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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit zumindest einem Dieselpartikelfilter zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs mit einem Dieselmotor.
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Mit Abgasnachbehandlungsvorrichtungen werden Verbrennungsgase, nachdem sie den Brennraum oder die Brennkammer der Brennkraftmaschine verlassen haben, auf mechanischem, katalytischem oder chemischem Wege gereinigt, um so gesetzliche Schadstofflimits einhalten zu können.
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Abgasnachbehandlungseinrichtungen weisen zur Erreichung strenger Emissionsbedingungen mehrere verschiedene Katalysatoren auf, die motornah und/oder im Fahrzeugunterboden eher motorfern angeordnet sein können. Zur Entfernung von z.B. Stickoxiden (NOx) aus dem Abgasstrom weisen derartige Abgasnachbehandlungseinrichtungen SCR-Katalysatoren und NOx-Speicherkatalysatoren auf, wobei der NOx-Speicherkatalysator stromauf des SCR-Katalysators angeordnet ist.
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Kraftfahrzeuge, die einen Dieselmotor als Traktionsmotor aufweisen, emittieren im Betrieb Kleinstpartikel, die gesundheitsschädlich sind und die Umwelt belasten. Um den Partikelausstoß zu reduzieren, wird dem Dieselmotor im Abgasstrang eine Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einem Dieselpartikelfilter (DRPF, auch DPF oder RPF) nachgeschaltet. Daneben kann die Abgasnachbehandlungseinrichtungen z.B. zusätzlich einem Oxidations-, SCR- oder einem NOx-Katalysator aufweisen. Das Durchströmen des Abgases durch den Dieselpartikelfilter führt zu einer Ablagerung der im Abgasstrom enthaltenen Rußpartikel an der angeströmten Seite der Oberfläche des Dieselpartikelfilters. Im Laufe des Betriebes des Dieselmotors akkumulieren sukzessiv mehr Rußpartikel an der Oberfläche des Dieselpartikelfilters. Der Dieselpartikelfilter setzt sich somit während des Betriebes mit Ruß zu. Das Verschließen des Rußpartikelfilters gegenüber dem Abgasstrom hat zur Folge, dass zum einen die für die Aufnahme von Rußpartikeln aktive Oberfläche des Dieselpartikelfilters sich verkleinert und damit zukünftig weniger Rußpartikel aus dem Abgas binden kann. Zum anderen erhöht das Verstopfen des Rußpartikelfilters den Druck im Abgas, welches wiederum zu einer Leistungseinbuße des Dieselmotors führt.
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Von Zeit zu Zeit ist es daher notwendig, den Dieselpartikelfilter zu regenerieren. Die Regeneration erfolgt dabei im Rahmen eines Regenerationsprozesses, bei dem die Rußpartikel abgebrannt werden. Hierbei ist zu beachten, dass der durch die Rußpartikel entstehende Ruß sich selbstständig entzünden kann, wenn die den Dieselpartikelfilter anströmende Abgastemperatur höher ist als die Selbstentzündungstemperatur des Rußes. Die Selbstentzündungstemperatur ist dabei zusätzlich von dem Abgasdruck abhängig und liegt bei einem tieferen Wert, wenn der Abgasdruck höher ist. Bei einem mit Diesel angetriebenen Kraftfahrzeug kann z.B. eine Späteinspritzung dazu genutzt werden, die Abgastemperatur des den Dieselpartikelfilter anströmenden Abgases über die Selbstentzündungstemperatur des Rußes anzuheben. Dabei führt die Späteinspritzung dazu, dass Kraftstoff in einen dem Dieselpartikelfilter vorgeschalteten Oxidationskatalysator gelangt und dort exotherm oxidiert wird. Durch die Späteinspritzung kann die Abgastemperatur um 200°C bis 300°C erhöht werden, was zur Folge hat, dass sich der Ruß durch die erhöhte Abgastemperatur selbst entzünden und abbrennen kann. Auf Grund der durch die exotherme Oxidation erhöhten Abgastemperatur kann somit im Dieselpartikelfilter eine aktive Verbrennung erfolgen - und damit eine aktive Regeneration des Dieselpartikelfilters stattfinden.
