-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Diese Erfindung betrifft allgemein Dieselabgasanlagen und insbesondere Dieselpartikelfiltersysteme.
-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
Zunehmende strengere umweltbezogene Einschränkungen und Umweltschutzvorschriften veranlassen die Hersteller und Einbauer von Dieselmotoren, Technologien zu entwickeln, welche die Auswirkungen des Betriebs solcher Motoren auf die Umwelt verbessern bzw. reduzieren. Infolgedessen wurde ein hoher Entwicklungsaufwand in die Steuerungseinrichtungen investiert, welche den Verbrennungsprozess innerhalb des Motors selbst steuern, um damit zu versuchen, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu erhöhen und Emissionen wie etwa NOx und Partikel zu reduzieren. In Anbetracht der Betriebsvariablen und -parameter, die den Betrieb eines Dieselmotors charakterisieren, und in Anbetracht des Kompromisses zwischen NOx- und Partikelerzeugung haben viele Motorhersteller und -einbauer es jedoch für nützlich oder notwendig erachtet, Abgasnachbehandlungseinrichtungen für ihre Systeme anzuwenden. Diese Einrichtungen werden verwendet, um den Abgasstrom von dem Dieselmotor zu filtern und so gewisse Emissionen zu beseitigen oder auf akzeptable Niveaus zu reduzieren. Solche Einrichtungen sind besonders von Nutzen, um Abgaspartikel, oder Ruß, aus dem Abgasstrom zu entfernen, bevor dieser Ruß in die Umwelt gelangt.
-
Eine solche Abgasnachbehandlungseinrichtung wird Dieselpartikelfilter (DPF) genannt. Der DPF ist in der Abgasanlage so positioniert, dass er von allen Abgasen vom Dieselmotor durchströmt wird. Der DPF ist so gestaltet, dass die Rußpartikel im Abgas im Filtersubstrat des DPF abgeschieden werden. Auf diese Weise werden die Rußpartikel aus dem Abgas herausgefiltert, so dass der Motor oder das Motorsystem die Umweltvorschriften, die für ihn bzw. für es gelten, erfüllen oder übererfüllen kann.
-
Obwohl solche Einrichtungen einen erheblichen Nutzen für die Umwelt bringen, können, wie bei jedem Filter, Probleme auftreten, wenn sich immer mehr von diesen Partikeln in dem DPF ansammeln. Nach einiger Zeit ist das DPF ausreichend mit Ruß beladen, so dass die Abgase einen erheblichen Druckabfall erfahren, während sie den zunehmend restriktiven Filter durchströmen. Infolge des Betriebs mit einem übermäßig restriktiven Filter nimmt der thermische Wirkungsgrad des Motors ab, da der Motor immer mehr Arbeit verrichten muss, nur um die Abgase durch den beladenen DPF zu pumpen. Neben dem verminderten thermischen Wirkungsgrad kann ein zweites und potentiell noch gefährlicheres Problem auftreten. Da der Ruß, der sich im DPF angesammelt hat, entflammbar ist, erhöht ein fortgesetzter Betrieb mit einem beladenen DPF die reale Gefahr von unkontrollierten Auspuffbränden, falls und wenn der angesammelte Ruß letztendlich entzündet wird und unkontrollierbar brennt.
-
Um diese beiden Erscheinungen zu vermeiden, ist typischerweise eine von mehreren möglichen Filtererwärmungsvorrichtungen stromaufwärts des DPF eingebaut, um den Filter periodisch zu reinigen. Diese Filtererwärmungsvorrichtungen werden in bestimmten Zeitabständen verwendet, um die Temperatur des Abgasstroms künstlich bis zu einem Punkt zu erhöhen, bei dem sich der angesammelte Ruß von selbst entzündet. Wenn sie zu einem Zeitpunkt ausgelöst werden, bevor die Rußbeladung des DPF übermäßig hoch wird, laufen die Zündung und der Abbrennvorgang auf eine sichere und kontrollierte Weise ab. Dieser Prozess des Verbrennens des Rußes auf eine solche kontrollierte Weise wird Regeneration genannt. Die Steuerung des Verfahrens zur Erzeugung der zusätzlichen Wärme, die zur Erhöhung der Temperatur in dem DPF erforderlich ist, ist für eine sichere und zuverlässige Regeneration von entscheidender Bedeutung. Typischerweise ist der akzeptable Temperaturbereich für die Regeneration der Bereich von 600 bis 900°C. Temperaturen unterhalb dieses Bereiches sind nicht ausreichend, um den akkumulierten Ruß zu entzünden, und Temperaturen oberhalb dieses Bereiches können eine thermische Beschädigung der Filtermaterialien verursachen.
