DE4108694C2

DE4108694C2 - Verfahren zum Betreiben einer Regenerierungseinrichtung für einen Partikelfilter und Schaltungsanordnung hierfür

Info

Publication number: DE4108694C2
Application number: DE4108694A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr Goerlich
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Arvin Industries Deutschland GmbH
Priority date: 1991-03-16
Filing date: 1991-03-16
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2011-03-17
Also published as: DE4108694A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Regenerierungseinrichtung für einen Partikelfilter im Abgastrakt einer Diesel-Brennkraftmaschine und auf eine Schaltungsanordnung für eine solche Regenerierungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 21.

Aus US-PS 4 424 671 und US-PS 4 462 208 sind Vorrichtungen und Verfahren zum Regenerieren von Partikelfilter im Ab gastrakt einer Brennkraftmaschine bekannt, bei welchen zur Auslösung und zur Steuerung der Regenerierung eines sol chen Partikelfilters mehrere Sensoren eingesetzt werden, wie Drehzahlsensor, eine Einrichtung zum Ermitteln des Be lastungszustands der Brennkraftmaschine, Drucksensoren am Filtereintritt und gegebenenfalls am Filteraustritt, Tem peratursensoren am oder vor dem Filter und in Abhängigkeit von der Arbeitsweise der Regeneriereinrichtung für den Par tikelfilter weiterer Sensoren. Die Erfassung des Drehmoments der Brennkraftmaschine kann beispielsweise mit Hilfe eines Drehmomentsensors erfolgen.

Bei allen diesen Vorrichtungen und Verfahren wird einerseits die Regenerierung eingeleitet und andererseits unter Steue rung von weiteren Sensoren die Regenerierungseinrichtung so betrieben, daß die im Filter aufgefangenen Partikel zur Re generierung abgebrannt werden können. Wenn beispielsweise eine derartige Partikelfilteranlage mit zugeordneter Steuerung in ein Fahrzeug eingebaut ist, so können sich Schwierigkeiten er geben, wenn einer der Sensoren ausfällt oder gestört ist, wo bei insbesondere die Gefahr besteht, daß der empfind liche Partikelfilter, verursacht durch derartige Störungen, beschädigt wird und gegebenenfalls ersetzt werden muß. Hierbei ist nicht nur ein Stillsetzen der Brennkraftmaschine sowie hier durch bedingt ein Betriebsausfall des zugeordneten Fahrzeugs in Kauf zu nehmen, sondern es ist auch relativ teuer und zeit aufwendig, derartige Partikelfilteranlagen in Fahrzeugen zu reparieren und/oder zu ersetzen.

