu einer thermischen Beschädigung der umgebenden Komponenten führen kann.
Eine Temperatur, die wahrscheinlich zu einer Beschädigung des Partikelfilters führt, ist eine unannehmbar hohe Temperatur, wobei der Partikelfilter als sich überhitzend betrachtet werden kann, wenn er einer derartigen Temperatur ausgesetzt ist.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zum Verringern einer übermäßigen Erwärmung eines Partikelfilters während eines Regenerationsereignisses, wenn ein Freigabeereignis des Fahrpedals aktiv ist, bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verringern der Erwärmung eines Partikelfilters, der angeschlossen ist, um Abgas von einem Motor eines Kraftfahrzeugs während eines Regenerationsereignisses zu empfangen, wenn eine Freigabe des Fahrpedals aktiv ist, bereitgestellt, wobei das Verfahren das Prüfen umfasst, ob ein Regenerationsereignis stattfindet und ob ein Freigabeereignis des Fahrpedals vorhanden ist, und, falls sowohl ein Regenerationsereignis stattfindet als auch ein Freigabeereignis des Fahrpedals vorhanden ist, das Verfahren das Verwenden einer aktiven Temperatursteuerung umfasst, um die Temperatur innerhalb des Partikelfilters während des Regenerationsereignisses durch das Betreiben einer antriebstechnisch mit dem Motor verbundenen elektrischen Arbeitsmaschine in einem Generatormodus, um eine Batterie des Kraftfahrzeugs zu laden, und durch das Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor zum Erzeugen eines Drehmoments, um die durch die elektrische Arbeitsmaschine auf den Motor aufgebrachte zusätzliche Last zu kompensieren, zu steuern, wobei der dem Motor zugeführte Kraftstoff eine Verringerung der Sauerstoffkonzentration des Abgasstroms zu dem Partikelfilter bewirkt.
Das Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor, um ein Drehmoment zu erzeugen, kann das Vergrößern der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge von null zu der Sollmenge, die erforderlich ist, um das Kompensationsdrehmoment zu erzeugen, umfassen.
Der Motor kann ein Direkteinspritz-Dieselmotor sein und der Partikelfilter kann ein Dieselpartikelfilter sein.
Das Verfahren kann ferner das Verwenden einer aktiven Temperatursteuerung während der Regeneration des Partikelfilters lediglich dann umfassen, falls eine ermittelte Abgastemperatur an einem Auslass aus dem Partikelfilter oder eine ermittelte Partikelfiltertemperatur ergibt, dass die Temperatur der Partikelfalle unannehmbar hoch ist.
Das Verfahren kann ferner das Verwenden eines Modells, um die Temperatur des Partikelfilters während des nächsten Regenerationsereignisses vorherzusagen, und das Verwenden einer aktiven Temperatursteuerung während des nächsten Regenerationsereignisses, falls die Vorhersage der Partikelfiltertemperatur durch das Modell ergibt, dass die Temperatur der Partikelfalle während des Regenerationsereignisses unannehmbar hoch sein wird, umfassen.
Die Vorhersage der Partikelfiltertemperatur während des nächsten Regenerationsereignisses kann durch ein Rußverbrennungsmodell bereitgestellt werden.
Die Temperatur kann unannehmbar hoch sein, falls sie sich über einer vorgegebenen Temperaturgrenze befindet.
Das Verfahren kann ferner das aktive Verringern des Ladezustands der Batterie vor einem Regenerationsereignis umfassen, falls sich der Ladezustand der Batterie über einem vorgegebenen Niveau befindet und eine Schätzung der aktuellen Rußbeladung des Partikelfilters ergibt, dass die Regeneration des Partikelfilters in der nahen Zukunft erforderlich sein wird.
Die Regeneration des Partikelfilters kann in der nahen Zukunft erforderlich sein, falls sich die Schätzung der aktuellen Rußbeladung des Partikelfilters über einer ersten Rußbeladungsgrenze befindet.
Die Schätzung der aktuellen Rußbeladung des Partikelfilters kann entweder auf einem Modell der Rußerzeugung seit dem letzten Regenerationsereignis oder auf einer Messung des Druckabfalls über dem Partikelfilter basieren.
Die elektrische Arbeitsmaschine kann ein integrierter Starter-Generator sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das einen Verbrennungsmotor, eine Batterie, eine elektrische Arbeitsmaschine, die antriebstechnisch mit dem Motor verbunden ist, eine Speichervorrichtung für elektrische Energie, die mit der elektrischen Arbeitsmaschine verbunden ist, einen Partikelfilter, der dafür ausgelegt ist, Abgas von dem Motor zu empfangen, und eine elektronische Steuereinheit, die dafür ausgelegt ist, den Motor und die elektrische Arbeitsmaschine zu steuern, aufweist, wobei die elektronische Steuereinheit dafür ausgelegt ist, zu prüfen, ob ein Regenerationsereignis stattfindet und ob ein Freigabeereignis des Fahrpedals vorhanden ist, wobei, falls sowohl ein Regenerationsereignis stattfindet als auch ein Freigabeereignis des Fahrpedals vorhanden ist, die elektronische Steuereinheit dafür ausgelegt ist, eine aktive Temperatursteuerung zu verwenden, um die Temperatur innerhalb des Partikelfilters während des Regenerationsereignisses durch das Betreiben der antriebstechnisch mit dem Motor verbundenen elektrischen Arbeitsmaschine in einem Generatormodus, um die Batterie des Kraftfahrzeugs zu laden, und durch das Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor, um ein Drehmoment zu erzeugen, um die durch die elektrische Arbeitsmaschine auf den Motor aufgebrachte zusätzliche Last zu kompensieren, zu steuern, wobei die Zunahme des dem Motor zugeführten Kraftstoffs eine Verringerung der Sauerstoffkonzentration des Abgasstroms zu dem Partikelfilter bewirkt.
Das Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor, um ein Drehmoment zu erzeugen, kann das Vergrößern der dem Motor zugeführten Kraftstoffmenge von null zu einer Sollmenge, die erforderlich ist, um das Kompensationsdrehmoment zu erzeugen, umfassen.
Der Motor kann ein Direkteinspritz-Dieselmotor sein und der Partikelfilter kann ein Dieselpartikelfilter sein.
Die elektronische Steuereinheit kann dafür ausgelegt sein, die aktive Temperatursteuerung während der Regeneration des Partikelfilters nur zu verwenden, falls eine ermittelte Abgastemperatur von einem Temperatursensor, der sich an einem Auslass aus dem Partikelfilter befindet, oder eine ermittelte Partikelfiltertemperatur von einem Temperatursensor, der sich innerhalb des Partikelfilters befindet, ergibt, dass die Temperatur der Partikelfalle unannehmbar hoch ist.
Die elektronische Steuereinheit kann ein Modell enthalten, um die Temperatur des Partikelfilters während des nächsten Regenerationsereignisses vorherzusagen, wobei die elektronische Steuereinheit dafür ausgelegt sein kann, die aktive Temperatursteuerung während des nächsten Regenerationsereignisses zu verwenden, falls die Vorhersage der Partikelfiltertemperatur durch das Modell ergibt, dass die Temperatur der Partikelfalle während des Regenerationsereignisses unannehmbar hoch sein wird.
Das Modell kann ein Rußverbrennungsmodell sein, das verwendet wird, um eine Vorhersage der Temperatur des Partikelfilters während des nächsten Regenerationsereignisses bereitzustellen.
Die Temperatur des Partikelfilters kann unannehmbar hoch sein, falls sie sich über einer vorgegebenen Temperaturgrenze befindet.