-
Es wurden viele Verfahren entwickelt, um die zusätzliche Wärme bereitzustellen, die erforderlich ist, um die Regeneration auszulösen. Zum Beispiel können die Betriebsparameter des Dieselmotors auf eine solche Weise modifiziert werden, dass bewirkt wird, dass sich die Abgastemperatur auf ein Niveau erhöht, das für den ordnungsgemäßen Betrieb des stromabwärts angeordneten Partikelfilters ausreichend ist. Es ist auch möglich, Kohlenwasserstoffbrennstoff in das Abgas eines Dieselmotors einzuspritzen, unmittelbar bevor das Abgas durch einen Dieseloxidationskatalysator (diesel Oxidation catalyst, DOC) strömt, der stromaufwärts des Partikelfilters angeordnet ist. Der DOC wandelt den überschüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoff mittels der katalytischen Reaktion des Katalysators in Wärme um, wodurch die Temperatur des Abgases erhöht wird, bevor es durch den Partikelfilter strömt. Zusätzliche Wärme kann in dem Abgasstrom auch durch Verwendung einer elektrischen Hilfsheizvorrichtung oder einer Mikrowellenheizvorrichtung erzeugt werden, die innerhalb des Abgasweges angeordnet ist. Diese zusätzliche Wärme wird dem Abgas zugeführt, bevor es durch den Partikelfilter strömt. Als Alternative zur Verwendung einer Mikrowellen- oder elektrischen Heizvorrichtung wird bei einem anderen Verfahren der Filterregeneration ein kraftstoffbetriebener Brenner verwendet, um das Abgas vor dem DPF zu erwärmen. Ein solcher Brenner erfordert eine Zuführung von Dieselkraftstoff, eine Zuführung von Hilfsluft sowie ein Zündsystem.
-
Die Geschwindigkeit, mit welcher sich Ruß in dem Filter ansammelt, hängt in erster Linie von der Betriebsweise des Motors ab. Neben der Auswahl des speziellen Verfahrens oder der speziellen Vorrichtung, die zum Erwärmen des Abgases verwendet werden soll, um eine Regeneration zu ermöglichen, muss der Motorhersteller oder -einbauer daher auch festlegen, wann der Regenerationsvorgang ausgelöst werden soll. Falls eine Regeneration zu früh ausgelöst wird, wenn der DPF nur leicht beladen ist, ist der Prozess ineffizient. Falls die Regeneration nicht ausgelöst wird, bis der DPF stark beladen ist, würde der Gesamtwirkungsgrad des Motors, wie oben erläutert, übermäßig verringert, und es bestünde die Gefahr, dass sich der Ruß von selbst entzündet und/oder dass die Verbrennung unsicher und unkontrolliert abläuft.
-
In dem Bemühen, den Zeitpunkt der Auslösung des Regenerationsvorgangs richtig zu bestimmen, wurden verschiedene Sensoren und Steuerungsalgorithmen entwickelt. Diese Sensoren und Steuerungsalgorithmen können verwendet werden, um die Rußbeladung des DPF zu schätzen, so dass eine Regeneration erst dann ausgelöst werden kann, nachdem die Rußbeladung eine Verringerung des Motorwirkungsgrades verursachen könnte, jedoch bevor eine übermäßige Beladung aufritt, welche tatsächlich zu einer solchen Verringerung des Wirkungsgrades und einer erhöhten Gefahr einer Selbstentzündung führen würde. Diese Steuerungsalgorithmen hängen jedoch typischerweise von der Überwachung gewisser auslösender Ereignisse ab, welche Boolesche Antworten (d. h. wahr/falsch) erzeugen, die auf Vergleichen mit einem gewissen vorbestimmten Grenzwert beruhen. Diese Booleschen Antworten bilden die Eingänge für den Steuerungsalgorithmus.
