DE102018114779A1

DE102018114779A1 - Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustands eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018114779A1
Application number: DE102018114779.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Langegger
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2038-06-21
Also published as: DE102018114779B4; CN110617136B; US10900397B2; CN110617136A; US20190390582A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustands (B, B) eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeugs, wobei ein erster Differenzdruck (Δp) über dem Partikelfilter mit Hilfe eines Differenzdrucksensors messtechnisch erfasst wird, wobei ein zweiter Differenzdruck (Δp) über dem Partikelfilter mit Hilfe eines Differenzdruckmodells rechnerisch ermittelt wird, wobei der erste Differenzdruck (Δp) und der zweite Differenzdruck (Δp) jeweils einer Filterung unterzogen werden, um einen gefilterten ersten Differenzdruck (Δp) und einen gefilterten zweiten Differenzdruck (Δp) zu bestimmen, wobei der erste gefilterte Differenzdruck (Δp) und der zweite gefilterte Differenzdruck (Δp) jeweils einer Integration unterzogen werden, um ein erstes Integral (I) des gefilterten ersten Differenzdrucks (Δp) und ein zweites Integral (I) des gefilterten zweiten Differenzdrucks (Δp) zu bestimmen, wobei das erste Integral (I) und das zweite Integral (I) aufeinander synchronisiert werden, und wobei als Beladungszustand (B, B) ein Verhältnis bestimmt wird, das von den aufeinander synchronisierten Integralen (I, I) abhängig.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustands eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeugs.
Aus modernen Kraftfahrzeugen sind Partikelfilter bekannt, die insbesondere dazu dienen, aus einem Abgasstrom des Kraftfahrzeugs Partikel, wie zum Beispiel Feinstaubpartikel und/oder Rußpartikel, herauszufiltern. Dabei ist es aus der Praxis bereits bekannt, den sogenannten Beladungszustand des Partikelfilters zu ermitteln, um dann, wenn der Beladungszustand des Partikelfilters mit aus dem Abgas herausgefilterten Partikeln zu groß ist, insbesondere eine Regeneration des Partikelfilters vorzunehmen. Bislang bereitet die genaue, zuverlässige und einfache Ermittlung bzw. Bestimmung des Beladungszustands eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeugs Schwierigkeiten.
Aus der EP 1 528 229 B1 ist ein Verfahren bekannt, mithilfe dessen eine Quantität von Partikeln geschätzt werden kann, die in einem Filter zum Einfangen von Dieselpartikeln abgeschieden sind. Hierzu wird nach der EP 1 528 229 B1 basierend auf einem Druckunterschied über dem Partikelfilter eine erste Partikelanstiegsmenge erfasst. Auf Basis eines integrierten Werts, der durch Integration erhalten wird, wird eine zweite Partikelanstiegsmenge erfasst. Es wird vorgeschlagen, Korrekturdaten zur Korrektur des integrierten Werts zu bestimmen und den integrierten Wert mit Hilfe dieser Korrekturdaten zu korrigieren. Eine Regeneration des Partikelfilters wird auf Grundlage des korrigierten integrierten Werts oder des Druckunterschieds über dem Filter durchgeführt.
Aus der EP 1 529 931 B1 ist es ebenfalls bekannt, eine angesammelte Partikelmenge in einem Filter zum Einfangen von Partikeln eines Motorabgases zu bestimmen und den Partikelfilter abhängig hiervon zu regenerieren. Hierzu wird über ein erstes Schätzmittel ein erster Schätzwert einer angesammelten Partikelmenge, basierend auf dem Abgasdifferenzdruck des Partikelfilters bestimmt. Mithilfe eines zweiten Schätzmittels wird die angesammelte Partikelmenge des Filters basierend auf den Motorbetriebsstatus geschätzt. Eine Auswahleinheit ist konfiguriert, um eines der Schätzergebnisse zu wählen und abhängig hiervon den Regenerationszeitpunkt des Partikelfilters zu bestimmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustands eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeugs zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustands eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustands eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeugs wird ein erster Differenzdruck über dem Partikelfilter mit Hilfe eines Differenzdrucksensors messtechnisch erfasst. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ferner ein zweiter Differenzdruck über dem Partikelfilter mit Hilfe eines Differenzdruckmodells rechnerisch ermittelt.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden der erste Differenzdruck und der zweite Differenzdruck jeweils einer Filterung unterzogen, um einen gefilterten ersten Differenzdruck und einen gefilterten zweiten Differenzdruck zu bestimmen.
