DE10348490B4

DE10348490B4 - Steuerungseinrichtung und Verfahren zum Betrieb eines Partikelfilters

Info

Publication number: DE10348490B4
Application number: DE10348490A
Authority: DE
Inventors: Dirk Bolduan; Aiko Böhme; Peter G. Diehl
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2003-10-18
Filing date: 2003-10-18
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2023-10-19
Also published as: DE10348490A1

Abstract

Steuerungseinrichtung für ein Abgassystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Diesel-Verbrennungsmotor, das einen Dieselpartikelfilter (1) aufweist, wobei die Steuerungseinrichtung die folgenden Komponenten aufweist:
– ein Messgerät (13) für die Verschmutzung des Dieselpartikelfilters (1);
– eine Betätigungseinrichtung mit wenigstens einem Ausgangsanschluss für einen Aktuator am Diesel-Verbrennungsmotor, über den dieser in einen Zustand erhöhter Belastung bringbar ist, in dem dieser Abgas mit erhöhter Temperatur erzeugt, falls die vom Messgerät (13) bestimmte Verschmutzung über einem vorgegebenen Wert liegt,
gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung, die betätigbar mit der Betätigungseinrichtung verbunden ist,
wobei die Betätigungseinrichtung die Anzeigeeinrichtung selektiv betätigt, wenn nach wenigstens einer Betätigung des Aktuators bzw. der Aktuatoren die vom Messgerät (13) bestimmte Verschmutzung über einem vorgegebenen Wert liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung und ein Verfahren zum Betrieb eines Partikelfilters (vgl. den Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie den einleitenden Satzteil des Anspruchs 8)

Solche Partikelfilter weisen häufig einen Filterkörper zur Durchströmung mit dem Verbrennungsgasstrom auf. Die DE 101 60 944 A1 , die DE 38 38 589 C1 und die DE 42 30 631 C2 zeigen Verfahren und Einrichtungen zum Reinigen eines solchen Filterkörpers.

Die DE 40 36 417 C1 zeigt ein externes Diagnosegerät für eine mit einem Brenner betriebene Einrichtung, das für Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten eingesetzt wird.

Die US 5 377 440 zeigt eine Flammstarteinheit für einen Verbrennungsmotor, das eine Anzeigeeinheit für Fehlfunktionen aufweist.

Diese bekannten Verfahren sind aufwendig durchzuführen und machen kompliziert aufgebaute Filterkörper notwendig. Die Einrichtungen zur Reinigung des Filterkörpers sind darüber hinaus sehr teuer.

Die EP 1 209 333 A1 zeigt eine Einrichtung zum Regenerieren eines Partikelfilters, bei der periodisch der Druckunterschied zwischen Eingang und Ausgang des Filters ermittelt und bei Überschreiten eines Schwellenwerts selbsttätig Maßnahmen eingeleitet werden, z.B. die Erhitzung der Abgase durch höhere Leistungsbelastung des Motors. Eine Anzeige über den Erfolg der Regeneration an den Fahrer, um ihm ggf. Gelegenheit zu besonderen Maßnahmen zu geben, ist nicht vorgesehen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Einrichtungen zum Betrieb eines Partikelfilters für einen Verbrennungsgasstrom bereitzustellen, die einen kostengünstigen Aufbau und einfachen Betrieb gestatten und für den Fall, dass die von einer Steuereinrichtung eingeleiteten Maßnahmen erfolglos bleiben, dem Fahrer durch eine entsprechende Anzeige das Eingreifen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen.