-
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass es eine sehr diskrete Antwort aufweisen kann. Das heißt, ein auslösendes Ereignis kann bestimmen, wann eine Regeneration eingeleitet wird, ohne dass vielfältige andere relevante Faktoren berücksichtigt werden. Außerdem besteht, wenn die Einleitung der Regeneration basierend auf der Booleschen Antwort gewisser auslösender Ereignisse erfolgt, die Gefahr, dass ein fehlerhafter oder gebrochener Sensor zum Beispiel Regenerationsereignisse viel öfter als erforderlich auslösen könnte, oder dass er eine Regeneration weit länger verzögern könnte, als es wünschenswert ist. Ein Steuerungssystem, welches sich auf analoge Antworten stützt und welches die Werte vieler unterschiedlicher relevanter Parameter berücksichtigt, könnte dieses Problem vermeiden.
-
Es wäre daher wünschenswert, über ein System und ein Verfahren zur Steuerung der Auslösung des Regenerationsprozesses zu verfügen, wobei das System und das Verfahren in der Lage sind, die analogen Antworten vieler unterschiedlicher Faktoren auszuwerten, so dass Regenerationsereignisse effizient gesteuert werden und ausgelöst werden, wenn sie wirklich benötigt werden. Ausführungsformen der Erfindung stellen ein solches System und Verfahren zum Steuern der Auslösung des Regenerationsprozesses bereit. Diese und weitere Vorteile der Erfindung sowie zusätzliche erfinderische Merkmale werden aus der hier gegebenen Beschreibung der Erfindung ersichtlich.
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Gemäß einem Aspekt sehen Ausführungsformen der Erfindung ein Dieselpartikelfiltersystem vor, welches aufweist: einen Filter, der dafür ausgebildet ist, Abgaspartikel von einem Dieselmotor aufzufangen, eine Regenerationsvorrichtung, die dafür ausgebildet ist, Abgase von dem Dieselmotor zu erwärmen, bevor die Abgase den Filter erreichen, und eine Steuereinrichtung, die dafür ausgebildet ist, den Betrieb der Regenerationsvorrichtung zu steuern, wobei die Steuereinrichtung ferner dafür ausgebildet ist, die Regenerationsvorrichtung einzuschalten, wenn ein gewichteter Mittelwert einer Mehrzahl normierter Parameterwerte einen Schwellenwert überschreitet.
-
Gemäß einem anderen Aspekt sehen Ausführungsformen der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Dieselpartikelfiltersystems vor, welches aufweist: Einfangen von Partikeln aus dem Abgas eines Dieselmotors in einem Filter, Erzeugen eines normierten Wertes für jeden von mehreren Parametern, wobei die Parameter indikativ für die Notwendigkeit sind, ein Regenerationsereignis auszulösen, Zuweisen eines Gewichtungsfaktors zu jedem von den mehreren Parametern, wobei der Gewichtungsfaktor auf den entsprechenden normierten Wert anzuwenden ist, Berechnen eines gewichteten Mittelwertes der mehreren Parameter und Auslösen eines Regenerationsereignisses, wenn der gewichtete Mittelwert einen Schwellenwert überschreitet.
-
Weitere Aspekte, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch besser ersichtlich.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung einbezogen sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen ist:
-
1 ein Blockschaltbild, welches ein Dieselmotor-Partikelfiltersystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
-
2 ein Blockschaltbild, welches die Parameter zeigt, die bei der Bestimmung, wann ein Regenerationsereignis auszulösen ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet werden.