Der erste gefilterte Differenzdruck und der zweite gefilterte Differenzdruck werden beim erfindungsgemäßen Verfahren jeweils einer Integration unterzogen, um ein erstes Integral des gefilterten ersten Differenzdrucks und ein zweites Integral des gefilterten zweiten Differenzdruck zu bestimmen.
Das erste Integral und das zweite Integral werden beim erfindungsgemäßen Verfahren aufeinander synchronisiert.
Als Beladungszustand wird erfindungsgemäß ein Verhältnis bestimmt, das von den aufeinander synchronisierten Integralen abhängig ist.
Mit der hier vorliegenden Erfindung kann der Beladungszustand eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeugs einfach, zuverlässig und genau ermittelt werden. Dies liegt insbesondere daran, dass gefilterte Differenzdrücke, die einerseits gemessen und andererseits auf Basis eines Modells rechnerisch ermittelt werden, jeweils integriert werden, wobei die hierbei ermittelten Integrale aufeinander synchronisiert werden. Abhängig von den aufeinander synchronisierten Integralen der gefilterten Differenzdrücke wird letztendlich der Beladungszustand ermittelt.
Bedingt durch die Filterung der Differenzdrücke, die Integration der Differenzdrücke und die Synchronisation der Integrale können Ungenauigkeiten in der Ermittlung des Beladungszustands, die auf einer bislang unberücksichtigten Phasenverschiebung zwischen dem messtechnisch erfassten ersten Differenzdruck und dem rechnerisch ermittelten zweiten Differenzdruck beruhen, kompensiert oder eliminiert werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung werden das erste Integral und das zweite Integral derart aufeinander synchronisiert, dass dem zweiten Integral eine zeitliche Verzögerung aufgeprägt wird. Hierdurch kann die Synchronisation besonders vorteilhaft erfolgen. Vorzugsweise ist die zeitliche Verzögerung, die dem zweiten Integral aufgeprägt wird, von einem Betriebspunkt, insbesondere der Drehzahl eines Verbrennungsmotors und/oder einem Abgasmassenstrom des Verbrennungsmotors, abhängig. Auch dies dient der besonders vorteilhaften Synchronisierung der Integrale der gefilterten Differenzdrücke.
Vorzugsweise wird das erste Integral abhängig von einem Betriebspunkt, insbesondere der Drehzahl eines Verbrennungsmotors und/oder einem Abgasmassenstrom des Verbrennungsmotors, gewichtet wird. Als Beladungszustand wird ein Verhältnis zwischen den aufeinander synchronisierten Integralen bestimmt, nämlich ein Verhältnis aus dem gewichteten ersten Intergral und dem zweiten Integral, dem eine zeitliche Verzögerung aufgeprägt ist. Über die Gewichtung ist es möglich, bei geringen Abgas-Massenströmen oder Abgas-Volumenströmen einen Messfehler des Differenzdrucksensors zu eliminieren.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird der zweite Differenzdruck über dem Partikelfilter mit Hilfe des Differenzdruckmodells derart rechnerisch ermittelt, dass der zweite Differenzdruck, der von einem berechneten Volumenstrom stromaufwärts des Partikelfilters abhängig ist, über einen temperaturabhängigen Faktor korrigiert wird. Der berechnete Volumenstrom stromaufwärts des Partikelfilters wird vorzugsweise abhängig vom statischen Druck stromaufwärts des Partikelfilters, der abhängig vom gefilterten ersten Differenzdruck korrigiert wird, berechnet.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein statischer Offset des Differenzdrucksensors derart kompensiert, dass bei einem Motorkaltstart und bei Betätigung einer Zündung ein aktueller statischer Offset des Differenzdrucksensors gespeichert wird, dass bei einem Motorwarmstart und bei Betätigung der Zündung der gespeicherte statische Offset des Differenzdrucksensors gespeichert bleibt, und dass abhängig vom statischen Offset die Filterung initialisiert wird. Hiermit kann der Einfluss eines Offsets des Differenzdrucksensors vorteilhaft kompensiert werden.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Beladungszustands eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeugs;
2 Zeitdiagramme zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Baldungszustands eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeugs.