Aus der DE-OS 23 01 354 ist ein Warnsystem für eine Einrichtung zur Verminderung der schädlichen Anteile im Abgas einer Brennkraftmaschine bekannt, das im Störungsfalle optische oder akustische Warneinrichtungen aktiviert.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens so weiterzubilden, daß eine Regenerierung des Partikelfilters unter Aufrechterhaltung der Betriebsfähigkeit der Brennkraftmaschine auch bei Störungen eines oder mehrerer Sensoren gestattet, wobei eine Be schädigung des Partikelfilters wirksam vermieden wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Schaltungsanordnung ist im Patentanspruch 21 angegeben.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden somit die Sensoren zur Auswertung und Erkennung von Störungen oder Ausfällen hin sichtlich ihrer Funktionsfähigkeit einzeln oder in Kombina tion abgefragt. Hierdurch verleiht das erfindungsgemäße Be triebsverfahren für eine Regenerierungseinrichtung eine Eigen sicherheit dem Betriebssystem, um kritische Zustände, ins besondere im Hinblick auf eine Beschädigungsgefahr des Parti kelfilters, frühzeitig zu erkennen und dann hieraus ableitend entsprechende Gegenmaßnahmen so zu treffen, daß zwar ein Wei terbetreiben der Brennkraftmaschine ermöglicht, aber eine Be schädigung des Partikelfilters weitgehend vermieden und eine Regenerierung derselben wenn auch mit geändertem Regenerier betriebsablauf eingeleitet und durchgeführt wird. Ferner wird beim erfindungsgemäßen Verfahren der Fahrzeugführer über eine Warneinrichtung darauf aufmerksam gemacht, daß Störungen bei der Abgasfilteranlage und deren Betrieb aufgetreten sind, so daß eine Wartung oder eine Reparatur zu gegebener Zeit vorge nommen werden muß. Durch entsprechende Kodierung der Warn signale können dem Fahrer unterschiedlich kritische Störzustän de bei der Einheit aus Brennkraftmaschine und Partikelfilter anlage mit Regenerierungseinrichtung zur Kenntnis gebracht werden, so daß der Fahrer erkennen und entscheiden kann, wie schnell man eine Wartung oder Reparatur vornehmen lassen soll te, um ernsthafte Beschädigungen bei dieser Betriebseinheit des Fahrzeugs zu vermeiden. Auch gestattet das erfindungsgemäße Verfahren eine solche Betriebsweise, daß das Fahrzeug beim Aus fall oder der Störung von ein oder mehreren Sensoren nicht so fort liegen bleibt, wodurch einerseits Unfallgefahren im Ver kehr verursacht werden könnten und andererseits sich die War tungs- und Reparaturarbeiten umständlich und äußerst zeitauf wendig gestalten. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfah ren unter Berücksichtigung der tatsächlichen Gegebenheiten beim Einsatz einer solchen Anlage in einem Fahrzeug die Aufrecht erhaltung der Betriebsfähigkeit des Fahrzeugs unter Verbesse rung der Betriebszuverlässigkeit des Gesamtsystems.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird beim erfindungs gemäßen Verfahren die Regenerierung in abgeänderter Form als Hilfsregeneration durchgeführt und eine erste Störungsmeldung angezeigt, wenn während oder vor der Inbetriebnahme der Rege nerierungseinrichtung einer der Sensoren ausgefallen oder ge stört ist. Hierdurch wird versucht, wenigstens einen näherungs weise normalen Regenerierungsbetriebsablauf selbst beim Ausfal len oder bei Störungen von einzelnen Sensoren vor dem Inbetrieb nehmen der Regenerierungseinrichtung durchzuführen, um in wirk samer Weise eine Beschädigung des Partikelfilters auszuschalten.

In Abhängigkeit von der Art der gestörten oder ausgefalle nen Sensoren werden dann unterschiedliche Betriebsweisen gegebenenfalls beim erfindungsgemäßen Verfahren durchge führt. Wenn einer der für den Auslösezeitpunkt des Regene rierbetriebs maßgebender Sensor gestört ist, so wird sofort die Regeneration im Grund-Regenerierungsbetriebsablauf ein geleitet und durchgeführt, wobei vorzugsweise diese Regene rierung unter Vorgabe von vorbestimmten Zeitabständen wieder holt vorgenommen wird. Wenn einer der für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs maßgebender Sensor ausfällt, so kann der Regenerierungsbetriebsablauf unter Berücksichtigung der in den Steuerungsbetriebsablauf der Regenerierung eingehenden und ungestörten Sensoren auf die an sich übliche Weise durchgeführt werden.

Wenn ein Sensor gestört ist, der lediglich für die Steuerung des Regenerierungsbetriebsablaufs maßgebend ist, so wird eine Hilfsregeneration durchgeführt, deren Ablauf durch die Signale der ungestörten Sensoren gesteuert wird.

Wenn ferner ein für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs und für die Steuerung des Regenerierbetriebsablaufes maßgeben der Sensor gestört ist, so wird die Regeneration als Hilfsre generation sofort eingeleitet, und es wird versucht, einen Grund- Regenerierbetriebsablauf unter Steuerung der Signale der unge störten Sensoren durchzuführen. Somit kann beim erfindungsgemä ßen Verfahren eine Regenerierung eingeleitet und durchgeführt werden, selbst wenn ein oder mehrere Sensoren der Gesamtanord nung gestört oder ausgefallen sind.

