DE102018116870A1

DE102018116870A1 - Verfahren zum Bestimmen der Beladung eines Partikelfilters mit Asche

Info

Publication number: DE102018116870A1
Application number: DE102018116870.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Görgen; Andreas Gotter; Mark Hendrikx; Constantin Lieb
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2019-01-24
Also published as: DE102017116405A1; CN109281735A

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Bestimmen der Beladung eines Partikelfilters mit Asche und ein Steuergerät für die Durchführung eines solchen Verfahrens.Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen der Beladung eines Partikelfilters mit Asche, wobei der Partikelfilter eine Sauerstoff speichernde katalytische Beschichtung aufweist, umfasst den Schritt, dass die Entladezeit bestimmt wird, in der der im Partikelfilter zuvor gespeicherte Sauerstoff entladen wird, und anhand der Entladezeit die Beladung mit Asche bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Bestimmen der Beladung eines Partikelfilters mit Asche und ein Steuergerät für die Durchführung eines solchen Verfahrens.
Die WO2014178633A1 und die WO2017109514A1 offenbaren Partikelfilter, die eine sauerstoffspeichernde Beschichtung aufweisen. Die DE102014209810A1 offenbart ein Verfahren, mittels dem über eine Differenzdruckmessung die Beladung eines Partikelfilters mit Asche bestimmt werden kann. Die JP2016136011A offenbart ein Verfahren, mit dem die Beladung eines Partikelfilters mit Asche über die zurückgelegte Strecke bestimmt werden kann. Die US20170182447A1 offenbart, die Beladung eines Partikelfilters mit Asche mittels elektromagnetischen Wellen zu bestimmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen der Beladung eines Partikelfilters mit Asche, wobei der Partikelfilter eine Sauerstoff speichernde katalytische Beschichtung aufweist, umfasst den Schritt, dass die Entladezeit bestimmt wird, in der der im Partikelfilter zuvor gespeicherte Sauerstoff entladen wird, und anhand der Entladezeit die Beladung mit Asche bestimmt wird.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass eine Beladung mit Asche Auswirkungen auf die Entladezeit des Partikelfilters hat. Damit eignet sich eine Messung der Entladezeit, die Aschebeladung zu bestimmen. Die Beladung mit Asche kann die Bestimmung einer Beladung des Partikelfilters mit Ruß beeinflussen. Möglicher Vorteil der Erfindung ist daher, dass die bestimmte Aschebeladung bei der Bestimmung einer Rußbeladung berücksichtigt werden kann, um eine Regenerationsstrategie für den Partikelfilter zu verbessern, beispielsweise dadurch, dass der Zeitpunkt einer Regeneration des Partikelfilters genauer ermittelt werden kann. Ein weiterer möglicher Vorteil ist, den Wert für die Aschebeladung für Diagnosezwecke zu verwenden, beispielsweise für die Ermittlung des Zustands des Partikelfilters.
Die Asche besteht in der Regel aus Verbrennungsrückständen von Öl, der Ruß entsteht aus Rückständen der Verbrennung von Treibstoff. Bei dem Partikelfilter handelt es sich vorzugsweise um einen Partikelfilter für den Einsatz in Abgasnachbehandlungssystemen für Ottomotoren. Besonders bevorzugt ist, dass der Partikelfilter Teil eines Vier-Wege-Katalysators ist. Der Partikelfilter ermöglicht aufgrund der katalytischen Beschichtung, dass auf einen zusätzlichen Katalysator möglicherweise verzichtet werden kann, was ermöglicht, den Bedarf an Bauraum zu reduzieren. Bei der Beschichtung kann es sich um für derartige Partikelfilter üblicherweise eingesetzte Beschichtungen basierend auf Aluminiumoxiden oder Ceroxiden handeln.
Vorteilhafterweise wird die Entladezeit anhand eines Lambda-Sprungs in Flussrichtung eines Abgases stromabwärts des Partikelfilters bestimmt. Die Entladezeit gibt die Zeit an, in der der mit Sauerstoff teilweise oder vollständig beladene Partikelfilter zumindest teilweise entladen wird. Dazu wird vorteilhafterweise eine üblicherweise bereits im Abgasnachbehandlungssystem vorgesehene Lambdasonde eingesetzt, zusätzliche Sensorik ist damit nicht notwendig. Die Entladezeit kann durch den Zeitraum zwischen verschiedenen Punkten bestimmt werden, beispielsweise zwischen dem Beginn der Entladung und dem Einsatz des Sprungs oder an einer Flanke des Sprungs. Die so gemessene Entladezeit kann mit einem Referenzwert verglichen werden. Das Ergebnis des Vergleichs ermöglicht einen Rückschluss auf die Beladung mit Asche.
Das erfindungsgemäße Steuergerät für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor ist eingerichtet, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