-
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit gewissen bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wird, ist nicht beabsichtigt, sie auf diese Ausführungsformen zu beschränken. Vielmehr ist beabsichtigt, sämtliche Alternativen, Modifikationen und äquivalente Lösungen mit einzuschließen, die der Grundidee der Erfindung entsprechen und in ihrem Schutzbereich enthalten sind, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
In 1 ist eine entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruierte Ausführungsform eines Dieselpartikelfiltersystems 100 dargestellt, welches dafür ausgebildet ist, einen geeigneten Zeitpunkt zu bestimmen, um die Regeneration eines Dieselpartikelfilters (DPF) 102 auszulösen. Das Dieselpartikelfiltersystem 100 enthält ein DPF 102, das vor oder stromaufwärts von einem Abgasauslass 104 eingebaut ist, um Partikel aus den Abgasen eines Dieselmotors 107 herauszufiltern. Um die gesammelten Partikel, z. B. Ruß, aus dem DPF 102 zu entfernen, ist eine Regenerationsvorrichtung 108 stromaufwärts des DPF 102, jedoch stromabwärts von einem Abgaseinlass 106 von dem Dieselmotor 107 angeordnet. Eine solche Regenerationsvorrichtung 108 kann eine Quelle von Hilfswärme sein, wie etwa ein kraftstoffbetriebener Brenner, ein elektrischer Brenner, ein Mikrowellenbrenner, ein Dieseloxidationskatalysator (DOC), oder kann sogar Wärme durch einen modifizierten Betrieb des Dieselmotors 107 erzeugen. Die Motorabgase strömen durch Öffnungen 114 der Regenerationsvorrichtung 108 und danach durch den DPF 102, bevor sie über den Abgasauslass 104 in die Umwelt austreten.
-
Es ist jedoch zu beachten, dass bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung die Überwachung des energiereichen Funken- und Leckstroms in eine separate Steuereinrichtung integriert sein kann, welche über Möglichkeiten der Ionenerfassung (Ion Sensing) verfügen kann oder nicht. Wie dargestellt, kann die Nachbehandlungs-Steuereinrichtung 124 in der Lage sein, mit einem Motorsteuergerät (engine control unit, ECU) 126 zu kommunizieren. Es ist auch denkbar, dass das Dieselpartikelfiltersystem 100 mehrere Sensoren 136a–136f aufweist, die an verschiedenen Stellen überall in dem System angeordnet sind, um Temperaturdaten, Druckdaten, chemische und/oder Sauerstoffkonzentrationen usw. zu erfassen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung empfängt die Nachbehandlungs-Steuereinrichtung 124 die sensorischen Eingangsdaten von den Sensoren 136a–136f über einen CAN-Bus 138 und gibt Befehle an die Regenerationsvorrichtung 108 und das ECU 126 über denselben CAN-Bus 138 aus.
-
2 ist ein Blockschaltbild, welches die Parameter zeigt, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, um die Auslösung eines Regenerationsereignisses zu bestimmen. Bei dieser Ausführungsform wird die Regenerationsentscheidung 202 durch drei Eingänge bestimmt: 1) ein Ausgang des CAN-Kommunikationssystems 204; 2) ein Ausgang der Benutzerschnittstelle 206; und 3) ein Ausgang des Moduls kombinierter Quellen 208. Der Fahrzeugführer kann ein Regenerationsereignis über die Benutzerschnittstelle 206 anfordern. Eine Anforderung eines Regenerationsereignisses kann von einer Vorrichtung erzeugt werden, die an den CAN-Kommunikationsbus 138 angeschlossen ist. Das Modul kombinierter Quellen 208 ist dafür ausgebildet, ein Regenerationsereignis auf der Basis eines Vergleichs eines gewichteten Mittelwertes einer Menge von normierten Eingangswerten mit einem Schwellenwert auszulösen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung könnte die Regenerationsentscheidung 202 so beschaffen sein, dass sie durch ein beliebiges von den Eingängen ausgelöst wird. Zum Beispiel könnte eine Benutzeranforderung allein oder eine Anforderung von einer an das CAN-Kommunikationssystem angeschlossenen Vorrichtung allein oder ein Regenerationssignal von dem Modul kombinierter Quellen 208 allein ein Regenerationsereignis auslösen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung beruht die Regenerationsentscheidung 202 auf einem gewichteten Mittelwert dieser drei Eingänge.