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Zusätzlich oder als Alternative zur Späteinspritzung können die Dieselpartikelfilter für eine aktive Verbrennung teilweise mit einem Heizsystem, beispielsweise mit einem E-Kat oder mit einer Kraftstoff direkt vor dem Oxidationskatalysator in den Auspuffstrang injizierenden Einspritzeinheit, ausgerüstet sein. Die durch das Heizsystem oder durch die Einspritzung in den Auspuffstrang und die Oxidation des eingespritzten Kraftstoffes in einem Oxidationskatalysator dem Dieselpartikelfilter zugeführte thermische Energie führt dazu, dass sich der in dem Dieselpartikelfilter befindende Ruß selbst entzündet.
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Eine weitere Möglichkeit des Abbrennens des Rußes besteht in dem unter Last stellen des Dieselmotors. Beispielsweise würde eine Autobahnfahrt mit hoher Geschwindigkeit den Dieselmotor für eine gewisse Zeitdauer unter Last stellen, was jedoch wegen Tempolimits in vielen Ländern schwierig zu realisieren ist.
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Aus der
US 9,551,258 B2 ist ein Abgasnachbehandlungssystem bekannt, welches ein GPS-System nutzt, um aus einem Fahrerprofil, einem dem Kraftfahrzeug zugeordneten Einsatzprofil und einem Wahrscheinlichkeitswert ein Abgasnachbehandlungssystem zu regenerieren. Der Wahrscheinlichkeitswert gibt dabei die Wahrscheinlichkeit an, dass die Regeneration in diesem Einsatzprofil begonnen und beendet wird. Unter Zuhilfenahme der GPS-Daten wird eine Zeitspanne bestimmt, um eine Regeneration des Abgasnachbehandlungssystems zu starten und eine vollständige Regeneration in dieser Zeitspanne zu beenden. Das Einsatzprofil wird hierbei über eine Route, welche mittels eines Navigationssystems berechnet wird, bestimmt.
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Aus der
DE 10 2006 021 189 B4 ist es bekannt, ein Fahrerprofil auszuwerten um Regenerationen zu triggern.
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Jede Regeneration des Dieselpartikelfilters erhöht eine Ölverdünnung und dem Kraftstoffverbrauch. Zugleich erhöhen Maßnahmen zur Reduzierung der NOx-Emissionen im Dieselmotor oft die Rußemissionen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Wege aufzuzeigen, wie Regenerationen des Dieselpartikelfilters besonders effizient durchgeführt werden können, insbesondere vor dem Hintergrund zunehmend strenger werdender Schadstofflimits.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit zumindest einem Dieselpartikelfilter zum Reinigen eines Abgasstromes eines Kraftfahrzeugs mit einem Dieselmotor, mit den Schritten:
- Erfassen eines simulierten Ruß-Beladungswertes indikativ für akkumulierten Ruß in dem Dieselpartikelfilter,
- auf ein Vorliegen zumindest einer vorbestimmten Bedingung hin Erfassen von einem Fortschrittswert indikativ für einen Anteil einer simulierten vollständigen Regeneration,
- Stoppen des Erfassens des simulierten Ruß-Beladungswertes indikativ für akkumulierten Ruß in dem Dieselpartikelfilter, wenn der Fortschrittswert indikativ für einen Anteil einer simulierten vollständigen Regeneration einen Maximalwert indikativ für eine vollständige Regenration erreicht hat und Bereitstellen eines fiktiven Ruß-Beladungswertes,
- Erzeugen oder Aktualisieren eines Histogramm-Datensatzes, unter Verwendung des fiktiven Ruß-Beladungswertes indikativ für akkumulierten Ruß in dem Dieselpartikelfilter, und
- Auswerten des Histogramm-Datensatzes um einen Wert für einen Ruß-Schwellwert indikativ für eine Wahrscheinlichkeit kleiner als 100% für eine vollständige Regeneration zu bestimmen.
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Es wird also kontinuierlich die Menge des akkumulierten Rußes in dem Dieselpartikelfilter durch eine Simulation bestimmt. Hierzu kann ein computerunterstütztes Modell verwendet werden.