1 einen Ausschnitt eines Abgasnachbehandlungssystems,
2 einen Diagramm, dass den stromabwärts des Partikelfilters bestimmten Lambdawert während und nach der Entladung darstellt.

Die 1 zeigt einen Ausschnitt eines Abgasnachbehandlungssystems. Das Abgasnachbehandlungssystem umfasst einen Vier-Wege-Katalysator 1 mit einem eine Sauerstoff speichernde katalytische Beschichtung aufweisenden Partikelfilter. Des Weiteren umfasst das Abgasnachbehandlungssystem eine stromabwärts der Katalysators 1 angeordnete Lambdasonde 2 zum Messen eines Lambdawertes, und ein Steuergerät 3 zum Bestimmen einer Aschebeladung und zum Bestimmen einer Rußbeladung. Das Steuergerät 3 ist mit dem Lambdasensor 2 verbunden. Das Abgasnachbehandlungssystem ist ein System für die Abgasnachbehandlung von Abgas eines Ottomotors.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Entladezeit bestimmt, in der der im Partikelfilter zuvor gespeicherte Sauerstoff entladen wird. Anhand der Entladezeit wird die Beladung mit Asche bestimmt. Das Verfahren wird durch das Steuergerät 3 durchgeführt, das ein entsprechendes Programm aufweist. Hierzu wird die Entladezeit anhand eines Lambda-Sprungs stromabwärts des Partikelfilters bestimmt. Der Lambdawert wird mit der Lambdasonde 2 gemessen. Die Aschebeladung wird durch Vergleich der bestimmten Entladezeit mit einem Referenzwert ermittelt.
Verfahrensgemäß geht der Entladung eine Regeneration des Partikelfilters, also eine Verbrennung des sich im Partikelfilter befindenden Rußes, und eine Beladung des Partikelfilters mit Sauerstoff voraus. Die Beladung erfolgt durch den Betrieb mit einem sauerstoffreichen Gemisch (Lambda>1). Im Betrieb kann dies beispielsweise während eines Leerlaufs des Verbrennungsmotors, beispielsweise während einer Abfahrt, erfolgen. Ist die sauerstoffspeichernde Beschichtung mit Sauerstoff beladen, vorzugsweise vollständig beladen, erfolgt in einem zeitlich nachfolgenden Schritt die Entladung des Partikelfilters. Hierzu erfolgt der Betrieb mit einem sauerstoffarmen, also kraftstoffreichen Gemisch (Lambda<1). Solange im Partikelfilter gespeicherter Sauerstoff mit dem kraftstoffreichen Gemisch reagieren kann, bleibt der stromabwärts des Lambdasensors gemessene Lambdawert erhöht, siehe 2. Kann der im Partikelfilter gespeicherte Sauerstoff nicht mehr reagieren, sinkt der Lambdawert, es kommt zu einem Sprung. Der Zeitabschnitt zwischen dem Beginn der Entladung A und dem Sprung B ist ein Maß für die Entladezeit. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Entladezeit der Zeitabschnitt zwischen dem Beginn der Entladung und dem Zeitpunkt, an dem sich in der Flanke des Sprungs die Steigung umkehrt. Es können aber auch andere charakteristische Zeitpunkte für die Bestimmung einer Entladezeit verwendet werden.
In diesem Falle wird die Aschebeladung anhand einer Tabelle bestimmt, die für unterschiedliche Entladezeiten einen Wert für die Aschebeladung angibt. Die Tabellenwerte wurden zuvor über ein Modell oder über Referenzmessungen bestimmt. Ein weiteres Beispiel ist, die Aschebeladung anhand eines Modells zu bestimmen, in dem die Entladezeit als Parameter eingeht.
