DE10261877B4 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Partikelfilter - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Partikelfilter Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei ein im Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordneter Partikelfilter bedarfsweise regeneriert wird, wobei im Betrieb der Brennkraftmaschine über eine vorbestimmte Zeitdauer ein Lambda-Wert eines Luft Kraftstoff Verhältnisses zwischen einem Wert kleiner 1 und einem Wert größer 1 derart periodisch hin und her geändert wird, wobei eine Temperatur des Partikelfilters mittels einer Abgaserhitzung auf einen Wert erhöht wird, bei dem eine Regeneration des Partikelfilters erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Partikelfilters durch ein geeignetes Modell berechnet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei ein im Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordneter Partikelfilter bedarfsweise regeneriert wird, wobei im Betrieb der Brennkraftmaschine über eine vorbestimmte Zeitdauer ein Lambda-Wert eines Luft Kraftstoff Verhältnisses zwischen einem Wert kleiner 1 und einem Wert größer 1 derart periodisch hin und her geändert wird, wobei eine Temperatur des Partikelfilters mittels einer Abgaserhitzung auf einen Wert erhöht wird, bei dem eine Regeneration des Partikelfilters erfolgt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Zur Reduktion eines Ausstoßes von Rußpartikeln ist es bei Dieselmotoren von Kraftfahrzeugen bekannt, im Abgasstrang einen Dieselpartikelfilter vorzusehen. Dieser muss in regelmäßigen Abständen regeneriert werden, d. h. die im Partikelfilter eingelagerte Rußpartikel müssen abgebrannt werden, damit ein durch den zunehmenden Widerstand des mehr und mehr zugesetzten Partikelfilters entstehender Abgasgegendruck nicht zu hoch wird. In der Mehrzahl aller denkbaren Fahrsituationen reicht die motorisch erzeugte Temperatur des Dieselpartikelfilters jedoch nicht aus, um zuverlässig eine Regeneration des Partikelfilters einzuleiten. Das Abgas des Dieselmotors ist überwiegend zu kalt. Nur bei sehr schnell bewegten Fahrzeugen kann diese motorische Regeneration ausreichen.
  • Aus der DE 199 45 260 A1 ist ein Verfahren zur gleichzeitigen Reduktion von Stickoxiden und Rußpartikeln eines Dieselmotors bekannt. Hierbei wird eine gesteuerte Reduktion in einem NOx Speicherkatalysator bei Lambda < 1 dazu genutzt, eine Abgaserhitzung über die Dieselabgastemperatur hinaus zu erzielen, so daß ein Abbrennen von Rußpartikeln in einem Partikelfilter erfolgt. Zusätzlich ist vorgesehen mittels einer Oxidationsreaktion von HC in einem Oxidationskatalysator oder mittels gesonderter Kraftstoffeindüsung in das Dieselabgas eine entsprechende Abgaserhitzung zu erzielen, die ein Abbrennen von Rußpartikeln in einem Partikelfilter ermöglicht.
  • Aus der DE 199 45372 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Regeneration eines Partikelfilters bekannt. Über ein Kennfeld oder Modell wird ein Beladungszustand des Partikelfilters überwacht und bei Bedarf eine Regeneration eingeleitet. Dies erfolgt beispielsweise mittels motorischer Maßnahmen, die insbesondere eine Steuerung der Drosselklappe oder eine Steuerung des Verbrennungsvorgangs des Luft Kraftstoff Gemisches umfassen.
  • Aus der US 2003/0113249 A1 ist ein System und ein Verfahren zum Entfernen von SOx und Partikeln aus einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung bekannt. Hierzu wird dem Abgas ein Reduktionsmittel zugefügt, um die Temperatur der Abgasnachbehandlungsvorrichtung über einen vorbestimmten Schwellwert hinaus zu erhöhen. Das Reduktionsmittel in Form von Kraftstoff periodisch in Intervallen zugeführt, so dass abwechselnd ein fettes und mageres Gemisch erzeugt wird.