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Der simulierte Rußbeladungswert des Partikelfilters ist ein Wert repräsentativ für eine Rußbeladung. Er unterscheidet sich also von einem tatsächlichen, gemessenen Rußbeladungswert, der z.B. aus einer Druckdifferenz über den Partikelfilter bestimmt werden kann.
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Der Fortschrittswert bezieht sich auf eine simulierte vollständige Regeneration. Eine Regeneration wird aber tatsächlich nicht durchgeführt. Mit anderen Worten, es handelt sich sowohl bei dem Rußbeladungswert des Dieselpartikelfilters als auch bei dem Fortschrittswert um Simulationswerte und nicht um Messwerte.
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Wenn aufgrund der Simulation eine Regeneration möglich gewesen wäre, wird der letzte Stand des simulierten Ruß-Beladungswertes zum fiktiven Ruß-Beladungswert. Mit anderen Worten, der fiktiven Ruß-Beladungswert kann auch als simulierter aktueller Ruß-Beladungswert angesehen.
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Die vorbestimmte Bedingung ist indikativ für eine Regenerationswahrscheinlichkeit. Die Regenerationswahrscheinlichkeit kann z.B. in Abhängigkeit von einer Katalysator-Temperatur und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden. Wenn die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, also die Bedingungen für eine Regeneration vorliegen, wird der Fortschrittswert indikativ für einen Fortschritt der Regeneration erfasst. Dies kann eine Zeitdauer sein bzw. der prozentuale Anteil der Zeitdauer für eine vollständige Regeneration. Angemerkt sei, dass hier keine Regeneration durchgeführt wird, sondern nur die Länge der Zeitdauer erfasst wird, während der eine Regeneration möglich wäre. Anstelle der Zeitdauer können auch andere Größen erfasst werden, wenn sie indikativ für den Fortschritt einer Regeneration sind.
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Eine weitere vorbestimmte Bedingung ist, ob die Zeitdauer groß genug ist um eine Regeneration zu initiieren, also zumindest eine Mindestmenge an Ruß zu entfernen. Zur Grenzwertbestimmung können archivierte Werte herangezogen werden, oder es wird ein computergestütztes Modell verwendet.
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Wenn beide Bedingungen erfüllt sind wäre eine Regeneration möglich. Es wird dann ein Histogramm-Datensatz erzeugt oder aktualisiert. Der Histogramm-Datensatz ordnet den einzelnen Phasen, während denen eine Regeneration möglich war, jeweilige Wahrscheinlichkeiten zu.
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Es wird dann der Histogramm-Datensatz ausgewertet um einen Wert für einen Ruß-Schwellwert indikativ für eine Wahrscheinlichkeit kleiner als 100% für eine vollständige Regeneration zu bestimmen, z. B. für eine Wahrscheinlichkeit von 95%. Hierzu können die einzelnen Wahrscheinlichkeiten der jeweiligen Phasen aufsummiert bzw. integriert werden, bis der Wert für den Ruß-Schwellwert erreicht ist.
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Somit wird vorgeschlagen, den Wert für einen Ruß-Schwellwert abzusenken, so dass die Wahrscheinlichkeit einer Regeneration erhöht wird. Dies führt dazu, dass vor Erreichen einer maximalen Ruß-Beladung bereits eine Regeneration durchgeführt wird.
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Ferner werden die Daten, die den Histogramm-Datensatz bilden, während des normalen Betriebs erfasst und nicht während Regenerationsphasen. Somit werden deutlich schneller und mehr Daten erfasst, als wenn eine Datenerhebung nur während der Regenerationen erfolgen würde.