Bei dem Partikelfilter kann es sich um einen Partikelfilter für ein Kraftfahrzeug mit einem Otto-Motor oder auch um einen Partikelfilter für ein Kraftfahrzeug mit einem Diesel-Motor handeln. Partikelfilter für ein Kraftfahrzeug mit einem Otto-Motor werden auch als Otto-Partikel-Filter bezeichnet.
Die Bestimmung des Beladungszustands des Partikelfilters beruht auf zwei Differenzdrücken. Ein erster Differenzdruck über dem Partikelfilter wird mithilfe eines Differenzdrucksensors messtechnisch erfasst. Ein zweiter Differenzdruck über dem Partikelfilter wird mithilfe eines Differenzdruckmodells rechnerisch ermittelt. Sowohl der erste Differenzdruck als auch der zweite Differenzdruck werden jeweils einer Filterung unterzogen, um einen gefilterten ersten Differenzdruck und einen gefilterten zweiten Differenzdruck zu bestimmen. Beide gefilterte Differenzdrücke werden jeweils einer Integration unterzogen, um ein erstes Integral des gefilterten ersten Differenzdrucks und ein zweites Integral des gefilterten zweiten Differenzdrucks zu bestimmen. Die beiden Integrale werden aufeinander synchronisiert. Als Beladungszustand wird ein Verhältnis bestimmt, das von den aufeinander synchronisierten Integralen abhängig ist. Weitere Details der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Beladungszustands eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeugs.
Über einen Differenzdrucksensor wird ein erster Differenzdruck Δp₁ messtechnisch erfasst. Wie oben ausgeführt, wird dieser messtechnisch erfasste erste Differenzdruck Δp₁ einer Filterung unterzogen, und zwar zunächst in einem Block 10 einer digitalen Tiefpassfilterung und anschließend in einem Block 11 einer digitalen Hochpassfilterung, wobei Ausgangsgröße des Blocks 11 ein erster gefilterter Differenzdruck Δp_1,F ist.
Die Tiefpassfilterung in Block 10 und die Hochpassfilterung in Block 11 stellen zusammen eine Bandpassfilterung für den messtechnisch erfassten ersten Differenzdruck Δp₁ bereit.
Wie bereits ausgeführt, beruht die Bestimmung des Beladungszustands des Partikelfilters nicht nur auf dem ersten, messtechnisch erfassten Differenzdruck Δp₁, sondern ferner auf einem mithilfe eines Differenzdruckmodells rechnerisch ermittelten zweiten Differenzdrucks Δp₂ .
Dieser zweite Differenzdruck Δp₂ wird in den Blöcken 12, 13 und 14, die das Differenzdruckmodell abbilden, rechnerisch ermittelt, wobei der zweite Differenzdruck Δp₂ ebenso wie der erste Differenzdruck Δp₁ einer Filterung unterzogen wird, um einen gefilterten zweiten Differenzdruck Δp_2,F zu ermitteln. Die Filterung des zweiten, rechnerisch ermittelten Differenzdrucks Δp₂ basiert ebenso wie die Filterung des messtechnisch erfassten ersten Differenzdrucks Δp₁ auf einer Bandpassfilterung, die sich aus einer digitalen Tiefpassfilterung in Block 15 und einer nachgeschalteten digitalen Hochpassfilterung in Block 16 zusammensetzt.
Aus dem ersten gefilterten Differenzdruck Δp_1,F wird in einem Block 17 ein erstes Integral I₁ des gefilterten ersten Differenzdrucks Δp₁ über der Zeit ermittelt. In einem Block 18 wird ein zweites Integral I₂ über der Zeit des gefilterten zweiten Differenzdrucks Δp_2,F ermittelt.
Die Synchronisierung der beiden Integrale I₁ und I₂ aufeinander erfolgt in einem Block 19, wobei gemäß 1 in dem Block 19 das erste Integral I₁ und das zweite Integral I₂ derart aufeinander synchronisiert werden, dass über den Block 19 dem zweiten Integral I₂ eine zeitliche Verzögerung Δt aufgeprägt wird.