-
Das Modul kombinierter Quellen 208 weist fünf Eingangsmodule auf: 1) Rußmodell-Modul 210; 2) Gegendruck-Modul 212; 3) Zeitauslösungs-Modul 214; 4) Modul für günstige Bedingungen 216; und 5) ECU-Signal-Modul 218. Die normierten oder skalierten Werte dieser fünf Eingangsparameter werden zu einem gewichteten Mittelwert kombiniert. Die Gewichtung kann konstant sein und kann auf verschiedenen Faktoren beruhen, darunter zum Beispiel der Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Sensoren. Wenn der gewichtete Mittelwert dieser Parameter über einem gewissen vorbestimmten Schwellenwert liegt, wird ein Regenerationsereignis ausgelbst. Jedoch kann, wie unten erläutert, die Gewichtung auch dynamisch eingestellt werden, teilweise auf Betriebsbedingungen beruhend.
-
Das Rußmodell-Modul 210 gewährleistet eine Integration von modell- oder kennfeldbasierten Werten der Rußerzeugung und erzeugt einen normierten Wert der erzeugten Rußmenge. Zum Beispiel könnte ein Wert des Moduls kombinierter Quellen 208 von 100 als der kritische Wert für eine erforderliche Regeneration gewählt werden. Wenn zum Beispiel eine Rußbeladung von 4 g/l in dem DPF 102 die gewünschte Beladung für eine Regeneration ist, würde dann das Rußbeladungssignal derart skaliert oder normiert, dass das Rußmodell-Modul 210 einen Wert von 100 ausgibt, welcher mit dem Skalierungsfaktor multipliziert wird, wenn eine Rußbeladung von 4 g/l im Filter vorhanden ist. Der von dem Rußmodell-Modul 210 erzeugte Wert wird dann zu einem Bestandteil des gewichteten Mittelwertes, welcher von dem Modul kombinierter Quellen 208 ausgegeben wird. Die Rußerzeugung kann durch einen sensorischen Eingang von dem Dieselpartikelfiltersystem bestimmt werden. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung empfängt das Rußmodell-Modul 210 Daten von dem Motorsteuergerät (ECU) 126. Die Daten von dem ECU 126 können für den Fahrzeugbesitzer/Fahrzeughalter spezifisch sein. Typischerweise stellen die ECU-Daten der Nachbehandlungs-Steuereinrichtung 124 einen Rußerzeugungswert zur Verfügung, indem sie den Rußerzeugungswert zu Motordrehzahl, Temperatur, Motorlast usw. in Beziehung setzen.
-
Das Gegendruck-Modul 212 bestimmt eine Druckdifferenz über dem DPF 102, um die Rußbeladung vorherzusagen, und erzeugt einen normierten Wert für die Druckdifferenz. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann der von dem Gegendruck-Modul 212 verwendete Gewichtungsfaktor auf der Basis der Betriebsbedingungen dynamisch angepasst werden. Zum Beispiel kann in einem dieselbetriebenen Fahrzeug, das mit einem hohen Abgasvolumenstrom betrieben wird, die Druckdifferenz einen ausreichenden Betrag haben, um mit den Sensoren mit niedriger Auflösung, die bei einer automobiltechnischen Anwendung typischerweise verwendet werden, genau gemessen zu werden. Bei diesen hohen Volumenströmen ist der Unterschied zwischen den Druckdifferenz-Messwerten bei einem mit Ruß beladenem DPF 102 und einem sauberen DPF 102 wesentlich und kann genau gemessen werden. Jedoch kann bei demselben Fahrzeug, wenn es mit einem niedrigen Abgasvolumenstrom betrieben wird, der Unterschied zwischen den Druckdifferenz-Messwerten bei einem mit Ruß beladenem DPF 102 und einem sauberen DPF 102 innerhalb des Rauschpegels des Sensors liegen. Eine Kompensation dieser den Volumenstrom betreffenden Erscheinung könnte eine Vergrößerung des Gewichtungsfaktors für das Gegendruck-Modul 212 bei hohen Abgasvolumenströmen und eine Verkleinerung des Gewichtungsfaktors bei niedrigen Abgasvolumenströmen beinhalten. Eine weitere Betriebsbedingung, welche bei der Bestimmung des geeigneten Gewichtungsfaktors berücksichtigt werden kann, ist die Umgebungstemperatur. Zum Beispiel können extrem kalte Temperaturen einen Drucksensor 136a–136f potentiell beschädigen, falls etwas Feuchtigkeit im Sensor vorhanden ist. Das Gegendruck-Modul 212 kann dafür ausgebildet sein, die Gewichtung zu verringern, wenn die Umgebungstemperatur ausreichend tief sinkt.