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Gemäß einer Ausführungsform wird von einer absoluten Auslösegrenze der Ruß-Schwellwert subtrahiert um eine Auslösegrenze zu bestimmen. Bei der absoluten Auslösegrenze handelt es sich eine Rußbeladung, die eine sofortige Regeneration erfordert. Daher sollte eine von der absoluten Auslösegrenze getriggerte Regeneration vermieden werden. Mit anderen Worten, durch die Wahl der Auslösegrenze ist eine Wahrscheinlichkeit von z.B. 95% gegeben, dass eine Regeneration vor einer Auslösung einer Regeneration durch absolute Auslösegrenze erfolgt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein weiterer Fortschrittswert indikativ für einen Fortschritt der simulierten Regeneration erfasst, wenn ein erster Fortschrittswert indikativ für einen Fortschritt der simulierten Regeneration erfasst wurde, bevor der Fortschrittswert indikativ für einen Fortschritt der simulierten Regeneration größer als ein Grenzwert ist. Mit anderen Worten, es wird jedes Mal ein Erfassungsvorgang gestartet, wenn der Fortschrittswert indikativ für einen Fortschritt der simulierten Regeneration größer als der Grenzwert ist. Somit werden zwei oder auch mehrere Werte indikativ für den Fortschritt der simulierten Regeneration erfasst. So kann die Datenbasis auf einfache Art und Weise vergrößert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Aktualisieren des Histogramm-Datensatzes, dass die Werte repräsentativ für die Wahrscheinlichkeiten für den fiktiven Ruß-Beladungswert und für die jeweiligen simulierten archivierten Ruß-Beladungswerte erniedrigt werden, deren zugeordnete Ruß-Last größer oder gleich als der fiktive Ruß-Beladungswert indikativ für den akkumulierten Ruß sind. Dabei können die jeweiligen Wahrscheinlichkeiten um einen vorbestimmten Wert erhöht werden. So wird der Histogramm-Datensatz fortgeschrieben durch Berücksichtigen der zuletzt gewonnenen Daten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Aktualisieren des Histogramm-Datensatzes, dass die Werte repräsentativ für die Wahrscheinlichkeiten für die jeweiligen simulierten archivierten Ruß-Beladungswerte erhöht werden, deren zugeordnete Ruß-Last kleiner als der filtive Ruß-Beladungswert indikativ für den akkumulierten Ruß sind. Dabei können die jeweiligen Wahrscheinlichkeiten um einen vorbestimmten Wert erhöht werden. So kann - durch entsprechende Wahl der jeweiligen Werte - sichergestellt werden, dass die totale Wahrscheinlichkeit oder Gesamtwahrscheinlichkeit bei Eins bzw. 100% bleibt. Mit anderen Worten, der Histogramm-Datensatz ist ein normierter H istogram m-Datensatz.
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Ferner gehören zur Erfindung ein Computerprogrammprodukt, ein Steuergerät, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einem derartigen Steuergerät und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
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Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 in schematischer Darstellung Komponenten einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem Dieselmotor.
- 2 in schematischer Darstellung einen Histogramm-Datensatz.
- 3 in schematischer Darstellung einen Verfahrensablauf zum Betrieb des in 1 dargestellten Komponenten.
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Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen.
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Dargestellt sind Komponenten eines Antriebsstrangs 4 eines Kraftfahrzeugs 2, wie z.B. eines PKWs. Dabei werden unter dem Antriebsstrang 4 des Kraftfahrzeugs 2 alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug 2 ein Drehmoment für den Antrieb generieren und bis auf die Straße übertragen.
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1 zeigt von den Komponenten eine als Traktionsmotor dienenden Dieselmotor 6, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 8 zum Reinigen eines Abgasstromes des Dieselmotors 6 und ein Steuergerät 10. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Kraftfahrzeug 2 auch mehr als einen Traktionsmotor aufweisen, z.B. wenn das Kraftfahrzeug 2 mit einem Hybridantriebsstrang versehen ist.
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Der Dieselmotor 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein mager betriebener Dieselmotor, d.h. der Dieselmotor wird im Normalbetrieb mit Sauerstoffüberschuss (λ > 1) betrieben.
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Der Dieselmotor 6 kann turboaufgeladen sein, so dass im Abgasstrom der Brennkraftmaschine 6 eine Turbine eines Abgasturboladers nachgeschaltet ist.