Die elektronische Steuereinheit kann ferner dafür ausgelegt sein, den Ladezustand der Batterie vor einem Regenerationsereignis aktiv zu verringern, falls sich der Ladezustand der Batterie über einem vorgegebenen Niveau befindet und eine Schätzung der aktuellen Rußbeladung des Partikelfilters ergibt, dass eine Regeneration des Partikelfilters in der nahen Zukunft erforderlich sein wird.
Die Regeneration des Partikelfilters kann in der nahen Zukunft erforderlich sein, falls sich die Schätzung der aktuellen Rußbeladung des Partikelfilters über einer ersten Rußbeladungsgrenze befindet.
Die Schätzung der aktuellen Rußbeladung des Partikelfilters kann entweder auf einem Modell der Rußerzeugung seit dem letzten Regenerationsereignis, das in der elektronischen Steuereinheit gespeichert ist, oder einer Messung des Druckabfalls über dem Partikelfilter basieren.
Der Druckabfall kann auf Daten basieren, die der elektronischen Steuereinheit von einem Drucksensor, der sich stromaufwärts des Partikelfilters befindet, und einem Drucksensor, der sich stromabwärts des Partikelfilters befindet, zugeführt werden.
Die elektrische Arbeitsmaschine kann ein integrierter Starter-Generator sein.
Das Fahrzeug kann ein Mild-Hybridfahrzeug sein.
Die Erfindung wird nun beispielhaft bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine schematische graphische Darstellung eines Kraftfahrzeugs ist, das gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung aufgebaut ist;
2a ein erster Abschnitt eines detaillierten Ablaufplans eines Verfahrens gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist;
2b ein zweiter Abschnitt des detaillierten Ablaufplans des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist;
3 eine zusammengesetzte Graphik ist, die eine Beziehung zwischen der Temperatur und der Zeit für einen DPF während eines Freigabeereignisses des Fahrpedals, während eine Regeneration stattfindet, und die Beziehung zwischen der Sauerstoffkonzentration und der Zeit für dasselbe Ereignis gemäß dem Stand der Technik zeigt;
4 eine zusammengesetzte Graphik ist, die eine Beziehung zwischen der Temperatur und der Zeit für einen DPF während eines Freigabeereignisses des Fahrpedals, während eine Regeneration stattfindet, gemäß dieser Erfindung und die Beziehung zwischen der Sauerstoffkonzentration und der Zeit für dasselbe Ereignis zeigt; und
5 eine schematische Graphik ist, die die Beziehung zwischen der Rußbeladung und der Zeit für einen DPF während eines Zeitraums, in dem ein Regenerationsereignis stattfindet, zeigt.
In 1 ist ein Mild-Hybridkraftfahrzeug 5 gezeigt, das vier Straßenräder 6, ein Direkteinspritz-Dieselmotor 10 und eine elektronische Steuereinheit 20 aufweist.
Der Motor 10 ist dafür ausgelegt, Luft durch einen Einlass 11 zu erhalten, wobei, obwohl dies nicht gezeigt ist, der Luftstrom zum Motor 10 in den meisten Fällen durch einen Lader oder einen Turbolader komprimiert wird, bevor sie in den Motor 10 strömt, um den Wirkungsgrad des Motors 10 zu erhöhen.
Das Abgas von dem Motor 10 strömt durch einen ersten oder stromaufwärts angeordneten Abschnitt 12 eines Abgassystems zu einem Partikelfilter in der Form eines Dieselpartikelfilters (DPF) 15, wobei das Abgas nach dem Passieren des DPF 15 über einen zweiten oder stromabwärts angeordneten Abschnitt 13 des Abgassystems zur Atmosphäre ausströmt.
Es wird darauf hingewiesen, dass andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder eine Geräuschunterdrückungsvorrichtung im Abgasströmungsweg von dem Motor 10 bis zu der Position, wo er zur Atmosphäre austritt, vorhanden sein können.
Eine elektrische Arbeitsmaschine ist antriebstechnisch mit dem Motor 10 verbunden. In dem Fall dieses Beispiels ist die elektrische Arbeitsmaschine ein integrierter Starter-Generator 16, der in Abhängigkeit von dem Modus, in dem er arbeitet, verwendet werden kann, um Elektrizität zu erzeugen oder um ein Drehmoment zu erzeugen. Eine Batterie 17 ist zusammen mit einer (nicht gezeigten) zugeordneten Steuerelektronik mit dem integrierten Starter-Generator 16 verbunden. Wenn der integrierte Starter-Generator 16 als ein Generator arbeitet, lädt er die Batterie 17, während, wenn der integrierte Starter-Generator 16 als ein Motor arbeitet, die Batterie 17 dafür ausgelegt ist, dem integrierten Starter-Generator 16 elektrische Energie zuzuführen. Der integrierte Starter-Generator 16 wird verwendet, um den Motor 10 zu starten, wobei er außerdem im Fall dieses Beispiels während der Beschleunigung oder des Fahrens mit Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs 5 dem Motor 10 eine begrenzte Drehmomentverstärkung bereitstellen kann.
Die elektronische Steuereinheit 20 ist im Falle dieses Beispiels dafür ausgelegt, Eingaben von einer Anzahl von Sensoren zu empfangen, wie z. B. den Folgenden, aber nicht eingeschränkt auf die Folgenden:

A/ einem Luftmassendurchflusssensor 21, der verwendet wird, um die Masse der in den Motor 10 strömenden Luft zu messen;
B/ einem Motordrehzahlsensor 22;
C/ einem Lambda-/Sauerstoffsensor 24, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis/den Sauerstoffgehalt des den Motor 10 verlassenden Abgases zu messen;
D/ einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 25, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 5 zu messen;
E/ einem NOx-Sensor 26, um den Gehalt an NOx in dem Abgas von dem Motor 10 zu messen;
F/ einem Fahrpedalpositionssensor 27, der dafür ausgelegt ist, die Position eines Fahrpedals 7 zu bestimmen;
G/ einem Temperatursensor 28, um die Temperatur des den DPF 15 verlassenden Abgases zu messen;
H/ einem stromaufwärts gelegenen Abgasdrucksensor 29U, um den Druck des Abgases stromaufwärts des DPF 15 zu bestimmen; und
I/ einem stromabwärts gelegenen Abgasdrucksensor 29D, um den Druck des Abgases stromabwärts des DPF 15 zu bestimmen.

Es wird darauf hingewiesen, dass in einigen Fällen die Punkte H und I durch einen einzigen Differenzdrucksensor, der mit zwei Rohren verbunden ist, ersetzt sein können. Eines der Rohre ist in der Nähe eines Einlasses in den DPF 15 angeschlossen, während das andere der Rohre in der Nähe eines Auslasses aus dem DPF 15 angeschlossen ist.
Die elektronische Steuereinheit 20 ist fähig, den Betrieb des Motors 10 und den Betriebszustand des integrierten Starter-Generators 16 zu steuern. Es wird darauf hingewiesen, dass die elektronische Steuereinheit 20 aus mehreren separaten elektronischen Einheiten, die elektrisch miteinander verbunden sind, ausgebildet sein könnte und sich nicht in der Form einer einzigen Einheit, wie in 1 gezeigt ist, befinden muss.
Die elektronische Steuereinheit 20 ist dafür ausgelegt, die Überhitzung des DPF 15 unter Verwendung der aktiven Temperatursteuerung während eines Regenerationsereignisses, wenn ein 'Freigabeereignis des Fahrpedals' stattfindet, zu verhindern.