Diese zeitliche Verzögerung Δt, die dem zweiten Integral I₂ aufgeprägt wird, ist vom Betriebspunkt des Kraftfahrzeugs abhängig, insbesondere von der Drehzahl des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs und/oder von dem Abgasmassenstrom m des Verbrennungsmotors. Ausgangsgröße des Blocks 19 ist das auf das erste Integral I₁ synchronisierte zweite Integral I_2,S .
Abhängig von den beiden aufeinander synchronisierten Integralen I₁ und I_2,S erfolgt in einem Block 20 die Bildung eines Verhältnisses, welches einem Ladungszustand B des Partikelfilters entspricht. Diese Ausgangsgröße des Blocks 20, also der Beladungszustand B, kann in einem Block 21 einer Filterung unterzogen werden, um dann einen gefilterten Beladungszustand B_F bereitzustellen.
Wie bereits ausgeführt, beruht die Bestimmung des Beladungszustands B bzw. B_F des Partikelfilters auf einem mithilfe eines Differenzdruckmodells berechneten zweiten Differenzdruck Δp₂ .
Dieses Differenzdruckmodell zur Berechnung des zweiten Differenzdruck Δp₂ ist in 1 durch die Blöcke 12, 13 und 14 visualisiert. In Block 12 wird abhängig von einer Temperatur T des Abgases stromaufwärts des Partikelfilters sowie abhängig von einem statischen Druck p_STAT stromaufwärts des Partikelfilters eine Dichte des Abgases ermittelt, die in einem Block 13 ins Verhältnis zu dem Abgasmassenstrom ṁ des Verbrennungsmotors gesetzt wird, um dann letztendlich in Block 14 abhängig von einer Polynomgleichung den zweiten Differenzdruck Δp₂ zu berechnen.
Der zweite Differenzdruck Δp₂ wird vorzugsweise über folgende Formeln (1) und (2) rechnerisch ermittelt wird: $Δ p_{2} = [α * {(\dot{V})}^{2} + b * \dot{V}] * X (T)$
$\dot{V} = \frac{\dot{m} * T * R}{p_{S T A T} + Δ p_{1, F}}$
wobei

V: der berechnete Volumenstrom stromaufwärts des Partikelfilters ist,
X(T): der temperaturabhängige Faktor ist,
a, b: Konstante sind,
ṁ,: ein Abgasmassenstrom des Verbrennungsmotors stromaufwärts des Partikelfilters ist,
T: die Temperatur des Abgases stromaufwärts des Partikelfilters ist,
R: die Gaskonstante des Abgases ist,
p_STAT: der statische Druck stromaufwärts des Partikelfilters ist,
Δp_1,F: der gefilterte erste Differenzdruck ist.

Die obige Formel (1) entspricht dabei dem Polynom des Blocks 14.
Die obige Formel (2) entspricht der Berechnung des Volumenstroms stromaufwärts des Partikelfilters über die Blöcke 12, 13.
Aus der obigen Formel (1) folgt, dass in Block 14 der zweite Differenzdruck Δp₂ abhängig von dem temperaturabhängigen Faktor X(T) korrigiert wird. Bei der Temperatur T handelt es sich dabei um die Temperatur des Abgases stromaufwärts des Partikelfilters. Dieser Korrekturfaktor kann in einer Kennlinie, einem Kennfeld oder einer Tabelle steuerungsseitig hinterlegt sein.
Die Bestimmung des Volumenstroms V stromaufwärts des Partikelfilters ist nach Formel (2) nicht nur vom statischen Druck p_STAT stromaufwärts des Partikelfilters abhängig, sondern gemäß obiger Formel (2) auch vom gefilterten ersten Differenzdruck Δp_1,F . Hiermit kann letztendlich der zweite Differenzdruck Δp₂ über dem Partikelfilter mithilfe des Differenzdruckmodells vorteilhaft berechnet werden.
Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das erste Integral I₁ des gefilterten ersten Differenzdrucks Δp₁ in einem Block 22 gewichtet. Die Gewichtung in Block 22 ist dabei insbesondere vom Betriebspunkt des Kraftfahrzeugs abhängig, vorzugsweise von der Drehzahl des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs und/oder vom Abgasmassenstrom ̇ṁ des Verbrennungsmotors bzw. abhängig vom berechneten Volumenstrom V̇ des Abgases stromaufwärts des Partikelfilters.
1 kann entnommen werden, dass dem Block 22 einerseits die Ausgangsgröße des Blocks 19, also das auf das erste Integral synchronisierte zweite Integral I_2,S , und andererseits eine Ausgangsgröße eines Blocks 23 als Eingangsgrößen zugeführt werden, wobei die Ausgangsgröße des Blocks 23 vom berechneten Volumenstrom V stromaufwärts des Partikelfilters abhängig ist. Im Block 22 wird das erste Integral I₁ des gefilterten ersten Differenzdrucks Δp_1,F gewichtet, um so als Ausgangsgröße ein gewichtetes erstes Integral I_1,G bereitzustellen. Über die Gewichtung kann ein Fehler des Differenzdrucksensors bei geringen Massenströmen bzw. Volumenströmen über dem Partikelfilter kompensiert oder eliminiert werden, nämlich dadurch, dass bei kleinen Massenströmen bzw. Volumenströmen ein kleiner Gewichtungsfaktor gewählt wird und demnach das erste Integral I₁ nur prozentual in die Bestimmung des Beladungszustands B einfließt.
Beim Beladungszustand B handelt es sich in 1 um das Verhältnis I_1,G/I_2,S.
In 2 sind über der Zeit t mehrere zeitliche Signalverläufe gezeigt. Beim Signalverlauf 24 handelt es sich um einen Rohwert des Messwerts des Differenzdrucksensors, also um den messtechnisch erfassten Druck Δp₁ . Beim Kurvenverlauf 25 handelt es sich um die Ausgangsgröße des Blocks 10, also um den tiefpassgefilterten messtechnisch erfassten ersten Differenzdruck Δp₁ . Der Kurvenverlauf 26 visualisiert die Ausgangsgröße des Blocks 11, also den bandpassgefilterten ersten Differenzdruck Δp_1,F . Der Kurvenverlauf 27 zeigt die Ausgangsgröße des Blocks 15, also den tiefpassgefilterten zweiten Differenzdruck Δp₂ , der Kurvenverlauf 28 visualisiert die Ausgangsgröße des Blocks 16, also den bandpassgefilterten zweiten Differenzdruck Δp_2,F .
Der Kurvenverlauf 28 der 2 entspricht der Ausgangsgröße des Blocks 17, also dem ersten Integral I₁ des gefilterten ersten Differenzdrucks Δp_1,F . Der Kurvenverlauf 29 entspricht der Ausgangsgröße des Blocks 18, also dem zweiten Integral I₂ des gefilterten zweiten Differenzdrucks Δp_2,F .
2 kann entnommen werden, dass die Ausgangsgröße I₁ des Blocks 17, also das Integral des gefilterten ersten Differenzdrucks Δp_1,F einen deutlich geglätteten Verlauf zeigt. Trotz der mehrfachen Filterung und Integration kann das Signal I₁ die Dynamik gut abbilden.
Durch Wahl entsprechender Filterwerte für die Blöcke 10, 11, 15 und 16 kann darüber hinaus auch eine relativ geringfügige Phasenverschiebung durch die Filterung realisiert werden.
In 2 unten sind wiederum die Kurvenverläufe 28 und 29 gezeigt, also die beiden Integrale I₁ und I₂ , ebenso visualisiert ein Kurvenverlauf 30 die Ausgangsgröße des Blocks 20, also den Beladungszustand B und ein Kurvenverlauf 31 die Ausgangsgröße des Blocks 21, also den gefilterten Beladungszustand B_F .
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Ermittlung des Beladungszustands B bzw. B_F nur dann, wenn der berechnete Volumenstrom V stromaufwärts des Partikelfilters größer als ein Grenzwert ist. Der Kurvenverlauf 32 zeigt 2 ein entsprechendes Freigabesignal, welches in dem Block 33 der 1 ermittelt wird. Ein Block 34 stellt dem Block 33 den entsprechenden Grenzwert für den Volumenstrom V̇ stromaufwärts des Partikelfilters bereit, der seinerseits in Block 13 berechnet wird. Ferner wird dem Block 33 als Eingangsgröße die Temperatur T stromaufwärts des Partikelfilters bereitgestellt, um abhängig von dieser Temperatur T einen entsprechenden temperaturabhängigen Grenzwert für die Freigabe der Bestimmung des Beladungszustands zu ermitteln.