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Zur Reinigung der Abgase des Dieselmotors 6 ist eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 8 vorgesehen. Von den Komponenten der Abgasnachbehandlungseinrichtung 8 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Dieselpartikelfilter 12 und ein dem Dieselpartikelfilter 12 vorgeschalteter Oxidationskatalysator 14 gezeigt. Zusätzlich kann die Abgasnachbehandlungseinrichtung 8 z.B. einen SCR- und/oder einem NOx-Katalysator aufweisen.
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Der Dieselpartikelfilter 12 ist dazu ausgebildet, die in dem Dieselmotor 6 entstehenden Rußpartikel aus dem Abgas zu filtern.
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Das Durchströmen des Abgases durch den Dieselpartikelfilter 12 führt zu einer Ablagerung der im Abgasstrom enthaltenen Rußpartikel an der Oberfläche der angeströmten Seite des Dieselpartikelfilters 8. Im Laufe der Zeit, während des Betriebes des Dieselmotos 4, akkumulieren sukzessiv mehr Rußpartikel an der Oberfläche des Dieselpartikelfilters 8. Der Dieselpartikelfilter 12 setzt sich somit während des Betriebes mit Ruß zu. Das Zusetzen des Dieselpartikelfilters 8 hat insbesondere zwei Nachteile. Der erste Nachteil ist, dass durch die Verstopfung des Dieselpartikelfilters 8 sich der Druck im Abgasstrom erhöht. Das Erhöhen des Druckes im Abgasstrom führt zu einer Verringerung der Leistungseffizienz des Dieselmotors 6. Der zweite Nachteil des Verstopfens des Dieselpartikelfilters 8 ist naturgemäß die Verkleinerung der aktiven Oberfläche für das Absorbieren zukünftiger Rußpartikel.
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Daher ist es für eine effiziente Nutzung des Dieselpartikelfilters 8 essenziell, diesen von Zeit zu Zeit zu regenerieren. Die Regeneration erfolgt im Rahmen eines Regenerationsprozesses, bei dem die Rußpartikel abgebrannt werden. Zum Abbrennen der Rußpartikel wird ausgennutzt, dass unter bestimmten Bedingungen Ruß sich selbst entzünden kann. Diese Bedingung ist insbesondere gegeben, wenn der Dieselmotor 6 des Kraftfahrzeuges 2 mittels Späteinspritzung betrieben wird. Wenn der Kraftstoff spät in den Dieselmotor 6 eingespritzt wird, wird ein im Dieselmotor 6 nicht verbrannter Kraftstoffanteil in dem Oxidationskatalysator 14 oxidiert.
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Auf Grund dieser Oxidation ist die den Dieselpartikelfilter 12 anströmende Abgastemperatur höher als die Selbstentzündungstemperatur der Rußpartikel. Unter diesen Umständen entzündet sich der Ruß selbst. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Selbstentzündungstemperatur von dem Abgasdruck abhängig ist. Die Selbstentzündungstemperatur ist niedriger, wenn der Abgasdruck höher ist. Statt einer Späteinspritzung kann auch Kraftstoff stromauf des Oxidationskatalysators 14 direkt in den Abgasstrang eingespritzt werden. Eine andere Möglichkeit ist das unter Volllast stellen des Dieselmotors 6 des Kraftfahrzeuges 2, welches teilweise auf einer Autobahnfahrt möglich ist. Während auf einer Autobahnfahrt die Regeneration eines Dieselpartikelfilters 8 vergleichsweise leicht durchgeführt werden kann, ist eine Regeneration des Dieselpartikelfilters 8 im Stadtverkehr nur selten möglich. Eine Möglichkeit im Stadtverkehr den Ruß dennoch zu verbrennen, ist das Nutzen beispielsweise eines elektrischen Heizsystems. Das Heizsystem heizt den Dieselpartikelfilter 12 auf eine Temperatur oberhalb der Selbstentzündungstemperatur des Rußes. Das Heizen des Dieselpartikelfilters 8 führt jedoch dazu, dass der Ruß innerhalb einer Stadt verbrannt wird, welches wiederum umwelt- und gesundheitsschädlich ist. Das Heizen führt zudem dazu, dass das Heizsystem unnötig Energie verbraucht, die durch eine effizientere Regelung der Regeneration des Dieselpartikelfilters 8 verhindert hätte werden können.