Ein 'Freigabeereignis des Fahrpedals' ist ein Ereignis, bei dem ein Fahrer des Fahrzeugs 5 seinen Fuß vom Fahrpedal 7 entfernt hat oder das Fahrpedal 7 durch den Fahrer um einen derartigen kleinen Betrag niedergedrückt ist, der eine Situation einer Drehmomentanforderung von null repräsentiert. Wenn ein derartiges Freigabeereignis des Fahrpedals stattfindet, wird normalerweise die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor 10 abgestellt, so dass dem Motor 10 kein Kraftstoff zugeführt wird und dadurch die Kraftstoffeinsparung des Kraftfahrzeugs 5 erhöht wird. Ein derartiges Ereignis wird deshalb oft als ein Kraftstoffschubabschaltungsereignis oder DCFO (Deceleration Fuel Cut-off) bezeichnet. Während eines DCFO wird durch den Motor kein Drehmoment erzeugt. Der Motor wird durch die Trägheit des Kraftfahrzeugs, die über den Antriebsstrang von den angetriebenen Straßenrädern, die sich drehen, weil das Kraftfahrzeug fährt, übertragen wird, gedreht. Der Motor wirkt deshalb als eine Pumpe, die Luft durch das angeschlossene Abgassystem und folglich durch den DPF pumpt. Der Motor übt in einer derartigen Situation aufgrund des Drehmoments, das erforderlich ist, um als eine Pumpe zu rotieren, und des geschlossenen Antriebsstrangs zwischen dem Motor und den angetriebenen Straßenrädern eine Bremskraft aus.
Das Vorhandensein eines Freigabeereignisses des Fahrpedals wird im Falle dieses Beispiels durch die elektronische Steuereinheit 20 unter Verwendung der Eingabe, die es von dem Fahrpedalsensor 27, der dem Fahrpedal 7 zugeordnet ist, empfängt, ermittelt.
Die elektronische Steuereinheit 20 ist dafür ausgelegt, den Motor 10 zu betreiben, um eine Regeneration des DPF 15 auszuführen, wenn festgestellt wird, dass die Regeneration des DPF 15 erforderlich ist.
Die Anforderung, den DPF 15 zu regenerieren, kann auf mehrere Weisen ermittelt werden, wobei sie aber im Allgemeinen darauf basiert, dass geschätzt wird, ob sich eine aktuelle Rußbeladung über einer vorgegebenen Grenze befindet.
Es kann ein Rußmodell verwendet werden, um eine Rußbeladung des DPF 15 basierend auf einer Schätzung des durch den Motor 10 seit dem Stattfinden des letzten Regenerationsereignisses erzeugten Rußes, unter Berücksichtigung der Fahrzeugverwendung zu schätzen. Die Schätzung der Rußbeladung kann dann mit einer Rußbeladungsgrenze verglichen werden, wobei, falls sich die geschätzte Rußbeladung über der Rußbeladungsgrenze befindet, die Regeneration des DPF 15 eingeleitet wird.
Alternativ kann die Rußbeladung durch das Bestimmen des Drucks stromaufwärts und stromabwärts des DPF 15 unter Verwendung der beiden Drucksensoren 29U, 29D geschätzt werden, indem ein Wert für den Druckabfall über dem DPF 15 bereitgestellt wird, der die Rußbeladung des DPF angibt,. Der Druckabfall kann dann mit einer Druckabfallgrenze verglichen werden, die ein Niveau der Rußbeladung angibt, bei dem eine Regeneration erforderlich ist, wobei, falls sich der gemessene Druckabfall über der Druckabfallgrenze befindet, die Regeneration des DPF 15 eingeleitet wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf irgendein spezielles Verfahren zum Ermitteln, wann eine Regeneration des DPF 15 erforderlich ist, eingeschränkt ist und dass irgendein geeignetes Verfahren verwendet werden könnte.
Ungeachtet des verwendeten Verfahrens kann, wenn ermittelt wird, dass die Regeneration des DPF 15 erforderlich ist, die elektronische Steuereinheit 20 entweder unmittelbar wirken, um die Temperatur innerhalb des DPF 15 unter Verwendung der aktiven Temperatursteuerung zu steuern, oder die elektronische Steuereinheit 20 kann die Einleitung der aktiven Temperatursteuerung verzögern, bis die Temperatur des DPF 15 einen vorgegebenen Wert übersteigt.
Falls z. B. das durch die elektronische Steuereinheit 20 von dem Abgastemperatursensor 28, der sich stromabwärts des DPF 15 befindet, empfangene Signal angibt, dass die Temperatur des den DPF 15 verlassenden Abgases übermäßig ist. Das heißt, falls die durch den Temperatursensor 28 gemessene Temperatur des Abgases eine vorgegebene Temperaturgrenze (T_Lim) übersteigt, wirkt die elektronische Steuereinheit 20, um die Temperatur innerhalb des DPF 15 aktiv zu steuern, wenn sich aber die Temperatur des den DPF 15 verlassenden Abgases unter dieser vorgegebenen Temperaturgrenze (T_Lim) befindet, ergreift sie keine Maßnahme, wobei sie stattdessen erlaubt, dass die Regeneration des DPF 15 ohne Eingriff weitergeht. In einem derartigen Fall ist die vorgegebene Temperaturgrenze T_Lim auf eine Temperatur gesetzt, über der eine Beschädigung wahrscheinlich auftritt, wie z. B. und ohne Einschränkung etwa 850 °C. Es wird erkannt, dass die durch den stromabwärts gelegenen Temperatursensor 28 bestimmte Temperatur kein Messwert der tatsächlichen Temperatur innerhalb des DPF 15 ist, sondern dass die Temperatur innerhalb des DPF 15 aus diesem Temperaturmesswert gefolgert werden kann. Die Temperatur innerhalb des DPF 15 ist wahrscheinlich höher als diese gemessene oder modellierte Temperatur.
Es wird darauf hingewiesen, dass anstelle des stromabwärts gelegenen Temperatursensors 28 ein Temperatursensor, der die Temperatur innerhalb des DPF 15 messen kann, verwendet werden könnte, wobei in einem derartigen Fall die vorgegebene Temperaturgrenze höher als 850 °C, wie z. B. 950 °C, festgelegt sein könnte.
Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass anstelle des Messens der Temperatur des DPF 15 oder des Abgasstroms durch den DPF 15 während eines Regenerationsereignisses ein Rußverbrennungsmodell verwendet werden könnte, um vorherzusagen, ob eine Überhitzung des DPF 15 wahrscheinlich auftritt, wobei, wenn sie wahrscheinlich auftritt, die elektronische Steuereinheit 20 handeln kann, sobald die Regeneration beginnt, um eine Überhitzung des DPF 15 während des Regenerationsereignisses zu verhindern, wenn außerdem ein Freigabeereignis des Fahrpedals vorhanden ist.
Unter der Annahme, dass die Feststellung der elektronischen Steuereinheit 20 ist, dass die Temperatur innerhalb des DPF 15 überhöht ist, oder dass sie wahrscheinlich überhöht ist, d. h., dass die Überhitzung des DPF 15 wahrscheinlich ist, ist die elektronische Steuereinheit 20 dafür ausgelegt, die aktive Temperatursteuerung zu verwenden, um eine Überhitzung des DPF 15 während der Regeneration zu verhindern.