Wenn wenigstens zwei Sensoren gestört oder ausgefallen sind, so wird vorab geprüft, ob ein Regenerierungsbetriebsablauf als Hilfsregeneration durchführbar ist oder nicht. Wenn sich hier bei ergibt, daß keine Hilfsregeneration möglich ist, so wird eine zweite Störungsmeldung angezeigt, die dem Fahrer durch optische oder akustische Signale zu erkennen gibt, daß mög lichst schnell eine Reparatur oder Wartung durchgeführt wer den muß.

Wenn sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt, daß trotz einer Regeneration der Filter immer vollständig bela den ist, so wird auch in dem Fall eine Störungsmeldung ange zeigt, welche den Fahrer darauf hinweist, daß möglichst um gehend Reparaturarbeiten und Wartungsarbeiten durchgeführt werden müssen.

Die zweite Störungsmeldung für eine möglichst umgehende Re paratur der Anlage wird beispielsweise angezeigt, wenn die Sensoren keine aussagekräftigen Signale liefern. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn keine Bordspannung verfügbar ist.

Vorzugsweise wird bei der ersten Störungsmeldung eine gelbe Anzeigeleuchte und/oder eine akustische Warneinrichtung ein geschaltet, wobei die gelbe Anzeigeleuchte beispielsweise blinkt. Zur Unterscheidung hierzu kann bei der weiteren, wie der zweiten Störungsmeldung eine rote Anzeigeleuchte und/oder eine akustische Warneinrichtung eingeschaltet werden. Hier durch wird dem Fahrer signalisiert, daß das Weiterbetreiben des Fahrzeugs zu kritischen Betriebszuständen führen kann.

Bei den für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs maß gebenden Sensoren kann es sich beispielsweise um die Sensoren für Druckwerte, Sensoren für die Temperaturwerte und den Sen sor für die Drehzahl handeln. Die für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs und für die Steuerung des Regenerier betriebsablaufs maßgebenden Sensoren können der Sensor für die Drehzahl und Sensoren für Temperaturwerte sein. Sensoren, welche lediglich für die Steuerung des Regenerierbetriebsab laufes maßgebend sind, sind beispielsweise solche Sensoren, die die Temperatur vor dem Filter o. dgl. erfassen können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungs gemäße Verfahren für eine Regenerierungseinrichtung bestimmt, die mit einem Brenner arbeitet, welcher heiße Verbrennungs gase zur Einleitung der Regenerierung des Partikelfilters lie fert, wobei hierbei dem Brenner wenigstens ein Brenner-Tem peratursensor und ein Filtereintrittstemperatursensor zuge ordnet sind. Wenn bei einer solchen Auslegung einer Regene rierungseinrichtung der Brenner-Temperatursensor ausfällt, wer den die Überwachung und Steuerung des Brenners maßgebend be einflußt durch den Filter-Temperatursensor vorgenommen.

Wenn hingegen der Filtertemperatursensor ausfällt, so wird die Hilfsregeneration unter der Steuerung bzw. Regelung des Brenner temperatursensors durchgeführt.

Wenn bei diesem Anwendungsbeispiel beispielsweise beide Tem peratursensoren gestört und/oder ausgefallen sind, so wird eine zweite Störungsmeldung angezeigt, aus der der Fahrer er kennen kann, daß sich die Regenerierung nicht mehr durchführen läßt.