-
Bei einer beispielhaften Ausführungsform, bei der ein Wert des Moduls kombinierter Quellen 208 von 100 der kritische Wert für eine Regeneration ist und bei der eine Druckdifferenz von 20 kPa über dem DPF 102 die gewünschte Druckdifferenz ist, um eine Regeneration einzuleiten, ist das Gegendruck-Modul 212 dafür ausgebildet, einen Wert von 100, multipliziert mit dem entsprechenden Skalierungsfaktor, auszugeben, wenn die Druckdifferenz über dem DPF 102 20 kPa erreicht. Der normierte Wert, der von dem Gegendruck-Modul 212 ausgegeben wird, wird dann zu einem Bestandteil des gewichteten Mittelwertes, welcher von dem Modul kombinierter Quellen 208 ausgegeben wird. Wie oben erläutert, kann dieser normierte Wert mit dem Abgasvolumenstrom schwanken.
-
Das Zeitauslösungs-Modul (Timeout-Modul) 214 überwacht die Zeitdauer seit dem letzten erfolgeichen Regenerationsereignis und erzeugt einen normierten Zeitwert. Dieses Modul ermöglicht, dass ein Regenerationsereignis nach einer vorbestimmten Zeitdauer ausgelöst wird, was wenigstens eine minimale Anzahl von Regenerationsereignissen sicherstellt. Auf diese Weise wird ein Regenerationsereignis nach einem ausreichend langen Zeitraum ausgelöst, gleichgültig, welche Betriebsbedingungen vorliegen.
-
Das Modul für günstige Bedingungen 216 stellt einen modell- oder kennfeldbasierten Wert bereit, welcher die Günstigkeit von Bedingungen für das Auslösen eines Regenerationsereignisses angibt. Die verwendete Karte oder das verwendete Modell ist dafür ausgebildet, auf der Basis gewisser Parameter einen normierten Wert für günstige Bedingungen zu erzeugen. Zum Beispiel kann in einem Fall, in dem die Motordrehzahl niedrig ist und die Umgebungstemperatur hoch ist und in dem die Abgase eine hohe Sauerstoffkonzentration aufweisen, das Motordrehzahl-Last-Kennfeld bestimmen, dass die Bedingungen für ein Regenerationsereignis ungünstig sind, da der DPF 102 sich zu schnell erwärmen würde, was eine Beschädigung des DPF 102 zur Folge haben könnte. Umgekehrt kann in einem Fall, in dem die Motordrehzahl hoch ist und die Umgebungstemperatur niedrig ist und die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen ebenfalls niedrig ist, die Motordrehzahl-Last-Kennfeld bestimmen, dass die Bedingungen für ein Regenerationsereignis ungünstig sind, da es zu lange dauern würde, um genügend Wärme zum Entfernen des Rußes aus dem DPF 102 zu erzeugen. In beiden Fällen würde der von dem Modul für günstige Bedingungen 216 ausgegebene Wert eine ungünstige Bedingung anzeigen (z. B. einen niedrigen Wert oder möglicherweise einen negativen Wert) und damit die Auslösung eines Regenerationsereignisses faktisch verzögern.