Die aktive Temperatursteuerung umfasst die Verwendung des integrierten Starter-Generators 16, um durch das Betreiben des integrierten Starter-Generators 16 als einen Generator, um die Batterie 17 zu laden, und das Kompensieren der vergrößerten Belastung durch das Vergrößern der Drehmomentausgabe des Motors 10 durch das Erhöhen der Menge des dem Motor 10 zugeführten Kraftstoffs eine Last auf den Motor 10 aufzubringen. Es wird darauf hingewiesen, dass vor dem Beginn der aktiven Temperatursteuerung der Motor kein Drehmoment erzeugt, falls er sich in einem DCFO-Zustand befindet, wobei daher durch die Anforderung des Drehmoments durch den Motor 10 die Verbrennung durch das Bereitstellen von Kraftstoff für den Motor 10 beginnt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die durch den integrierten Starter-Generator 16 auf den Motor 10 während eines Freigabeereignisses des Fahrpedals aufgebrachte zusätzliche Last normalerweise verursachen würde, dass der Motor 10 schneller verzögert, als er andernfalls verzögern würde. Es ist jedoch einer der Vorteile der Erfindung, dass das durch den integrierten Starter-Generator 16 auf den Motor 10 ausgeübte Drehmoment durch eine Zunahme der Drehmomentausgabe des Motors 10 ausgeglichen wird, so dass die Verzögerungsrate des Motors 10 während eines Freigabeereignisses des Fahrpedals ungeachtet dessen, ob der integrierte Starter-Generator 16 verwendet wird oder nicht, um die Überhitzung des DPF 15 zu steuern, im Wesentlichen die gleiche ist. Der Fahrer des Fahrzeugs 5 weiß deshalb nicht, dass Maßnahmen ergriffen werden, um die Überhitzung des DPF 15 während eines Regenerationsereignisses zu steuern, wobei die Verzögerung des Fahrzeugs 5 wie von dem Fahrer erwartet ist.
Die Wirkung des Anforderns einer Zunahme des Drehmoments des Motor 10 während des Freigabeereignisses des Fahrpedals ist, das dem Motor 10 zusätzlicher Kraftstoff zugeführt werden muss, um das zusätzliche Drehmoment zu erzeugen. Wenn wie vorher vor dem Beginn der aktiven Temperatursteuerung ein DCFO vorhanden ist, dann wird dem Motor 10 kein Kraftstoff zugeführt, wobei daher durch den Motor 10 kein Drehmoment erzeugt wird. Die Zunahme des dem Motor 10 zugeführten Kraftstoffs von null hat die Wirkung des Verringerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des zum DPF 15 strömenden Abgases von im Wesentlichen 100 % Luft und dadurch des Verringerns der Sauerstoffkonzentration des Abgasstroms zu dem DPF 15. Es ist selbstverständlich, dass die Zusammensetzung der Luft etwa 21 % Sauerstoff enthält.
Die vergrößerte Drehmomentausgabe des Motors 10 wird in diesem Fall durch das Vergrößern eines Sollwerts des Motordrehmoments innerhalb der elektronischen Steuereinheit 20 bereitgestellt, was dazu führt, dass der Motor läuft und dadurch eine Zufuhr von Kraftstoff erfordert, wobei die zum DPF 15 strömende Sauerstoffmenge verringert wird. Die Verringerung des Sauerstoffs in dem in den DPF 15 eintretenden Abgas verlangsamt die Rußverbrennungsrate innerhalb des DPF 15, wodurch die Temperatur des DPF 15 verringert wird.
Die elektronische Steuereinheit 20 ist dafür ausgelegt, dass die Drehmomentausgabe des Motors 10 vergrößert wird, um der durch den integrierten Starter-Generator 16 aufgebrachten Last zu entsprechen, d. h., die durch die elektronische Steuereinheit 20 von dem Motor 10 angeforderte Drehmomentzunahme ist im Wesentlichen gleich dem durch den integrierten Starter-Generator auf den Motor 10 ausgeübten Drehmoment.
In dem Fall eines Beispiels wurde die Konzentration des Sauerstoffs in dem Abgasstrom zum DPF 15 von 21 % in einem Fall, in dem während eines Freigabeereignisses des Fahrpedals ein herkömmliches Abstellen des Kraftstoffs verwendet wurde, auf 5 % Sauerstoffkonzentration verringert, wenn der integrierte Starter-Generator 16 verwendet wurde, um den Motor 10 zu belasten, und dem Motor 10 Kraftstoff zugeführt wurde, um der durch den integrierten Starter-Generator 16 aufgebrachten Last entgegenzuwirken.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Verwendung der Batterie 17 als eine Last für den integrierten Starter-Generator 16 anstelle irgendeines anderen Typs einer elektrischen Last den Vorteil hat, dass die während der Verwendung des integrierten Starter-Generators 16 zum Zweck der aktiven Temperatursteuerung in der Batterie 17 gespeicherte Energie zu einem späteren Zeitpunkt von der Batterie 17 zurück zum Fahrzeug 5 gegeben werden kann.
Um eine ausreichende Ladungskapazität oder ausreichend 'Spielraum' bereitzustellen, um die durch den integrierten Starter-Generator 16 erzeugte elektrische Ladung aufzunehmen, während er verwendet wird, um den Motor 10 zu belasten, ist die elektronische Steuereinheit 20 ferner vorteilhaft betreibbar, Maßnahmen zu ergreifen, um vor der Regeneration des DPF 15 den Ladezustand (SOC, state of charge) der Batterie 17 zu verringern, was als 'aktive SOC-Verringerung' bekannt ist, falls sich der SOC über einer vorgegebenen SOC-Grenze befindet.
Der SOC der Batterie 17 kann aktiv durch Folgendes verringert werden:

A/ die häufigere Verwendung des integrierten Starter-Generators 16 als einen Motor, um dem Motor 10 eine Drehmomentverstärkung bereitzustellen und dadurch die Drehmomentausgabe des Motors 10 während eines Beschleunigungsereignisses zu vergrößern; oder
B/ die Verwendung des integrierten Starter-Generators 16 als ein Motor, um zu ermöglichen, dass die Drehmomentausgabe des Motors 10 während des Fahrens mit Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs verringert wird und dadurch der Kraftstoffverbrauch des Motors 10 verringert wird; oder
C/ das Sperren des Ladens der Batterie 17, um zu verursachen, dass die Batterie 17 im Lauf der Zeit entladen wird, bis der SOC 17 der Batterie unter die vorgegebene SOC-Grenze fällt.

Um zu verhindern, dass die Batterie 17 entladen wird, wenn kein Regenerationsereignis bevorstehend ist, ist die elektronische Steuereinheit 20 betreibbar, um die Rußbeladung des DPF 15 zu überwachen und das aktive Entladen der Batterie 17 nur zu erlauben, wenn sich die Rußbeladung im DPF 15 einem Wert nähert, bei dem eine Regeneration erforderlich ist. Das heißt, die elektronische Steuereinheit 20 ist betreibbar, um die aktive SOC-Verringerung der Batterie 17 nur zu erlauben, wenn eine erste vorgegebene Rußbeladungsgrenze überschritten ist.
Die erste vorgegebene Rußbeladungsgrenze ist etwas niedriger als eine zweite höhere Rußbeladungsgrenze, die als ein Auslöser für die Regeneration verwendet wird.
Wenn zusammengefasst ein Freigabeereignis des Fahrpedals während eines DPF-Regenerationsereignisses stattfindet, wird deshalb eine Überhitzung des DPF unter Verwendung der aktiven Temperatursteuerung verhindert oder verringert, bei der durch die elektrische Arbeitsmaschine eine Last auf den Motor aufgebrachtt wird und der aufgebrachten Last durch das Vergrößern der Drehmomentausgabe des Motors entgegengewirkt wird, was erfordert, dass dem Motor zusätzlicher Kraftstoff zugeführt wird.