Gemäß einem weiteren Lösungsgedanken nach der Erfindung wird ei ne Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Regenerierungsein richtung für einen Partikelfilter im Abgastrakt einer Brenn kraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens angegeben, welche für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbe triebs maßgebende Sensoren, für den Auslösezeitpunkt des Rege nerierbetriebs und für die Steuerung des Regenerierbetriebsab laufes maßgebende Sensoren und lediglich für die Steuerung des Regenerierbetriebsablaufs maßgebende Sensoren umfaßt, wobei sich die Schaltungsauslegung dadurch auszeichnet, daß eine Stö rungserkennungseinrichtung vorgesehen ist, an deren Eingänge die Signalausgänge der jeweiligen Sensoren anliegen, die Stö rungserkennungseinrichtung die Abfrage der Sensoren einzeln oder in Kombination vornimmt und über einen Ausgang die Re generierungseinrichtung bei einer Störung sofort einschaltet und deren Betreiben periodisch wiederholt. Diese Störungs erkennungseinrichtung bei der erfindungsgemäßen Schaltungsan ordnung ermöglicht die Durchführung und Weiterführung eines Regenerierungsbetriebsablaufes, gegebenenfalls unter geänder ten Bedingungen und Steuergrößen, selbst wenn ein oder mehre re Sensoren der Schaltungsanordnung gestört oder ausgefallen sind.

Vorzugsweise ist die Störungserkennungseinrichtung mit einer Warnanzeigeeinrichtung zur Störungsmeldung verbunden, welche eine akustische und/oder optische Warnanzeige liefert. Die Warnanzeigeeinrichtung kann von einer gelben Anzeigeleuchte und/oder einer roten Anzeigeleuchte und/oder einer akustischen Warneinrichtung gebildet werden, welche in Abhängigkeit von den mit Hilfe der Störungserkennungseinrichtung erfaßten Störungs art in entsprechender Weise betreibbar sind. Bei der Verwen dung von Anzeigeleuchten als optische Warneinrichtung können diese im Blinkbetrieb zur besseren Erkennung durch den Fahrer arbeiten.

Vorzugsweise wird die Störungserkennungseinrichtung von einem Mikroprozessor oder einem Kleinrechner gebildet, welcher auf schnelle Weise die Verarbeitung und Überprüfung einer Viel zahl von an dem Steuerungsablauf der Regenerierungseinrich tung beteiligten Sensoren vornehmen kann, und hierbei eine möglichst gedrängte Bauweise erzielt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Schaltungsanord nung nach der Erfindung umfaßt die Regenerierungseinrichtung einen Brenner, der zweckmäßigerweise wenigstens teilweise mit Abgas der Brennkraftmaschine betrieben wird. Die Erfindung ist jedoch weder in verfahrenstechnischer noch in vorrich tungstechnischer Hinsicht auf eine solche Regenerierungs einrichtung unter Einsatz eines Brenners, vorzugsweise ei nes mit flüssigem Brennstoff betriebenen Brenners beschränkt, sondern das Verfahren und die Schaltungsanordnung nach der Erfindung können auch bei anderen Regenerierungseinrichtungen ohne weiteres eingesetzt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Aus führungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1A, 1B und 1C Flußdiagramme zur Verdeutlichung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Ver fahrensablaufes, und

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Schaltungs anordnung nach der Erfindung in Form eines Blockdiagramms.

Anhand den Fig. 1A bis 1C wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrensablaufes zum Betreiben einer Regenerierungs einrichtung für einen Partikelfilter im Abgastrakt einer Brenn kraftmaschine nach der Erfindung näher erläutert.

Ausgehend von Fig. 1A wird in einem Schritt S1 die Brennkraft maschine eingeschaltet und gestartet. In einem anschließenden Schritt S2 wird das Betriebssystem zum Betreiben einer Regene rierungseinrichtung für einen Partikelfilter nach der Erfin dung initialisiert. Nach dieser Initialisierung wird in einem Schritt S101 das Signal eines Sensors A₁ abgefragt. Dieser Sensor A₁ sowie weitere Sensoren bis A_i haben die Aufgabe, den Auslösezeitpunkt für den Regenerierbetrieb zu ermitteln. Hierbei kann es sich beispielsweise um Sensoren A₁ . . . A_i für Druckwerte, Sensoren für Temperaturwerte und einen Sensor für die Drehzahl der nicht näher dargestellten Brennkraft maschine handeln. Die entsprechenden Schritte sind im Fluß diagramm in Fig. 1A mit S101 bis S10i bezeichnet. Diese Schritte S101 bis S10i dienen zur Erkennung einer Störung und/oder eines Ausfalls einer oder mehrerer der Sensoren A₁ . . . A_i. Wenn sich bei dieser Abfrage in den Schritten S101 bis S10i ergibt, daß man von den zugeordneten Sensoren A₁ . . . A_i kein oder kein aussagekräftiges Signal erhält, so wird in einem jeweils darauffolgenden Schritt S11 als Warn anzeigeeinrichtung eine gelbe Warnanzeigeleuchte beispiels weise eingeschaltet. Dann wird in einem Schritt S12 ein Hilfs programm H_A1 gestartet, welches als ein Ausführungsbeispiel nachstehend anhand von Fig. 1C erläutert wird.