Die Erfindung sieht einen Betrieb des Abgassystems vor, bei dem ein Differenzdruck an dem Dieselpartikelfilter gemessen wird. Der Diesel-Verbrennungsmotor wird in einen Zustand erhöhter Belastung versetzt, falls eine Verschmutzung des Dieselpartikelfilters detektiert wird, z. B. wenn ein gemessener Differenzdruck über einem vorgegebenen Wert liegt. In dem Zustand erhöhter Belastung erzeugt dieser Abgas mit erhöhter Temperatur, das den verstopften Dieselpartikelfilter freibrennen soll. Das Versetzen in einen Zustand erhöhter Belastung kann durch Einschalten elektrischer Verbraucher geschehen oder durch Umschalten der Motorsteuerung z. B. in einen Zustand, bei dem der Verbrennungsmotor mit erhöhter Drehzahl betrieben wird. Es sind noch weitere Möglichkeiten einer erhöhten Belastung des Diesel-Verbrennungsmotors denkbar. Wenn der Dieselpartikelfilter nach den o. g. Maßnahmen immer noch über einem vorgegebenen Wert verschmutzt ist, dann wird erfindungsgemäß eine in der Umgebung eines Fahrers gelegene Anzeigeeinrichtung aktiviert. Dadurch wird der Fahrer darauf aufmerksam gemacht, dass der Diesel-Verbrennungsmotor bei höherer Drehzahl betrieben werden muss, sodass dieser Abgas mit einer genügend hohen Temperatur erzeugt, um den Dieselpartikelfilter frei zu brennen. Der Fahrer kann auch andere geeignete Maßnahmen treffen, beispielsweise einen steilen Berg befahren.

Erfindungsgemäß ist hierzu eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die eine Betätigungseinrichtung aufweist. Die Betätigungseinrichtung ist mit Aktuatoren am Diesel-Verbrennungsmotor und mit der Anzeigeeinrichtung so verbunden, dass diese selektiv betätigt werden können, wenn entsprechende Bedingungen vorliegen.

Die Anzeigeeinrichtung kann als blinkende oder auch farbige Lichtquelle ausgestattet sein, beispielsweise als Leuchtdiode oder als Glühlampe. Es ist auch vorgesehen, ein Display zur Ausgabe eines Klartextes oder eine akustische Signalquelle vorzusehen, beispielsweise einen Summer. In einer besonders einfachen Ausgestaltung ist die Anzeigeeinrichtung in eine Vorglühanzeige integriert, die ohnehin im Kraftfahrzeug vorhanden ist. Die Vorglühanzeige wird dann so betrieben, dass diese bei einer Betätigung durch die Betätigungseinrichtung in einen blinkenden Zustand versetzt wird. In einem normalen Betrieb, in dem diese den Fahrer darauf aufmerksam macht, dass Glühkerzen mit Strom beauftragt werden müssen, blinkt diese nicht. Vielmehr sendet diese dann Dauerlicht aus. Besonders bei einer akustischen Anzeigeeinrichtung ist vorgesehen, dass diese deaktiviert werden kann. Das Deaktivieren kann durch eine Betätigung eines im Kraftfahrzeug ohnehin vorhandenen Zündschlossschalters erfolgen.