In den 2a und 2b ist speziell ein Verfahren 100 zum Schützen eines Partikelfilters vor einer Überhitzung während eines Regenerationsereignisses, wenn ein Motor aufgrund einer Freigabe des Fahrpedals verzögert, gezeigt.
Wenn eine Freigabe des Fahrpedals aktiv ist, hat ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 5 seinen Fuß vom Fahrpedal 7 entfernt oder drückt ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 5 das Fahrpedal 7 um einen derartig kleinen Betrag nieder, dass die effektive Drehmomentanforderung von dem Fahrpedal 7 an den Motor 10 null ist.
Das Verfahren beginnt im Kasten 105, wobei der Motor 10 normal läuft. Das heißt, eine elektronische Steuereinheit, wie z. B. die elektronische Steuereinheit 20, wirkt auf den Motor 10 ein, um in Reaktion auf eine Drehmomentanforderung des Fahrers mittels Eingabe durch das Fahrpedal 7, oder in Reaktion auf eine Drehmomentanforderung von einer Tempomat-Steuereinheit ein Drehmoment zu erzeugen.
Von dem Kasten 105 geht das Verfahren zum Kasten 110 weiter, wo geprüft wird, ob sich eine Rußbeladung (SL) eines Partikelfilters, wie z. B. des Dieselpartikelfilters (DPF) 15, über einer ersten vorgegebenen Grenze befindet.
Bezüglich 5 ist eine schematische Graphik gezeigt, die das Füllen und die Regeneration eines Partikelfilters, wie z. B. des DPF 15, zeigt. Es wird darauf hingewiesen, dass in der Praxis der DPF 15 nicht in einer linearen Weise gefüllt wird und dass die Regeneration nicht zu einer linearen Entfernung des Rußes aus dem DPF 15 führt. Die Rußmenge im DPF 15, die als die 'Rußbeladung' bezeichnet wird, ist durch die Linie SL angegeben. Es ist ersichtlich, dass die Rußbeladung SL zunimmt, bis zum Zeitpunkt t2 ein Regenerationsereignis stattfindet, wodurch der meiste Ruß aus dem DPF 15 entfernt wird.
In dem Fall dieses Beispiels sind zwei vorgegebene Grenzen oder Auslöseniveaus (SL_Lim1 und SL_Lim2) vorhanden. Die erste vorgegebene Rußgrenze SL_Lim1 ist auf eine Rußbeladung von etwa 75 % der vollen Rußbeladung (SL = 100 %) gesetzt.
Diese erste vorgegebene Rußgrenze SL_Lim1 wird verwendet, um eine Angabe bereitzustellen, dass die Regeneration des DPF 15 in der nahen Zukunft wahrscheinlich erforderlich ist, wobei sie in dem gezeigten Beispiel zu einem Zeitpunkt t1 überschritten wird.
Die zweite vorgegebene Rußgrenze SL_Lim2 ist auf eine Rußbeladung von etwa 85 % der vollen rußbeladung gesetzt. Diese zweite vorgegebene Rußgrenze SL_Lim2 wird verwendet, um eine Angabe bereitzustellen, dass die Regeneration des DPF 15 erforderlich ist, und wird manchmal als eine 'Regenerationsauslösegrenze' bezeichnet. Vorausgesetzt, dass die Bedingungen für die Regeneration vorhanden sind, wirkt die zweite vorgegebene Rußgrenze SL_Lim2 als ein Auslöser, um die Regeneration des DPF 15 zu beginnen, wenn die Rußbeladung diese Grenze übersteigt, was im Falle dieses Beispiels zum Zeitpunkt t2 stattfindet.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Werte von 75 % und 85 % beispielhafter Art sind und dass die Erfindung nicht auf die Verwendung derartiger Grenzen eingeschränkt ist.
Falls sich, wieder bezugnehmend auf 2a, der geschätzte Rußpegel im DPF 15 unter der ersten vorgegebenen Rußgrenze SL_Lim1 befindet, kehrt das Verfahren vom Kasten 110 zum Kasten 105 zurück, weil die Regeneration des DPF 15 gegenwärtig nicht erforderlich ist oder nicht erwartet wird, dass sie in der nahen Zukunft erforderlich sein wird.
Wenn jedoch die Prüfung im Kasten 110 ergibt dass sich der geschätzte Rußpegel im DPF 15 über der ersten vorgegebenen Rußgrenze SL_Lim1 befindet, geht das Verfahren vom Kasten 110 zum Kasten 120 weiter, weil es wahrscheinlich ist, dass die Regeneration des DPF 15 in der nahen Zukunft erforderlich sein wird.
Im Kasten 120 wird geprüft, ob sich der Ladezustand (SOC) der Batterie 17 über einer vorgegebenen SOC-Grenze SOC_Lim befindet, die festgelegt ist, um einen vorgegebenen Betrag des Spielraums zum Laden der Batterie 17 bereitzustellen. Es wird darauf hingewiesen, dass, falls die Batterie 17 völlig geladen ist oder beinahe völlig geladen ist, sie nicht als eine wirksame elektrische Last für die elektrische Arbeitsmaschine 16 verwendet werden kann, sodass es daher erwünscht ist, den SOC der Batterie 17 zu verringern, falls es wahrscheinlich ist, dass die Regeneration des DPF 15 in der nahen Zukunft erforderlich sein wird. Es wird jedoch außerdem darauf hingewiesen, dass das Aufrechterhalten eines hohen Ladungspegels in der Batterie 17 im Allgemeinen vorteilhaft ist, so dass es nur erwünscht ist, die Batterie 17 zu entladen, wenn es wahrscheinlich ist, dass der DPF 15 in der nahen Zukunft eine Regeneration erfordert.
Wenn sich der SOC der Batterie 17 über der SOC-Grenze SOC_Lim befindet, dann geht das Verfahren zum Kasten 125 weiter, andernfalls geht es zum Kasten 130 weiter.
Das heißt, falls SOC > SOC_Lim, gehe zu 125, sonst gehe zu 130.
Im Kasten 125 wird der SOC der Batterie 17 in einer ökonomischen und effizienten Weise aktiv verringert. Der SOC der Batterie 17 kann durch die Verwendung des integrierten Starter-Generators 16 als ein Motor, um ein Ergänzungsdrehmoment bereitzustellen und dadurch entweder die zum Beschleunigen des Fahrzeugs 5 verfügbare Gesamtdrehmomentausgabe zu vergrößern oder um es zu ermöglichen, dass die Drehmomentausgabe des Motors 10 während des Fahrens mit Reisegeschwindigkeit verringert ist, um den Kraftstoffverbrauch des Motors 10 zu verringern, oder durch das Sperren des Ladens der Batterie 17, um es dadurch zu ermöglichen, dass sie langsam entladen wird, bis der SOC unter die vorgegebene SOC-Grenze SOC_Lim fällt, aktiv verringert werden.
Wenn sich der SOC der Batterie 17 unter der SOC-Grenze SOC_Lim befindet, dann geht das Verfahren vom Kasten 120 zum Kasten 130 weiter, wo geprüft wird, ob sich der geschätzte Rußpegel innerhalb des DPF 15 über der zweiten vorgegebenen Rußgrenze SL_Lim2 befindet.
Falls sich der Rußpegel in dem DPF 15 unter der zweiten vorgegebenen Rußgrenze SL_Lim2 befindet, ist der Test fehlgeschlagen und es gibt keinen aktuellen Bedarf, den DPF 15 zu regenerieren, so dass das Verfahren dann zum Kasten 105 zurückkehrt. In einem derartigen Fall durchläuft dann das Verfahren die Schritte 105 bis 130 zyklisch, bis der Test im Kasten 130 schließlich bestanden wird.