Wenn hingegen sich in dem Schritt S101 ergibt, daß ein aus sagekräftiges Sensorsignal des Sensors A₁ vorliegt, wird den darauffolgenden Schritten S102 bis S10i jeweils das Sensor signal des nächstfolgenden Sensors A₂ . . . A_i, welcher für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs maßgebend ist, abge fragt. Wenn man von dem jeweils abgefragten Sensor A₁ bis A_i kein Signal oder kein aussagekräftiges Signal erhält, wird entsprechend dem Schritt S11 als Warnanzeigeeinrichtung bei spielsweise eine gelbe Anzeigeleuchte eingeschaltet oder zum Blinken gebracht. Anschließend werden dann entsprechende Hilfs programme H_A2 bis H_Ai durchlaufen.

Wenn sich bei der Durchführung der Schritte S101 bis S10i kei ne Störung ergeben hat, so werden in weiteren Schritten S201 bis S20i die nächsten Sensoren B₁ bis B_i abgefragt, bei denen es sich um jene Sensoren handelt, die maßgebend für den Aus lösezeitpunkt des Regenerierbetriebs und für die Steuerung des Regenerierbetriebsablaufs sind. Wenn man bei den Abfragen S201 bis S20i kein Sensorsignal oder kein aussagekräftiges Sensor signal erhält, wird in einem jeweils nachfolgenden Schritt S21 als Warnanzeigeeinrichtung beispielsweise eine gelbe Warnan zeigeleuchte eingeschaltet. In einem jeweils nachfolgenden Schritt wird dann ein Hilfsprogramm H_B1 bis H_Bi durchlaufen. Auch diese Hilfsprogramme H_B1 . . . H_Bi werden nachstehend an hand von Fig. 1C näher erläutert.

Wenn in den Schritten S201 bis S20i keine Störungen bei den Sensoren B₁ bis B_i erkannt wurden, wird der Verfahrensablauf nach Fig. 1A mit einem Schritt S301 fortgesetzt.

In dem Schritt S301 sowie in den Schritten S302 . . . S30i wer den die Sensoren C₁ bis C_i abgefragt, welche lediglich maß gebend für die Steuerung des Regenerierbetriebsablaufs sind. Wenn sich bei den Abfragen gemäß den Schritten S301 bis S30i eine Störung ergibt oder die zugeordneten Sensoren C₁ bis C_i keine aussagekräftigen Signale liefern, wird in einem nächsten Schritt S31 als Warnanzeigeeinrichtung beispielsweise eine gelbe Warnanzeigeleuchte eingeschaltet. Bei einem jeweils an schließenden Schritt S32 werden dann die zugeordneten Hilfs programme H_C1 bis H_Ci durchlaufen. Auch diese werden nachste hand anhand von Fig. 1C näher erläutert.