  • Aus der EP 1 394 373 A1 ist ein Verfahren zum Aufheizen eines Russfilters bei einem Abgasanlagensystem eines Verbrennungsmotors bekannt, wobei stromauf des Russfilters ein Katalysator angeordnet ist. Zum Aufheizen des Katalysators und damit des Russfilters zum Abbrennen von Russablagerungen im Russfilter erfolgt eine kurze zyklische Variation des Lambdawertes im Abgas. Hierzu wird der Motor zyklisch fett und mager betrieben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Regeneration des Dieselpartikelfilters wirksam und betriebssicher eingeleitet wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Temperatur des Partikelfilters durch ein geeignetes Modell berechnet wird.
  • Dies hat den Vorteil, dass eine wirksame Aufheizmaßnahme zur Steuerung der Temperatur des Dieselpartikelfilters zur Verfügung steht, welche eine Regeneration des Dieselpartikelfilters sicher einleitet, wobei für die Temperaturüberwachung weniger Sensoren benötigt werden.
  • Zweckmäßigerweise wird die periodische Änderung so lange durchgeführt, bis die Regeneration des Partikelfilters abgeschlossen ist.
  • Zweckmäßigerweise wird die periodische Änderung des Lambda Wertes in Abhängigkeit von der Abgastemperatur und/oder der Temperatur des Partikelfilters gesteuert und/oder beendet.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß ist es zur Regeneration eines Partikelfilters, beispielsweise eines Dieselpartikelfilters eines Dieselmotors, vorgesehen, den Lambda Wert um den Wert 1 herum periodisch hin und her zu verschieben, d. h. zu wobbeln. Hierdurch wird eine Erhöhung der Temperatur des Abgases erzielt, welches dann den Partikelfilter aufheizt, bis dieser eine Temperatur erreicht, bei der ein Abbrand von eingelagerten Partikeln einsetzt. Durch weiteres Lambda Wobbeln wird dann die erhöhte Temperatur im Abgas und damit im Partikelfilter aufrechterhalten, bis eine ausreichende Regeneration des Partikelfilters erzielt ist.
  • Während des Lambda Wobbelns wird die Temperatur im Partikelfilter und/oder im Abgasstrang vor dem Partikelfilter überwacht. Die Temperatur wird mittels eines geeigneten Modells berechnet. Die derart berechnete Abgas- oder Partikelfiltertemperatur wird dann zur Steuerung bzw. Beendigung des Lambda Wobbelns nach erreichen einer vorbestimmten Grenztemperatur benutzt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet zusätzlich die Möglichkeit, ebenfalls die bei einer Regeneration freigesetzten, odorisch aktiven Produkte, wie nicht umgesetzte Kohlenwasserstoffe, umzusetzen und damit chemisch sowie geruchsmäßig zu neutralisieren. Vorteilhaft ist dies insbesondere deswegen, weil geplant ist, die bei einer diskontinuierlich arbeitenden Abgasnachbehandlungsmaßnahme, wie einem NOx-Speicherkatalysator, einem CRT Katalysator oder einem Dieselpartikelfilter während einer Regeneration aus dem speichernden Katalysator oder Dieselpartikelfilter freigesetzten Schadstoffe anteilig für die Grenzwerteinhaltung mit zu berechnen.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei ein im Abgasstrang der Brennkraftmaschine angeordneter Partikelfilter bedarfsweise regeneriert wird, wobei im Betrieb der Brennkraftmaschine über eine vorbestimmte Zeitdauer ein Lambda-Wert eines Luft Kraftstoff Verhältnisses zwischen einem Wert kleiner 1 und einem Wert größer 1 derart periodisch hin und her geändert wird, wobei eine Temperatur des Partikelfilters mittels einer Abgaserhitzung auf einen Wert erhöht wird, bei dem eine Regeneration des Partikelfilters erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Partikelfilters durch ein geeignetes Modell berechnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die periodische Änderung so lange durchgeführt wird, bis die Regeneration des Partikelfilters abgeschlossen ist.
  3. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Abgastemperatur und/oder der Temperatur des Partikelfilters die periodische Änderung des Lambda Wertes gesteuert und/oder beendet wird.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter ein Dieselpartikelfilter ist.
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