Die Anzeigeeinrichtung kann dabei betätigt werden, wenn unmittelbar nach der Betätigung durch den Aktuator die Verschmutzung immer noch über einem vorgegebenem Wert liegt. Es ist auch ein Fehlerspeicher möglich, der den fehlerhaften Zustand des Filterkörpers abspeichert und der berücksichtigt, ob die Aktuatoren bereits in ausreichenden Maß den Diesel-Verbrennungsmotor beaufschlagt haben, bevor die Anzeigeeinrichtung betätigt wird.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht.
1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Auspuffsystems eines Verbrennungsmotors,
2 zeigt eine erste Anzeigeeinrichtung des Auspuffsystems aus 1,
3 zeigt ein Zustandsdiagramm des Auspuffsystems aus 1,
4 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung,
5 zeigt eine dritte erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung und
6 3 zeigt ein Zustandsdiagramm eines weiteren Auspuffsystems mit einer Anzeigeeinrichtung aus 4 oder 5.
1 zeigt einen Teilbereich eines Auspuffsystems 1 eines in dieser Ansicht nicht gezeigten Verbrennungsmotors in einem ebenfalls nicht gezeigten Kraftfahrzeug im Querschnitt.
Das Auspuffsystem 1 gliedert sich in ein Eintrittsrohr 2, in ein Austrittsrohr 3 sowie in einen dazwischen angeordneten Filterkörpertopf 4. Im Filterkörpertopf 4 ist ein in dieser Ansicht nicht gezeigter Filterkörper angeordnet.
Auf der Außenseite des Filterkörpertopfs 4 ist ein Differenzdruckmessgerät 13 mit einem Vorfilter-Drucksensor 14 und mit einem Nachfilter-Drucksensor 15 vorgesehen, das den Differenzdruck zwischen Eintrittsrohr 2 und Austrittsrohr 3 misst.
Das Differenzdruckmessgerät 13 hat neben einem A/D-Wandler 22 ein ECM-Modul 23 und ist über einen HS-Bus 16 mit einem Signal-Converter 17 verbunden. Das ECM-Modul 23 steuert den Diesel-Verbrennungsmotor und arbeitet hier als erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung. Der Signal-Converter wiederum steht über einen LS-Bus 18 mit einer IPC-Einheit 19 und mit einer DIS-Einheit 20 in Verbindung, die wiederum an einen MS-Bus 21 angeschlossen ist.
Im Betrieb verhält sich das Auspuffsystem 1 wie folgt.
Beim Durchströmen mit Abgas des Verbrennungsmotors setzen sich Durchtrittsöffnungen im Filterkörper immer weiter mit Kohlenstoffablagerungen zu. Dadurch erhöht sich der Strömungswiderstand des Filterkörpers, so dass der Differenzdruck zwischen Eintrittsrohr 2 und Austrittsrohr 3 ansteigt, was sich in einem entsprechenden Messsignal des Differenzdruckmessgeräts 13 niederschlägt.
Dies wird als Anlass genommen, die Motorsteuerung ECM in einen Modus zu schalten, in dem der Diesel-Verbrennungsmotor mit erhöhter Drehzahl betrieben wird. Dadurch steigt die Abgastemperatur des den Filterkörper durchströmenden Abgasstroms, wodurch dieser freigebrannt werden soll. Wenn die Abgastemperatur nicht ausreicht, um den Filterkörper frei zu brennen, dann sendet das ECM-Modul 23 eine CAN-Nachricht "DPF-Anzeige-Anforderung aktiv" aus. Die IPC-Einheit 19 ist so programmiert, dass sie die DPF-Anzeige anzeigen wird, wenn kein BID, kein GID oder kein CID in dem Kraftfahrzeug vorhanden ist.
Wenn ein BID, ein GID oder ein CID im Kraftfahrzeug vorhanden ist, dann wird dort die DPF-Anzeige angezeigt. 2 zeigt eine IPC-Einheit, wie sie für den Führer des Kraftfahrzeugs am Armaturenbrett erscheint. Die IPC-Einheit dient neben ihrer Funktion als Anzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung auch als Anzeige für eine Vorglüh-Funktion des Diesel-Verbrennungsmotors.
3 zeigt ein Zustandsdiagramm zwischen den drei Hauptzuständen der IPC-Einheit 19. Man unterscheidet zwischen einem inaktiven Zustand, indem die IPC-Einheit 19 nichts anzeigt. IPC-Einheit 19 kann ständig an sein oder auch blinken. Die IPC-Einheit 19 wird auch als "Vorglüh-Tell-Tale" bezeichnet, von Laien auch als "Vorglühlampe".
4 und 5 zeigen DIS-Einheiten 20, wie sie für den Führer des Kraftfahrzeugs erscheinen. Die in 4 gezeigte DIS-Einheit 20 ist ein separates Lämpchen, das zwischen einem hellen und einem dunklen Zustand blinkt, wenn es über den LS-Bus 18 aktiviert worden ist.
Die in 5 gezeigte DIS-Einheit 20 ist ein Klartext-Display, wie es in einigen Kraftfahrzeugen vorhanden ist.
6 zeigt ein Zustandsdiagramm für die DIS-Einheit 20, wobei das Zustandsdiagramm nur zwei Grundzustände kennt, nämlich eine "Anzeige im Display" und "keine Anzeige im Display".
Der Text der in 6 gezeigten DIS-Einheit 20 kann in zahlreiche Sprachen übersetzt werden.
Bei allen Anzeigeeinrichtungen ist vorgesehen, dass diese durch eine Bestätigung des Fahrers deaktiviert werden können. Während eines Fahrzyklus wird die Warnmeldung dann nicht mehr angezeigt. Erst beim nächsten Fahrzyklus wird die Warnmeldung wieder aktiviert.
In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Verschmutzung des Filterkörpers mit einem anderen Sensor gemessen werden, beispielsweise über einen Abgasmengensensor und/oder über die Konzentration der im Abgasstrom enthaltenen Kohlenstoffpartikel.
Es gelten die folgenden Abkürzungen:

ATWS: Anti theft warning system
BCM: Body Control Module
BID: Board Information Display
CAN: Controller Area Network
CDL: Central Door Lock
CID: Color Information Display
CIM: Column Integration Module
DAH: Display Access Handling
DDM: Driver Door Module
DIS: Display
DPF: Diesel Particle Filter
ECM: Engine Control Module
FD: Functional Description
GID: Graphic Information Display
IPC: Instrument Panel Cluster (Tacho, Instrument)
MS-Bus: Mid Speed CAN-Bus
P: Pressure
PM: Power Mode
REC: Rear Electrical Center
RKE: Remote Keyless Entry (Funkfernbedienung)
SP: Switch Panel
SW-CAN: Single Wire CAN
TID: Triple Information Display
TT: Tell Tale
TU: Telematic Unit
VID: Vehicle Identification Device

Claims

Steuerungseinrichtung für ein Abgassystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Diesel-Verbrennungsmotor, das einen Dieselpartikelfilter (1) aufweist, wobei die Steuerungseinrichtung die folgenden Komponenten aufweist: – ein Messgerät (13) für die Verschmutzung des Dieselpartikelfilters (1); – eine Betätigungseinrichtung mit wenigstens einem Ausgangsanschluss für einen Aktuator am Diesel-Verbrennungsmotor, über den dieser in einen Zustand erhöhter Belastung bringbar ist, in dem dieser Abgas mit erhöhter Temperatur erzeugt, falls die vom Messgerät (13) bestimmte Verschmutzung über einem vorgegebenen Wert liegt, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung, die betätigbar mit der Betätigungseinrichtung verbunden ist, wobei die Betätigungseinrichtung die Anzeigeeinrichtung selektiv betätigt, wenn nach wenigstens einer Betätigung des Aktuators bzw. der Aktuatoren die vom Messgerät (13) bestimmte Verschmutzung über einem vorgegebenen Wert liegt.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung als insbesondere blinkende (farbige) Lichtquelle, als Display zur Ausgabe eines Textes und/oder als akustische Signalquelle ausgebildet ist.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Anzeigeeinrichtung durch einen manuellen Eingriff deaktivierbar ist.
Verbrennungsmotor mit einer Steuerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 4.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung in eine Vorglühanzeige integriert ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung derart mit einem Zündschlossschalter betätigbar verbunden ist, dass die Anzeigeeinrichtung durch eine oder mehrere Betätigungen des Zündschlossschalters deaktivierbar ist.
Verfahren zum Betrieb eines Abgassystems eines Kraftfahrzeugs mit einem Diesel-Verbrennungsmotor, das einen Dieselpartikelfilter (4) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Bestimmen einer Verschmutzung des Dieselpartikelfilters (4), – Versetzen des Diesel-Verbrennungsmotors in einen Zustand erhöhter Belastung, in dem dieser Abgas mit erhöhter Temperatur erzeugt, falls die Verschmutzung über einem vorgegebenen Wert liegt, – Aktivieren einer in der Umgebung eines Fahrers des Kraftfahrzeugs gelegenen Anzeigeeinrichtung, wenn nach wenigstens einer Belastung des Diesel-Verbrennungsmotors die Verschmutzung über einem vorgegebenen Wert liegt.