Wenn sich im Schritt S30i ergibt, daß man ein aussagekräftiges Signal bei dem Sensor C_i erhält, d. h. daß bei der Abfrage kei ner der Sensoren A₁ bis A_i, B₁ bis B_i und C₁ bis C_i gestört oder ausgefallen ist, so wird gemäß Fig. 1B in einem anschlie ßenden Schritt S40 geprüft, ob der Partikelfilter beladen ist oder nicht. Wenn sich bei dieser Abfrage ergibt, daß der Par tikelfilter nicht beladen ist (NEIN) so kehrt der programma tische Verfahrensablauf wiederum zu dem Anfang von Fig. 1A an die Stelle zurück, daß dann in einem weiteren Durchlauf wiederum die jeweiligen Sensoren A₁ bis A_i, B₁ bis B_i, C₁ bis C_i zur Störungserkennung abgefragt werden. Ergibt sich hin gegen das Ergebnis bei der Abfrage im Schritt S40, daß der Partikelfilter beladen ist, d. h. das Abfrageergebnis ist JA, so wird in einem daran anschließenden Schritt S41 die Regenera tion unter Zugrundelegung des normalen oder üblichen Regene rierbetriebsablaufes durchgeführt, um den Partikelfilter von den abgelagerten Partikeln bei der Regenerierung zu befrei en.

Nach der Durchführung des normalen Regenerierbetriebs erfolgt dann in einem Schritt S42 die Abfrage, ob die Brennkraftma schine ausgeschaltet wird bzw. ist oder nicht. Wenn sich hier bei ergibt, daß die Brennkraftmaschine nicht ausgeschaltet wird oder ist, d. h. daß das Abfrageergebnis NEIN ist, wird im Ver fahrensablauf wiederum zu der Stelle in Fig. 1A zurückgesprun gen, ab der die jeweiligen Sensoren A₁ bis A_i, B₁ bis B_i, C₁ bis C_i zur Störungserkennung einzeln oder in Kombination abge fragt werden. Wenn sich hingegen in dem Schritt S42 als Ergeb nis ergibt, daß die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist oder nicht, d. h. das Abfrageergebnis JA ist, wird in einem Schritt S43 das Betriebssystem abgeschaltet und der Verfahrensablauf wird beendet und abgeschlossen.

In Fig. 1C ist als Beispiel ein Hilfsprogramm H_A1 näher erläu tert, das beispielsweise im Schritt S12 in Fig. 1A bei ent sprechendem Betriebsverfahrensablauf angesteuert werden kann. Mit 50 ist der Start des Hilfsprogramms H_A1 angegeben. In einem Schritt S51 wird abgefragt, ob ein weiterer Sensor der Sensorgruppen A₁ bis A_i, B₁ bis B_i, C₁ bis C_i ausgefallen bzw. gestört ist oder nicht. Wenn ein weiterer Sensor defekt ist, d. h. das Abfrageergebnis im Schritt S51 NEIN ist, wird in einem Schritt S52 die sofortige Regenerierung gemäß dem üblichen Re generierungsbetriebsablauf unter Berücksichtigung des Programms N eingeleitet und durchgeführt. Nach der Durchführung des Re generierbetriebs gemäß dem Schritt S52 wird dann in einem an schließenden Schritt S53 geprüft, ob die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird bzw. ist oder nicht. Wenn sich hierbei ergibt, daß die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird oder nicht, d. h. das Ergebnis JA ist, ist der Verfahrensablauf des Hilfspro gramms H_A1 gemäß Fig. 1C beendet und das Betriebssystem wird in einem Schritt S54 desaktiviert.