-
Wenn Motordrehzahl, Temperatur und Sauerstoffkonzentration in einer solchen Kombination vorliegen, dass eine Bedingung erzeugt wird, die für eine Regeneration günstig ist, gibt das Modul für günstige Bedingungen 216 zum Beispiel einen relativ hohen Wert aus, oder möglicherweise irgendeinen positiven Wert, welcher die Auslösung eines Regenerationsereignisses faktisch beschleunigt. Jedoch können selbst dann, wenn die Bedingungen für eine Regeneration ungünstig sind, andere Faktoren (d. h. die skalierten Ausgänge von anderen Modulen) anzeigen, dass ein Regenerationsereignis benötigt wird. Insofern wird ein Regenerationsereignis sogar ausgelöst, wenn die Bedingungen ungünstig sind. In ähnlicher Weise ist es möglich, dass selbst dann, wenn die Bedingungen für eine Regeneration günstig sind, die skalierten Ausgänge anderer Module keinen ausreichenden Wert haben, um ein Regenerationsereignis auszulösen. In diesem Falle würde ein Regenerationsereignis selbst unter günstigen Bedingungen nicht ausgelöst.
-
Das ECU-Signal-Modul 218 sorgt für die Integration eines Signals des ECU 126, um zum Beispiel Kraftstoffverbrauch, Geschwindigkeit der Rußerzeugung usw. zu bestimmen, und erzeugt dann einen normierten Wert des Signals des ECU 126. In manchen Fahrzeugen ist ein Zentralprozessor, oft als Motorsteuergerät (engine control unit, ECU) 126 bezeichnet, vorhanden, welcher dafür ausgebildet ist, Algorithmen auszuführen, um Parameter wie etwa Kraftstoffverbrauch, Ölverbrauch und Rußerzeugung zu bestimmen. Daten von dem ECU 126 können zu der Nachbehandlungs-Steuereinrichtung 124 übertragen werden. In manchen Fällen sind die Algorithmen, die von dem ECU 126 ausgeführt werden, spezifisch für den Besitzer/Halter des Fahrzeugs. Das ECU-Signal-Modul 218 kann dafür ausgebildet sein, das Signal von dem spezifischen ECU 126 aufzunehmen und die Signalwerte zu normieren.
-
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das normierte Ausgangssignal von jedem der fünf Module mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert. Die gewichteten Werte werden addiert und anschließend durch die Summe der Gewichtungsfaktoren dividiert. Das Modul kombinierter Quellen 208 vergleicht den gewichteten Mittelwert mit einem vorbestimmten Schwellenwert, und falls der gewichtete Mittelwert größer ist, löst es ein Regenerationsereignis aus. Ein Vorteil der Verwendung des gewichteten Mittelwertes mehrerer normierter Werte ist, dass etwas, was normalerweise bei der Regenerationsentscheidung als ein unbedeutender Faktor betrachtet werden könnte, wie etwa günstige Bedingungen, den Ausschlag geben und ein Regenerationsereignis sogar dann auslösen kann, wenn die normierten Werte anderer, typischerweise kritischerer Parameter nahe bei dem Schwellenwert für die Regeneration, jedoch nicht über diesem liegen. Dies trägt dazu bei, den Prozess der Auslösung einer Regeneration zu optimieren. Infolgedessen kann eine Regeneration stattfinden, bevor eine spürbare Verminderung der Leistung des Dieselmotors 107 eintritt.
-
Ferner gestatten die oben erwähnten adaptiven Gewichtungsfaktoren, welche eine dynamische Anpassung der Gewichtungsfaktoren während des Betriebs des Dieselmotors 107 ermöglichen, dass die Nachbehandlungs-Steuereinrichtung 124 den Einfluss von Sensoren ausgleicht, die als beschädigt oder ungenau bestimmt wurden, indem sie die Gewichtung der Ausgänge von diesen Sensoren reduziert. Zum Beispiel kann unter gewissen Betriebsbedingungen die Gewichtung einiger Parameter so eingestellt werden, dass der Beitrag dieser Parameterwerte zu der Entscheidung über die Auslösung einer Regeneration auf ein Minimum begrenzt oder sogar eliminiert wird.