Wie bereits ausgeführt, handelt es sich bei den Blöcken 10 und 15 um die Tiefpassfilterung und bei den Blöcken 11, 16 um die Hochpassfilterung der Bandpassfilterung des jeweiligen Differenzdrucks Δp₁ sowie Δp₂ .
Die Filterparameter für die Hochpassfilterung 11, 16 werden im Block 35 bereitgehalten. Die Filterparameter für die Tiefpassfilterung 10, 15 werden im Block 36 kennlinienabhängig ermittelt, und zwar abhängig vom Volumenstrom V des Abgases stromaufwärts des Partikelfilters, der vom Block 13 bereitgestellt wird.
Dieser Volumenstrom V, also die Ausgangsgröße des Blocks 13, wird in einem Block 37 gefiltert, vorzugsweise hochpassgefiltert, und zwar abhängig von einer durch den Block 38 bereitgestellten Filterkonstante, wobei der gefilterte Volumenstrom, also die Ausgangsgröße des Blocks 37, dem Kennfeld bzw. der Kennlinie des Blocks 36 als Eingangsgröße dient, um abhängig hiervon die Filterkonstanten für die Tiefpassfilterungen 10, 15 zu ermitteln.
Wie oben bereits ausgeführt, ist die Synchronisation des zweiten Integrals I₂ auf das erste Integral I₁ zur Ermittlung des synchronisierten zweiten Integrals I_2,S vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs abhängig, insbesondere von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder vom Abgasmassenstrom ṁ, des Verbrennungsmotors.
In 1 wird abhängig vom Abgasmassenstrom ṁ, des Verbrennungsmotors in einem Block 39 kennlinienabhängig die zeitliche Verzögerung Δt ermittelt, die auf das zweite Integral I₂ aufgeprägt wird, um das auf das erste Integral I₁ synchronisierte zweite Integral I_2,S zu ermitteln.
1 visualisiert mit einem Pfeil 40 eine Initialisierung zur Berechnung bzw. Bestimmung der Beladung B bzw. B_F , wobei hierbei auch die Tiefpassfilterungen der Blöcke 10, 15, die Hochpassfilterungen der Blöcke 11, 16 und die Integration der Blöcke 17, 18 initialisiert werden. Bei diesem Initialisierungssignal 40 handelt es sich um die Ausgangsgröße des Blocks 41 der 1. Die Initialisierung der Blöcke 11, 15, 16, 17 und 18 erfolgt vorzugsweise mit dem Wert Null (0). Der Block 21 wird vorzugsweise mit dem Wert Eins (1) initialisiert. Der Block 10 wird mit einem statischen Offset des Differenzdrucksensors initialisiert.
Bei den Pfeilen bzw. Initialisierungssignalen 40 handelt es sich demnach um drei entsprechende Initialisierungssignale, nämlich um ein erstes Initialisierungssignal für die Blöcke 11, 15, 16, 17, 18, insbesondere um den Wert „0“, um ein zweites Initialisierungssignal für den Block 21, insbesondere um den Wert „1“, und um ein Initialisierungssignal für den Block 10, der vorzugsweise mit dem statischen Offset des Differenzdrucksensors initialisiert wird. Der Block 41 gibt diese Initialisierungssignale 40 als Ausgangsgrößen aus.