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Die Regenrationen werden von einem Steuergerät 10 ausgelöst, das hierfür und die nachfolgend beschriebenen Aufgaben und Funktionen Hard- und/oder Software-Komponenten aufweisen kann.
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Das Steuergerät 10 ist dazu ausgebildet, zu prüfen ob eine vorbestimmte Bedingung RgnAb für eine Regeneration vorliegt, und dazu, einen Fortschrittswert FW indikativ für einen Anteil einer simulierten vollständigen Regeneration zu erfassen, wenn die vorbestimmte Bedingung RgnAb erfüllt ist.
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Die vorbestimmte Bedingung RgnAb ist indikativ für eine Regenerationswahrscheinlichkeit. Die Regenerationswahrscheinlichkeit kann z.B. in Abhängigkeit von einer Katalysator-Temperatur und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden. Wenn die vorbestimmte Bedingung RgnAb erfüllt ist, also die Bedingungen für eine Regeneration vorliegen, wird der Fortschrittwert FW indikativ für den Fortschritt der simulierten Regeneration erfasst. Dies kann eine Zeitdauer sein bzw. der prozentuale Anteil der Zeitdauer für eine simulierte vollständige Regeneration. Anstelle der Zeitdauer können auch andere Größen erfasst werden, wenn sie indikativ für den Fortschritt einer simulierten Regeneration sind.
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Des Weiteren ist das Steuergerät 10 dazu ausgebildet, zu prüfen, ob der Fortschrittswert FW indikativ für einen Anteil einer simulierten vollständigen Regeneration größer als ein vorbestimmter Grenzwert ist. Durch das Prüfen, ob der Fortschrittswert FW indikativ für einen Anteil einer vollständigen Regeneration größer als ein Grenzwert ist, wird festgestellt, ob die Zeitdauer groß genug ist um eine Regeneration zu initiieren, also zumindest eine Mindestmenge an Ruß zu entfernen. Zur Grenzwertbestimmung können archivierte Werte herangezogen werden, oder es wird ein computergestütztes Modell verwendet.
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Ferner ist das Steuergerät 10 dazu ausgebildet einen Histogramm-Datensatz HD zu erzeugen, wenn die vorbestimmte Bedingung RgnAb erfüllt und die vorbestimmte Mindestmenge an Ruß abbrennbar ist.
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Es wird nun unter zusätzlicher Bezugnahme auf 2 der Histogramm-Datensatz HD erläutert.
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Der Histogramm-Datensatz HD ordnet jeweiligen simulierten Ruß-Beladungswerten RB indikativ für akkumulierten Ruß in dem Dieselpartikelfilter 12 jeweilige Wahrscheinlichkeiten W zu, während denen eine Regeneration möglich war, wobei diese Regeneration nicht tatsächlich ausgeführt wurde. Mit anderen Worten, der Histogramm-Datensatz HD ist repräsentativ für eine akkumulierte Rußmenge, die bis zur nächsten günstigen Gelegenheit für eine Regeneration gespeichert wird. Es können auch mehrere Histogramm-Datensätze HD gebildet werden für unterschiedliche Vorteilsstufen.
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Mit anderen Worten, der Histogramm-Datensatz HD ordnet z.B. einem simulierten Ruß-Beladungswert RB für 0,1g akkumulierten Ruß eine Wahrscheinlichkeit W0,1g, für einen Ruß-Beladungswert BW für 0,2g akkumulierten Ruß eine Wahrscheinlichkeit W0,2g, usw. zu. Dabei ist der Histogramm-Datensatz HD im vorliegenden Ausführungsbeispiel normiert, d.h. die Summe aller Wahrscheinlichkeiten von W0,1g bis W2,5g ist gleich Eins bzw. 100%.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dem Histogramm-Datensatz HD ein Ruß-Beladungswert RB für 1,3g akkumulierten Ruß zugeordnet. Es handelt sich hierbei um einen fiktiven Ruß-Beladungswert RB indikativ für akkumulierten Ruß in dem Dieselpartikelfilter 12 mit einer entsprechenden Wahrscheinlichkeit W1,3g.