Wenn der Test gemäß Kasten 130 bestanden wird, was angibt, dass sich der aktuelle geschätzte Rußpegel im DPF 15 über der zweiten vorgegebenen Rußgrenze SL_Lim2 befindet, ist eine Regeneration des DPF 15 erforderlich und das Verfahren geht zum Kasten 140 weiter, wo die Regeneration des DPF 15 beginnt.
Es wird darauf hingewiesen, dass in der Praxis der Beginn der Regeneration verzögert werden kann, bis die erforderlichen Betriebsbedingungen zur Regeneration erhalten worden sind. Die Techniken zum Regenerieren von Partikelfiltern sind in der Technik wohlbekannt, siehe z. B. EP1744042 ; GB2496876 und GB2506660 .
Vom Kasten 140 geht das Verfahren zum Kasten 150 weiter, wo geprüft wird, ob ein Freigabeereignis des Fahrpedals vorhanden ist. Dies kann durch die elektronische Steuereinheit 20 z. B. unter Verwendung der Ausgabe von dem Fahrpedalpositionssensor 27 geprüft werden, um zu messen, ob sich das Fahrpedal 7 gegenwärtig in einer Ruheposition befindet oder durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs 5 niedergedrückt ist, um ein Drehmoment des Motors 10 anzufordern.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Vorgänge in den Kästen 140 und 150 umgekehrt sein könnten, so dass die Pedalfreigabe geprüft wird, bevor die Regeneration beginnt, oder gleichzeitig ausgeführt werden könnten.
Wenn kein Freigabeereignis des Fahrpedals im Gange ist, dann geht das Verfahren vom Kasten 150 zum Kasten 170 weiter, wo die Regeneration des DPF 15 ohne einen Temperatursteuereingriff fortgesetzt wird, wobei es dann vom Kasten 170 zum Kasten 175 weitergeht, um zu prüfen, ob die Regeneration abgeschlossen ist.
Falls die Regeneration abgeschlossen ist, kehrt das Verfahren vom Kasten 175 zum Kasten 105 zurück, wobei der DPF 15 regeneriert ist, andernfalls kehrt es zum Kasten 150 zurück und durchläuft die Kästen 150, 170 und 175 zyklisch, bis entweder ein Freigabeereignis des Fahrpedals vorhanden ist oder der DPF 15 regeneriert ist.
Wenn, zurück im Kasten 150, im Kasten 150 festgestellt wird, dass ein Freigabeereignis des Fahrpedals vorhanden ist, geht das Verfahren vom Kasten 150 zum Kasten 160 weiter.
Im Kasten 160 wird geprüft, ob sich der Partikelfilter in der Form des DPF 15 überhitzt. Wie vorher beschrieben worden ist, kann dies unter Verwendung des Temperatursensor 28, um die Temperatur des den DPF 15 verlassenden Abgases zu messen, erreicht werden, oder es könnte ein (nicht gezeigter) Temperatursensor, der sich innerhalb des DPF 15 befindet, verwendet werden. Als eine Alternative zu dieser Herangehensweise könnte jedoch die Temperatur innerhalb des DPF 15 z. B. unter Verwendung eines Modells des Rußverbrennungsprozesses modelliert werden, um die Temperatur innerhalb des DPF 15 zu schätzen.
Die Verwendung eines derartigen Rußverbrennungsmodells hat den Vorteil, dass es zwischen dem Zeitpunkt, zu dem vorhergesagt wird, dass die Temperatur in dem DPF 15 überhöht ist, und dem Beginn der Temperatursteuerung durch die elektronische Steuereinheit 20 keine Verzögerung gibt, wohingegen es eine kleine Verzögerung gibt, wenn die Zunahme durch den stromabwärts gelegenen Temperatursensor 28 ermittelt wird, weil die Temperatur des Abgases zunehmen muss, bevor ihre Zunahme festgestellt werden kann, wobei daher das System dann rückwirkend wirkt.
Wenn weiterhin ein Rußverbrennungsmodell wie z. B. das, das in der US-Patentanmeldung 2012/0031080 offenbart ist, verwendet wird, dann kann die Zunahme der Temperatur vorhergesagt werden, sodass das System proaktiv wirken kann, was dazu führt, dass die erforderlichen Schritte, um die Temperatur zu steuern, früher unternommen werden können.
Wenn in einer Situation der Freigabe des Fahrpedals die Vorhersage z. B. ergibt, dass es wahrscheinlich ist, dass die Temperatur innerhalb des DPF 15 während der Regeneration unannehmbar hoch ist, d. h., sich über einer vorgegebenen Grenze befindet, die basierend auf einer Notwendigkeit festgelegt ist, eine an dem DPF 15 auftretende Beschädigung zu verhindern, dann ist es wahrscheinlich, dass sich der DPF 15 überhitzt und die aktive Temperatursteuerung kann eingeleitet werden, sobald die Regeneration beginnt.
Ungeachtet des Verfahrens, das verwendet wird, um zu bestimmen, ob eine Überhitzung wahrscheinlich auftritt oder gerade auftritt, wird die geschätzte oder bestimmte Temperatur normalerweise mit einer vorgegebenen Temperaturgrenze, wie z. B. 850 °C, verglichen.
Falls das Ergebnis der Prüfung im Kasten 160 ist, dass sich der DPF 15 gegenwärtig nicht überhitzt oder dass vorhergesagt wird, dass er sich nicht überhitzen wird, d. h., dass die gemessene oder vorhergesagte Temperatur unter 850 °C liegt, geht das Verfahren zum Kasten 170 weiter, wobei es dann weitergeht, wie vorher beschrieben worden ist, wenn nicht ein Schlüsselausschaltereignis des Fahrzeugs stattfindet, woraufhin es endet.
Wenn jedoch im Kasten 160 festgestellt wird, dass das Ergebnis ist, dass sich der DPF 15 überhitzt, oder, wenn ein Rußverbrennungsmodell verwendet wird, dass die Überhitzung des DPF 15 wahrscheinlich ist, dann geht das Verfahren vom Kasten 160 über die Kästen 180 und 200 zu dem in 2b gezeigten Kasten 210 weiter.
Der Kasten 210 repräsentiert die Schritte der aktiven Temperatursteuerung, die unternommen werden, um das Überhitzen des DPF 15 während eines Regenerationsereignisses während eines Freigabeereignisses des Fahrpedals zu verhindern.
Der erste Schritt, der im Kasten 212 angegeben ist, besteht darin, die elektrische Arbeitsmaschine, die in diesem Fall der durch den Motor 10 angetriebene Starter-Generator 16 ist, in einen Batterielademodus zu schalten. Dieser Vorgang verursacht eine Zunahme der Last in der Form eines Drehmoments, das auf den Motor 10 ausgeübt wird.