Die Initialisierung der Tiefpassfilterung des Blocks 10 dient der Kompensation oder Eliminierung des statischen Offsets des Differenzdrucksensors. Bei einem Motorkaltstart und bei Betätigung einer Zündung wird ein aktueller statischer Offset des Differenzdrucksensors gespeichert. Erfolgt hingegen die Zündung bei einem Motorwarmstart, so bleibt der zuvor gespeicherte statische Offset gespeichert. Wie bereits ausgeführt, wird bei Vorliegen des Freigabesignals 32 die Initialisierung ausgeführt, wobei, wie oben beschrieben, die Tiefpassfilterung des Blocks 10 mit dem statischen Offset initialisiert wird. Dem Block 41 wird als Eingangsgröße die Temperatur T des Abgases stromaufwärts des Partikelfilters zugeführt. Weitere Eingangsgrößen des Blocks 41 sind ein Zündungssignal Z über die Betätigung der Zündung, der gemessene erste Differenzdruck Δp₁ sowie eine Temperatur T_K , die der Temperaturinformation des Verbrennungsmotors entspricht. Abhängig von der Temperatur T_K kann entschieden werden, ob ein Motorkaltstart oder Motorwarmstart vorliegt. Das Signal Z gibt Information über die Betätigung der Zündung. Wird die Zündung betätigt, so kann abhängig vom Signal Δp₁ der statische Offset des Differenzdrucksensors ermittelt werden. Zur Überprüfung, ob ein Motorkaltstart vorliegt, wird die Temperatur T_K mit einem Schwellwert verglichen, der vom Block 42 bereitgestellt wird.
Die obige Initialisierung erfolgt nach Zündung vorzugsweise in einer definierten Reihenfolge. Zunächst erfolgt die Initialisierung des Blocks 10 mit dem statischen Offset des Differenzdrucksensors. Im Anschluss erfolgt die Initialisierung der Blöcke 11, 15, 16, 17, 18 mit dem Wert „0“. Abschließend erfolgt die Initialisierung des Blocks 21, mit dem Wert „1“.
Ein Block 43 der 1 visualisiert eine weitere Funktion der Erfindung, welche die Beeinflussung der Filterung des Blocks 21 zur Ermittlung des gefilterten Beladungszustands B_F entspricht. Der Block 43 überwacht den Betriebszustand des Kraftfahrzeugs und Bedingungen, um den Filterwert der Filterung in Block 21 zu öffnen, sodass dann die Filterung weniger zum Tragen kommt. Dann, wenn der Block 43 erkennt, dass der Partikelfilter sehr heiß ist und sich das Abgas mit Sauerstoff anreichert, kann die Filterung des Blocks 21 geöffnet werden. Hintergrund hierfür ist, dass unter diesen Randbedingungen ein Rußabbrand im Partikelfilter gefördert wird, wodurch sich dann der Differenzdruck über den Partikelfilter schlagartig ändern kann.
Ein Block 44 der 1 betrifft die Kompensation bzw. Ermittlung eines Drifts des Differenzdrucksensors über der Zeit. Dem Block 44 werden als Eingangsgrößen der gemessene Differenzdruck Δp₁ und das ungewichtete erste Integral I₁ des gefilterten ersten Differenzdrucks Δp_1,F bereitgestellt, wobei der Block 44 als Ausgangsgröße 45 einen Sensor-Drift ausgibt. Dieser Sensor-Drift kann genutzt werden, um den gemessenen Differenzdruck Δp₁ zu korrigieren.
Ein Block 46 der 1 dient einer optionalen Absicherung des synchronisierten zweiten Integrals I_2,S .