Die bestimmte Aschebeladung wird vorzugsweise bei der Bestimmung einer Rußbeladung des Partikelfilters verwendet. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Aschebeladung für die Bestimmung einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Partikelfilters, insbesondere einer Verschlechterung der Sauerstoffspeicherfähigkeit, oder für Diagnosezwecke zu verwenden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei der Bestimmung der Aschebeladung eine Alterung des Partikelfilters berücksichtigt. Dies kann beispielsweise über eine Tabelle oder ein Modell erfolgen. Dazu können auf an sich bekannte Verfahren zur Bestimmung der Alterung zurückgegriffen werden.
Des Weiteren ist es möglich, die Aschebeladung zusätzlich über mindestens ein weiteres, vom Ansatz her unterschiedliches Verfahren zu bestimmen. In Frage kommen beispielsweise eine Bestimmung der Aschebeladung über eine Differenzdruckmessung über den Filter, über die Berücksichtigung des Ölverbrauchs, oder über ein Verfahren, dass auf Mikrowellen basiert. Dies ermöglicht es, durch Mittelwertbildung oder durch Ausschluss von Ergebnissen, die außerhalb eines Toleranzbandes liegen, die Genauigkeit der Bestimmung der Aschebeladung zu erhöhen und damit beispielsweise Regenerationsstrategien zu optimieren.
Ebenfalls ist es möglich, falls die so bestimmte Aschebeladung bei der Bestimmung einer Sauerstoffspeicherfähigkeit berücksichtigt wurde, das Ergebnis mit mit dem Ergebnis anderer Methoden für die Bestimmung der Sauerstoffspeicherfähigkeit zu vergleichen und/oder zu kombinieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014178633 A1 [0002]
WO 2017109514 A1 [0002]
DE 102014209810 A1 [0002]
JP 2016136011 A [0002]
US 20170182447 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Bestimmen der Beladung eines Partikelfilters mit Asche, wobei der Partikelfilter eine Sauerstoff speichernde katalytische Beschichtung aufweist, umfassend den Schritt, dass die Entladezeit bestimmt wird, in der der im Partikelfilter zuvor gespeicherte Sauerstoff entladen wird, und anhand der Entladezeit die Beladung mit Asche bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Entladezeit anhand eines Lambda-Sprungs stromabwärts des Partikelfilters bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beladung durch Vergleich der bestimmten Entladezeit mit einem Referenzwert ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Referenzwert einem mit Asche unbeladenen Zustand des Partikelfilters entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Entladen der Partikelfilter im Wesentlichen vollständig mit Sauerstoff beladen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vorab ein eine Regeneration des Partikelfilters erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Alterung des Partikelfilters bei der Bestimmung der Aschebeladung berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beladung des Partikelfilters über ein weiteres Verfahren bestimmt wird, und bei der Bestimmung der Beladung die Ergebnisse beider Verfahren berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der für die Beladung mit Asche bestimmte Wert für eine Bestimmung der Beladung des Partikelfilters mit Ruß, einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Partikelfilters und/oder für eine Diagnose des Partikelfilters verwendet wird.
Steuergerät für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, eingerichtet mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.