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Neben dem fiktiven Ruß-Beladungswert RB sind noch die simulierten archivierten Ruß-Beladungswerte aRB+, aRB- dargestellt. Diese Daten weist der Histogramm-Datensatz HD auf, bevor der fiktive Beladungswert RB berücksichtig wird. Mit anderen Worten, hier wird ein bereits bestehender Histogramm-Datensatz HD aktualisiert.
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Die simulierten archivierten Ruß-Beladungswerte aRB+ sind den Wahrscheinlichkeiten für mindestens 1,4g akkumulierten Ruß zugeordnet, d.h. für die Wahrscheinlichkeiten ab W1,4g, während die simulierten archivierten Ruß-Beladungswerte aRB- den Wahrscheinlichkeiten von 0,1 g bis 1,2g akkumulierten Ruß zugeordnet sind, d.h. für die Wahrscheinlichkeiten von W0,1g bis W1,2g.
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Das Steuergerät 10 aktualisiert den Histogramm-Datensatz HD, in dem es die Werte repräsentativ für die Wahrscheinlichkeit W1,3g für den fiktiven Ruß-Beladungswert RB und die Wahrscheinlichkeiten W0,1g bis W1,2g für die jeweiligen simulierten archivierten Ruß-Beladungswerte aRB- erniedrigt.
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Des Weiteren aktualisiert das Steuergerät 10 den Histogramm-Datensatz HD, in dem es die Werte für die Wahrscheinlichkeiten W1,4g bis W2,5g für die jeweiligen simulierten archivierten Ruß-Beladungswerte aRB+ erhöht.
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Wenn ein erster Fortschrittswert indikativ für einen Fortschritt der simulierten Regeneration erfasst wurde, bevor der Fortschrittswert indikativ für einen Fortschritt der simulierten Regeneration größer als ein Grenzwert ist, erfasst das Steuergerät 10 einen weiteren Fortschrittswert indikativ für einen Fortschritt der simulierten Regeneration. Es wird also ein zweiter, paralleler Erfassungsvorgang gestartet, wenn der Fortschrittswert indikativ für einen Fortschritt der simulierten Regeneration größer als ein Grenzwert ist. Somit werden zwei oder auch mehrere Werte indikativ für den Fortschritt der simulierten Regeneration simultan bzw. zeitgleich erfasst. Wenn sich herausstellt, dass in Bezug auf den ersten Erfassungsvorgang nicht die vorbestimmte Mindestmenge an Ruß entfernt werden kann werden diese Daten verworfen.
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Des Weiteren wertet das Steuergerät 10 den Histogramm-Datensatz HD aus um einen Wert für einen Ruß-Schwellwert SW indikativ für eine Wahrscheinlichkeit kleiner als 100% für eine vollständige Regeneration zu bestimmen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Wert für die Wahrscheinlichkeit kleiner als 100% 95%. Hierzu können die einzelnen Wahrscheinlichkeiten W aufsummiert bzw. integriert werden, um den Summenwert ΣW zu bestimmen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dies die Wahrscheinlichkeiten von W0,1g bis W1,3g.
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Anhand des so bestimmten Summenwertes ΣW kann dann der Ruß-Schwellwert SW bestimmt werden.
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Des Weiteren kann das Steuergerät 10 dazu ausgebildet sein, eine Auslösegrenze IdSotThld zu bestimmen. Hierzu subtrahiert das Steuergerät 10 von einer absoluten, d.h. bedingungsfreien Auslösegrenze cslt den bestimmten Ruß-Schwellwert SW. Bei der absoluten Auslösegrenze cslt handelt es sich eine Rußbeladung, die eine sofortige Regeneration erfordert. Daher sollte eine von der absoluten Auslösegrenze cslt getriggerte Regeneration vermieden werden. Mit anderen Worten, durch die Wahl der Auslösegrenze ist eine Wahrscheinlichkeit von z.B. 95% gegeben, dass eine Regeneration vor einer Auslösung einer Regeneration durch absolute Auslösegrenze cslt erfolgt.