Die Erfindung findet besonders bevorzugt zur Ermittlung des Beladungszustands eines Otto-Partikel-Filters Anwendung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1528229 B1 [0003]
EP 1529931 B1 [0004]

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Beladungszustands (B, B_F) eines Partikelfilters eines Kraftfahrzeugs, wobei ein erster Differenzdruck (Δp₁) über dem Partikelfilter mit Hilfe eines Differenzdrucksensors messtechnisch erfasst wird, wobei ein zweiter Differenzdruck (Δp₂) über dem Partikelfilter mit Hilfe eines Differenzdruckmodells rechnerisch ermittelt wird, wobei der erste Differenzdruck (Δp₁) und der zweite Differenzdruck (Δp₂) jeweils einer Filterung unterzogen werden, um aus dem ersten Differenzdruck (Δp₁) einen gefilterten ersten Differenzdruck (Δp_1,F) und aus dem zweiten Differenzdruck (Δp₂) einen gefilterten zweiten Differenzdruck (Δp_2,F) zu bestimmen, wobei der erste gefilterte Differenzdruck (Δp_1,F) und der zweite gefilterte Differenzdruck (Δp_2,F) jeweils einer Integration unterzogen werden, um ein erstes Integral (I₁) des gefilterten ersten Differenzdrucks (Δp_1,F) und ein zweites Integral (I₂) des gefilterten zweiten Differenzdrucks (Δp_2,F) zu bestimmen, wobei das erste Integral (I₁) und das zweite Integral (I₂) aufeinander synchronisiert werden, wobei als Beladungszustand (B, B_F) ein Verhältnis bestimmt wird, das von den aufeinander synchronisierten Integralen (I₁, I_2,S) abhängig.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste gefilterte Differenzdruck (Δp_1,F) und der zweite gefilterte Differenzdruck (Δp_2,F) jeweils einer Integration über der Zeit unterzogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Integral (I₁) und das zweite Integral (I₂) derart aufeinander synchronisiert werden, dass dem zweiten Integral (I₂) eine zeitliche Verzögerung (Δt) aufgeprägt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Verzögerung (Δt), die dem zweiten Integral (I₂) aufgeprägt wird, von einem Betriebspunkt, insbesondere der Drehzahl eines Verbrennungsmotors und/oder einem Abgasmassenstrom des Verbrennungsmotors, abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Integral (I₁) abhängig von einem Betriebspunkt, insbesondere der Drehzahl eines Verbrennungsmotors und/oder einem Abgasmassenstrom des Verbrennungsmotors, gewichtet wird, als Beladungszustand ein Verhältnis zwischen den aufeinander synchronisiert Integralen (I_1,G, I_2,S) bestimmt wird, nämlich ein Verhältnis aus dem gewichteten ersten Intergral (I_1,G) und dem auf das erste Integral sychronisierten zweiten Integral(I_2,S).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen den aufeinander synchronisierten Integralen gefiltert wird, um einen gefilterten Beladungszustand (B_F) zu bestimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch kennzeichnet, dass der zweite Differenzdruck (Δp₂) über dem Partikelfilter mit Hilfe des Differenzdruckmodells derart rechnerisch ermittelt wird, dass der zweite Differenzdruck (Δp₂), der von einem berechneten Volumenstrom stromaufwärts des Partikelfilters abhängig ist, über einen temperaturabhängigen Faktor korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der berechnete Volumenstrom stromaufwärts des Partikelfilters abhängig vom statischen Druck stromaufwärts des Partikelfilters, der abhängig vom gefilterten ersten Differenzdruck (Δp_1,F) korrigiert wird, berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Differenzdruck Δp₂ über folgende Formeln rechnerisch ermittelt wird: $Δ p_{2} = [α * {(\dot{V})}^{2} + b * \dot{V}] * X (T)$
$\dot{V} = \frac{\dot{m} * T * R}{p_{S T A T} + Δ p_{1, F}}$
wobei V der berechneten Volumenstrom stromaufwärts des Partikelfilters ist, X(T) der temperaturabhängige Faktor ist, a, b jeweils eine Konstante ist, ṁ ein Abgasmassenstrom des Verbrennungsmotors stromaufwärts des Partikelfilters ist, T die Temperatur des Abgases stromaufwärts des Partikelfilters ist, R die Gaskonstante des Abgases ist, p_STAT der statische Druck stromaufwärts des Partikelfilters ist, Δp_1,F der gefilterte erste Differenzdruck ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungszustand (B, B_F) nur dann ermittelt wird, wenn der berechnete Volumenstrom stromaufwärts des Partikelfilters größer als ein Grenzwert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein statischer Offset des Differenzdrucksensors derart kompensiert wird, dass bei einem Motorkaltstart und bei Betätigung einer Zündung ein aktueller statischer Offset des Differenzdrucksensors gespeichert wird, bei einem Motorwarmstart und bei Betätigung der Zündung der gespeicherte statische Offset des Differenzdrucksensors gespeichert bleibt, abhängig vom statischen Offset die Filterung initialisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterung eine Bandpassfilterung ist, die sich aus einer Tiefpassfilterung und einer nachfolgenden Hochpassfilterung zusammensetzt, wobei die Tiefpassfilterung mit vom statischen Offset initialisiert wird, und wobei die Hochpassfilterung und Integration mit Null initialisiert werden.