Diese vergrößerte Last würde normalerweise verursachen, dass sich die Drehzahl des Motors schneller verringert, weil bei einem herkömmlichen Freigabeereignis des Fahrpedals durch den Fahrer kein Drehmoment angefordert wird und der Motor 10 verzögert. In dem Fall dieser Erfindung ist jedoch die elektronische Steuereinheit 20 dafür ausgelegt, die durch den integrierten Starter-Generator 16 auf den Motor 10 aufgebrachte Last mit einer Zunahme der Anforderung eines Motorausgangsdrehmoments auszugleichen. Dem Ergebnis der Anwendung des vom integrierten Starter-Generator 16 im Kasten 212 aufgebrachten Drehmoments wird deshalb durch die elektronische Steuereinheit 20 entgegengewirkt, die den Sollwert des Motordrehmoments vergrößert, wie im Kasten 214 angegeben ist. Es ist die Wirkung des Vergrößerns des Sollwerts des Motordrehmoments, durch das Einspritzen von Kraftstoff in den Motor 10 eine Drehmomentausgabe des Motors 10 zu erzeugen und dadurch die Sauerstoffmenge in dem Abgasstrom zu dem DPF 15 zu verringern, wie im Kasten 220 angegeben ist. Zusätzlich ist durch das Anpassen der Zunahme der Drehmomentausgabe des Motors 10 an die durch den integrierten Starter-Generator 16 aufgebrachte Last die Verzögerungsrate des Motors 10 die gleiche, wie es der Fall bei einer natürlichen Verzögerung aufgrund eines herkömmlichen Freigabeereignisses mittels des Fahrpedals sein würde. Dies hat den Vorteil, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 5 die gleiche Rückkopplung von dem Kraftfahrzeug 5 empfängt, egal ob die Freigabe des Fahrpedals eine herkömmliche ist oder eine, bei der die Temperatur des DPF 15 durch die Verwendung des integrierten Starter-Generators 16 gemanagt wird, um die Überhitzung des DPF 15 zu verhindern.
Vom Kasten 220 geht das Verfahren zum Kasten 230 weiter, um zu prüfen, ob die DPF-Regeneration abgeschlossen ist. Wenn die DPF-Regeneration abgeschlossen ist, d. h., wenn geschätzt wird, dass die Mehrheit des Rußes aus dem DPF 15 entfernt worden ist, dann geht das Verfahren zum Kasten 240 weiter, wo der integrierte Starter-Generator 16 zum Normalbetrieb zurückgeführt wird und der Sollwert des Motordrehmoments für den Normalbetrieb wiederhergestellt wird, wobei dann das Verfahren über den Kasten 245 zum Kasten 105 zurückkehrt und alle nachfolgenden Schritte wiederholt werden, bis ein Schlüsselausschaltereignis stattfindet, woraufhin es endet.
Wenn jedoch im Kasten 230 geprüft wird, dass die DPF-Regeneration nicht abgeschlossen ist, geht das Verfahren zum Kasten 250 weiter, wo geprüft wird, ob sich der DPF 15 überhitzt und ob ein Freigabeereignis des Fahrpedals immer noch vorhanden ist, wobei, falls diese beiden Bedingungen erfüllt sind, das Verfahren zum Kasten 210 zurückkehrt und die Schritte, auf die vorher Bezug genommen worden ist, wiederholt werden, wobei die Verringerung der Sauerstoffzufuhr zum Motor 10 fortgesetzt wird.
Wenn jedoch im Kasten 250 geprüft wird, dass sich entweder der DPF 15 nicht überhitzt oder es nicht länger ein Freigabeereignis des Fahrpedals gibt, dann geht das Verfahren zum Kasten 260 weiter, wo der integrierte Starter-Generator 16 zum Normalbetrieb zurückgeführt wird und der Sollwert des Motordrehmoments für den Normalbetrieb wiederhergestellt wird. Dann kehrt das Verfahren vom Kasten 260 über den Kasten 270 zum Kasten 170 zurück, wobei alle nachfolgenden Schritte wiederholt werden, wenn nicht ein Schlüsselausschaltereignis stattfindet, woraufhin es endet.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen genauen Schritte oder die genaue Reihenfolge, in der diese Schritte ausgeführt werden, eingeschränkt ist.
Die Wirkung des Ausführens eines Verfahrens gemäß dieser Erfindung ist durch das Vergleichen der in 3 gezeigten Situation des Standes der Technik mit der Situation, wenn das Verfahren 100 verwendet wird, wie in 4 gezeigt ist, ersichtlich.
In dem in 3 gezeigten Fall des Standes der Technik führt ein Freigabeereignis des Fahrpedals während eines DPF-Regenerationsereignisses zu einer Sauerstoffkonzentration im Abgas von etwa 21 %, angegeben durch die Linie (O₂), was zu einer schnellen Zunahme der Temperatur (T) innerhalb des DPF aufgrund der Verfügbarkeit von Sauerstoff für die Kraftstoffverbrennung des Rußes führt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Atmosphärenluft eine Sauerstoffkonzentration von etwa 21 % aufweist. Die Temperatur steigt in diesem Fall weiter an, da keine Temperatursteuerung aktiv ist, was schließlich zur Überhitzung des DPF während des Regenerationsereignisses mit einer Höchsttemperatur von etwa 1000 °C führt.
In dem Fall dieser Erfindung erzeugt ein Freigabeereignis des Fahrpedals während eines DPF-Regenerationsereignisses anfangs eine Sauerstoffkonzentration (O₂) von etwa 21 %, was zu einer plötzlichen Zunahme der DPF-Temperatur führt, bis zum Zeitpunkt 't' die Bedingungen für die aktive Temperatursteuerung erfüllt sind, wie in 4 gezeigt ist. Das heißt, die Regeneration findet statt, ein Freigabeereignis des Fahrpedals ist vorhanden und die Temperatur des DPF 15 hat die vorgegebene Temperaturgrenze T_lim erreicht oder es wird vorhergesagt, dass die Temperatur des DPF 15 die vorgegebene Temperaturgrenze T_lim übersteigen wird, die in diesem Fall auf 850 °C gesetzt ist.
Im Fall dieses Beispiels wird zum Zeitpunkt 't' die vorgegebene Temperaturgrenze T_lim erreicht und die aktive Drehmomentsteuerung wird aktiviert, wobei durch den integrierten Starter-Generator 16 ein Drehmoment auf den Motor 10 ausgeübt wird und die Erhöhung des Sollwerts des Motordrehmoments ausgeführt wird. Nach dem Ausführen dieser Änderungen fällt die Sauerstoffkonzentration auf etwa 5 %, was zu einer Verringerung der Zunahme der Temperatur (T) innerhalb des DPF 15 aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Sauerstoff für die Kraftstoffverbrennung des Rußes im DPF 15 führt.
Obwohl die Erfindung bezüglich eines Mild-Hybridfahrzeugs beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, dass sie mit Nutzen auf andere Fahrzeuge angewendet werden könnte, die eine elektrische Arbeitsmaschine aufweisen, die eine ausreichend große Last auf den Motor aufbringen kann, um eine Zunahme des Motorausgangsdrehmoments mit ausreichender Größe zu erfordern, um die gewünschte Verringerung der Sauerstoffkonzentration des zum Partikelfilter strömenden Abgases zu erzeugen.
Obwohl die Erfindung bezüglich eines Dieselmotors beschrieben worden ist, der einen Dieselpartikelfilter aufweist, um partikelförmige Bestandteile aus einem Abgasstrom zu entfernen, wird darauf hingewiesen, dass sie auf andere Motortypen angewendet werden könnte, die einen Partikelfilter aufweisen, um deren Partikelemissionen zu verringern.