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Es wird nun unter zusätzlicher Bezugnahme auf 3 ein Verfahrensablauf zum Betrieb der in 1 dargestellten Komponenten erläutert.
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Das Steuergerät 10 erfasst in einem ersten Schritt S100 den Wert indikativ für den simulierten Ruß-Beladungswert RB in dem Dieselpartikelfilter 12.
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Auf ein Vorliegen der vorbestimmten Bedingung RgnAb hin erfasst das Steuergerät 10 in einem weiteren Schritt S200 den Fortschrittswert FW indikativ für einen Anteil einer simulierten vollständigen Regeneration.
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In einem weiteren Schritt S300 stoppt das Steuergerät 10 das Erfassen des simulierten Ruß-Beladungswertes RB indikativ für akkumulierten Ruß in dem Dieselpartikelfilter 12, wenn der Fortschrittswert FW indikativ für einen Anteil einer simulierten vollständigen Regeneration den Maximalwert MW indikativ für eine vollständige Regenration erreicht hat und stellt diesen als fiktiven Ruß-Beladungswert RB bereit.
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In einem weiteren Schritt S400 erzeugt das Steuergerät 10 den Histogramm-Datensatz HD.
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Wenn bereits der Histogramm-Datensatz HD erzeugt wurde aktualisiert das Steuergerät 10 den Histogramm-Datensatz HD, indem es die Werte repräsentativ für die Wahrscheinlichkeiten W erniedrigt, deren zugeordnete Ruß-Last größer oder gleich als der fiktive Rußbeladungswert RB indikativ für den akkumulierten Ruß sind. Zugleich erhöht das Steuergerät 10 die Werte repräsentativ für die Wahrscheinlichkeiten, deren zugeordnete Ruß-Last kleiner als der fiktive Rußbeladungswert RB indikativ für den akkumulierten Ruß sind.
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Somit wird der Histogramm-Datensatz HD nur dann aktualisiert, wenn eine Regeneration mit einer Entfernung einer Mindestmenge an Ruß möglich wäre.
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In einem weiteren Schritt S500 wertet das Steuergerät 10 den Histogramm-Datensatz HD aus um einen Wert für einen Ruß-Schwellwert SW indikativ für eine Wahrscheinlichkeit kleiner als 100% für eine vollständige Regeneration zu bestimmen.
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In einem weiteren Schritt S600 subtrahiert das Steuergerät 10 von der absoluten Auslösegrenze cslt den bestimmten Ruß-Schwellwert SW um die Auslösegrenze IdSotThld zu bestimmen.
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Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Reihenfolge der Schritte auch eine andere sein. Ferner können mehrere Schritte auch zeitgleich bzw. simultan ausgeführt werden.
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Somit wird vorgeschlagen, den Wert für einen Ruß-Schwellwert SW abzusenken, um so die Wahrscheinlichkeit einer Regeneration zu erhöhen. Dies führt dazu, dass vor Erreichen einer maximalen Ruß-Beladung bereits eine Regeneration durchgeführt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Antriebsstrang
- 6
- Dieselmotor
- 8
- Abgasnachbehandlungseinrichtung
- 10
- Steuergerät
- 12
- Dieselpartikelfilter
- 14
- Oxidationskatalysato
- aRB+
- simulierter archivierter Ruß-Beladungswert
- aRB-
- simulierter archivierter Ruß-Beladungswert
- cslt
- absolute Auslösegrenze
- FW
- Fortschrittswert
- HD
- Histogramm-Datensatz
- MW
- Maximalwert
- IdSotThld
- Auslösegrenze
- RB
- simulierter Ruß-Beladungswert
- RgnAb
- vorbestimmte Bedingung
- SW
- Ruß-Schwellwert
- W
- Wahrscheinlichkeit
- ΣW
- Summenwert
- S100
- Schritt
- S200
- Schritt
- S300
- Schritt
- S400
- Schritt
- S500
- Schritt
- S600
- Schritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 9551258 B2 [0008]
- DE 102006021189 B4 [0009]