-
Das System ist außerdem ausreichend flexibel, um die Verwendung zusätzlicher Eingangssignale bei der Regenerationsentscheidung 202 zu ermöglichen. Zum Beispiel kann ein Fahrzeughalter einen spezialisieren Rußsensor (nicht dargestellt) installieren, um die Genauigkeit der Bestimmung der Rußbeladung im Filter zu erhöhen. In einem solchen Fall könnte ein Rußsensor-Modul dafür ausgebildet sein, das Ausgangssignal des Rußsensors zu normieren und diesen Wert dem Modul kombinierter Quellen 208 zur Verfügung zu stellen.
-
Wie bei den anderen Modulen könnte die Gewichtung, mit der das Rußsensor-Modul versehen wird, dynamisch angepasst werden, um relevante Betriebsbedingungen und die wahrscheinliche Genauigkeit des Sensors zu berücksichtigen.
-
Alle hierin zitierten Referenzen, einschließlich Veröffentlichungen, Patentanmeldungen und Patente, werden hiermit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text in demselben Umfang aufgenommen, als wäre jede Referenz einzeln und speziell als durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen angeführt und in ihrer Gesamtheit hierin dargelegt.
-
Die Verwendung der Termini ”ein” und ”eine” sowie ”der/die/das” und ähnlicher Bezugswörter im Kontext der Beschreibung der Erfindung (insbesondere im Kontext der nachfolgenden Patentansprüche) ist in dem Sinne auszulegen, dass sie sowohl den Singular als auch den Plural beinhalten, sofern hierin nichts anderes angegeben ist oder der Kontext dem nicht klar widerspricht. Die Termini ”umfassend”, ”aufweisend”, ”beinhaltend” und ”enthaltend” sind als Termini ”mit unbestimmtem Ende” auszulegen (d. h. mit der Bedeutung ”einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf”), sofern nichts anderes angegeben ist. Die Angabe von Wertebereichen soll hierin lediglich als eine Kurzschreibweise zur separaten Bezugnahme auf jeden einzelnen Wert dienen, der in den Bereich fällt, sofern hierin nichts anderes angegeben ist, und jeder einzelne Wert ist in die Beschreibung aufgenommen, als ob er hierin einzeln aufgeführt wäre. Alle hierin beschriebenen Verfahren können auf eine beliebige geeignete Weise durchgeführt werden, sofern hierin nichts anderes angegeben ist oder der Kontext dem nicht klar widerspricht.
-
Die Verwendung jedweder Beispiele oder einer auf Beispiele bezogenen Formulierung (z. B. ”wie etwa”), die hier erfolgt, ist lediglich dazu bestimmt, die Erfindung besser zu verdeutlichen, und erlegt dem Geltungsbereich der Erfindung keine Einschränkung auf, sofern nichts anderes beansprucht wird. Keine Formulierung in der Beschreibung darf dahingehend ausgelegt werden, dass sie irgendein nicht beanspruchtes Element als wesentlich für die praktische Realisierung der Erfindung angibt.
-
Bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung werden hierin beschrieben, darunter die beste Art und Weise, die den Erfindern für die Ausführung der Erfindung bekannt ist. Varianten dieser bevorzugten Ausführungsformen können für den Durchschnittsfachmann beim Studium der vorstehenden Beschreibung offensichtlich werden. Die Erfinder erwarten, dass Fachleute solche Varianten dementsprechend anwenden, und die Erfinder beabsichtigen, dass die Erfindung auch auf andere Weise praktisch realisiert wird, als hier speziell beschrieben ist. Dementsprechend umfasst die Erfindung alle Modifikationen und Äquivalente des Gegenstandes, der in den beigefügten Patentansprüchen genannt ist, soweit das anwendbare Recht dies gestattet. Außerdem werden beliebige Kombinationen der oben beschriebenen Elemente in allen möglichen Varianten derselben von der Erfindung mit umfasst, sofern hier nichts anderes angegeben ist oder der Kontext dem nicht klar widerspricht.