Es wird durch die Fachleute auf dem Gebiet erkannt, dass, obwohl die Erfindung beispielhaft bezüglich einer oder mehrerer Ausführungsformen beschrieben worden ist, sie nicht auf die offenbarten Ausführungsformen eingeschränkt ist und das alternative Ausführungsformen konstruiert werden könnten, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1744042 [0089]
GB 2496876 [0089]
GB 2506660 [0089]
US 2012/0031080 [0097]

Claims

Verfahren zum Verringern der Erwärmung eines Partikelfilters, der angeschlossen ist, um Abgas von einem Motor eines Kraftfahrzeugs während eines Regenerationsereignisses zu empfangen, wenn eine Freigabe des Fahrpedals aktiv ist, wobei das Verfahren das Prüfen umfasst, ob ein Regenerationsereignis stattfindet und ob ein Freigabeereignis des Fahrpedals vorhanden ist, und, falls sowohl ein Regenerationsereignis stattfindet als auch ein Freigabeereignis des Fahrpedals vorhanden ist, das Verfahren das Verwenden einer aktiven Temperatursteuerung umfasst, um die Temperatur innerhalb des Partikelfilters während des Regenerationsereignisses durch das Betreiben einer antriebstechnisch mit dem Motor verbundenen elektrischen Arbeitsmaschine in einem Generatormodus, um eine Batterie des Kraftfahrzeugs zu laden, und durch das Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor zum Erzeugen eines Drehmoment, um die durch die elektrische Arbeitsmaschine auf den Motor aufgebrachte zusätzliche Last zu kompensieren, zu steuern, wobei der dem Motor zugeführte Kraftstoff eine Verringerung der Sauerstoffkonzentration des Abgasstroms zu dem Partikelfilter bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor ein Direkteinspritz-Dieselmotor ist und der Partikelfilter ein Dieselpartikelfilter ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner das Verwenden einer aktiven Temperatursteuerung während der Regeneration des Partikelfilters nur umfasst, falls eine ermittelte Abgastemperatur an einem Auslass aus dem Partikelfilter oder eine ermittelte Partikelfiltertemperatur ergibt, dass die Temperatur der Partikelfalle unannehmbar hoch ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Verfahren ferner das Verwenden eines Modells, um die Temperatur des Partikelfilters während des nächsten Regenerationsereignisses vorherzusagen, und das Verwenden einer aktiven Temperatursteuerung während des nächsten Regenerationsereignisses, falls die Vorhersage der Partikelfiltertemperatur durch das Modell ergibt, dass die Temperatur des Partikelfilters während des Regenerationsereignisses unannehmbar hoch sein wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Vorhersage der Partikelfiltertemperatur während des nächsten Regenerationsereignisses mittels eines Rußverbrennungsmodells erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Temperatur unannehmbar hoch ist, falls sie sich über einer vorgegebenen Temperaturgrenze befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren ferner das aktive Verringern des Ladezustands der Batterie vor einem Regenerationsereignis umfasst, falls sich der Ladezustand der Batterie über einem vorgegebenen Niveau befindet und eine Schätzung der aktuellen Rußbeladung des Partikelfilters ergibt, dass die Regeneration des Partikelfilters in der nahen Zukunft erforderlich sein wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Regeneration des Partikelfilters in der nahen Zukunft erforderlich ist, falls sich die Schätzung der aktuellen Rußbeladung des Partikelfilters über einer ersten Rußbeladungsgrenze befindet.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die Schätzung der aktuellen Rußbeladung des Partikelfilters entweder auf einem Modell der Rußerzeugung seit dem letzten Regenerationsereignis oder auf einer Messung des Druckabfalls über dem Partikelfilter basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die elektrische Arbeitsmaschine ein integrierter Starter-Generator ist.
Kraftfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor, eine Batterie, eine elektrische Arbeitsmaschine, die antriebstechnisch mit dem Motor verbunden ist, eine Speichervorrichtung für elektrische Energie, die mit der elektrischen Arbeitsmaschine verbunden ist, einen Partikelfilter, der dafür ausgelegt ist, Abgas von dem Motor zu empfangen, und eine elektronische Steuereinheit, die dafür ausgelegt ist, den Motor und die elektrische Arbeitsmaschine zu steuern, aufweist, wobei die elektronische Steuereinheit dafür ausgelegt ist, zu prüfen, ob ein Regenerationsereignis stattfindet und ob ein Freigabeereignis des Fahrpedals vorhanden ist, wobei, falls sowohl ein Regenerationsereignis stattfindet als auch ein Freigabeereignis des Fahrpedals vorhanden ist, die elektronische Steuereinheit dafür ausgelegt ist, eine aktive Temperatursteuerung zu verwenden, um die Temperatur innerhalb des Partikelfilters während des Regenerationsereignisses durch das Betreiben der antriebstechnisch mit dem Motor verbundenen elektrischen Arbeitsmaschine in einem Generatormodus, um die Batterie des Kraftfahrzeugs zu laden, und durch das Zuführen von Kraftstoff zu dem Motor zum Erzeugen eines Drehmoments, um die durch die elektrische Arbeitsmaschine auf den Motor aufgebrachte zusätzliche Last zu kompensieren, zu steuern, wobei die Zunahme des dem Motor zugeführten Kraftstoffs eine Verringerung der Sauerstoffkonzentration des Abgasstroms zu dem Partikelfilter bewirkt.
Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei der Motor ein Direkteinspritz-Dieselmotor ist und der Partikelfilter ein Dieselpartikelfilter ist.
Fahrzeug nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei die elektronische Steuereinheit dafür ausgelegt ist, die aktive Temperatursteuerung während der Regeneration des Partikelfilters nur zu verwenden, falls eine ermittelte Abgastemperatur von einem Temperatursensor, der sich an einem Auslass aus dem Partikelfilter befindet, oder eine ermittelte Partikelfiltertemperatur von einem Temperatursensor, der sich innerhalb des Partikelfilters befindet, ergibt, dass die Temperatur der Partikelfalle unannehmbar hoch ist.
Fahrzeug nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei die elektronische Steuereinheit ein Modell enthält, um die Temperatur des Partikelfilters während des nächsten Regenerationsereignisses vorherzusagen, wobei die elektronische Steuereinheit dafür ausgelegt ist, die aktive Temperatursteuerung während des nächsten Regenerationsereignisses zu verwenden, falls die Vorhersage der Partikelfiltertemperatur durch das Modell ergibt, dass die Temperatur des Partikelfilters während des Regenerationsereignisses unannehmbar hoch sein wird.
Fahrzeug nach Anspruch 14, wobei das Modell ein Rußverbrennungsmodell ist, das verwendet wird, um eine Vorhersage der Temperatur des Partikelfilters während des nächsten Regenerationsereignisses bereitzustellen.
Fahrzeug nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei die Temperatur des Partikelfilters unannehmbar hoch ist, falls sie sich über einer vorgegebenen Temperaturgrenze befindet.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die elektronische Steuereinheit ferner dafür ausgelegt ist, den Ladezustand der Batterie vor einem Regenerationsereignis aktiv zu verringern, falls sich der Ladezustand der Batterie über einem vorgegebenen Niveau befindet und eine Schätzung der aktuellen Rußbeladung des Partikelfilters ergibt, dass eine Regeneration des Partikelfilters in der nahen Zukunft erforderlich sein wird.
Fahrzeug nach Anspruch 17, wobei die Regeneration des Partikelfilters in der nahen Zukunft erforderlich ist, falls sich die Schätzung der aktuellen Rußbeladung des Partikelfilters über einer ersten Rußbeladungsgrenze befindet.
Fahrzeug nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, wobei die Schätzung der aktuellen Rußbeladung des Partikelfilters entweder auf einem Modell der Rußerzeugung seit dem letzten Regenerationsereignis, das in der elektronischen Steuereinheit gespeichert ist, oder einer Messung des Druckabfalls über dem Partikelfilter basiert.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei die elektrische Arbeitsmaschine ein integrierter Starter-Generator ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei das Fahrzeug ein Mild-Hybridfahrzeug ist.