Ergibt sich hingegen in dem Schritt S53, daß die Brennkraft maschine nicht abgeschaltet ist oder wird, d. h. das Abfrage ergebnis ist NEIN, wird in einem weiteren Schritt S55 ge prüft, ob ein weiterer Sensor defekt ist oder nicht. Wenn ein weiterer Sensor defekt ist, d. h. das Ergebnis im Schritt S55 JA ist, wird wieder zu dem Hauptzweig des Hilfsprogramms H_A1 an die Stelle zurückgesprungen, an der sich die Betriebsab laufsfortführung anschließt, wenn weitere Sensoren gestört oder ausgefallen sind. Ergibt sich hingegen im Schritt S55, daß kein weiterer Sensor gestört oder ausgefallen ist, so erfolgt im Schritt S56 eine Abfrage, ob die Vorgabezeit gegenüber der vor angehenden Regenerierung größer als ein vorbestimmter Zeitvor gabewert T_SOLL ist oder nicht. Wenn das Abfrageergebnis im Schritt S56 JA ist, kehrt der programmatische Verfahrensbe triebsablauf zu dem Schritt S52 in Fig. 1C zurück. Ergibt sich hingegen im Schritt S56 als Abfrageergebnis NEIN, so wird im programmatischen Verfahrenablauf nach Fig. 1C zu der Stelle vor der Abfrage im Schritt S53 zurückgesprungen. Es werden dann jeweils die voranstehend erörterten Schritte S52 bis S56 unter Berücksichtigung der jeweiligen Verzweigungen entspre chend den Abfrageergebnissen durchlaufen, bis der Betriebsab lauf entsprechend dem Schritt S54 beendet ist.

Zurückkehrend zu dem Hauptzweig des Hilfsprogramms H_A1 an die Stelle, an der man als Ergebnis erhält, daß noch ein weiterer Sensor der jeweiligen Sensorgruppen gestört oder ausgefallen ist, so wird der programmatische Betriebsverfahrensablauf mit dem Schritt S60 fortgesetzt. Hierbei wird geprüft, ob eine Weiterfahrt des Fahrzeugs unter Steuerung gemäß einer der Hilfs programme H_Ai, H_Bi oder H_Ci möglich ist oder nicht. Ergibt sich im Schritt S60 als Ergebnis NEIN, so wird in einem Schritt S61 als Störungsmeldung eine Warnanzeigeeinrichtung, beispiels weise eine rote Warnanzeigeleuchte eingeschaltet. Hierdurch wird dem Fahrer signalisiert, daß der Partikelfilter beim ermit telten Störzustand nicht mehr oder nicht mehr ausreichend rege neriert werden kann, so daß möglichst schnell Abhilfe geschaf fen werden muß und/oder die Brennkraftmaschine stillgesetzt wer den muß, um eine Beschädigung des Partikelfilters zu vermeiden.

Erhält man hingegen im Schritt S60 als Ergebnis JA, so wird ein Regenerierbetriebsablauf gemäß den Hilfsprogrammen H_Ai, H_Bi oder H_Ci durchlaufen, wie dies im Schritt S62 angegeben ist.

Diese Hilfsprogramme H_A2 . . . H_Ai, H_B1 . . . H_Bi oder H_C1 . . . H_Ci können gleich oder ähnlich wie das Hilfsprogramm H_A1 beschaf fen sein, dessen programmatischer Betriebsablauf anhand von Fig. 1C verdeutlicht wurde.

Nachstehend werden als Beispiele einige wesentliche Anwendungs beispiele näher erläutert.

Wenn sich bei dem Verfahrensablauf gemäß den Fig. 1A bis 1C ergibt, daß einer der Sensoren A₁ . . . A_i gestört oder ausgefal len ist, so wird beim erfindungsgemäßen Betriebsverfahren die sofortige Regeneration des Partikelfilters mit Hilfe der Re generierungseinrichtung eingeleitet und periodisch in vorbe stimmten Zeitabständen von beispielsweise einer Stunde wieder holt und zugleich wird als Warnanzeigeeinrichtung eine Warn leuchte mit der Farbe Gelb beispielsweise am Armaturenbrett des Fahrzeugs aktiviert. Die Anzeige braucht hierbei nicht stehend zu sein, sondern die Warnanzeigeleuchte kann beispiels weise blinken oder flackern. Diese Regenerierung wird nach dem normalen Regenerierungsprogrammablauf durchgeführt, wie dies beispielsweise in Fig. 1C verdeutlicht ist.

Wenn hingegen einer der Sensoren C₁ bis C_i gestört oder aus gefallen ist, so wird die Regenerierung mit einem angenäherten Betriebsverfahrensablauf durchgeführt und als Anzeigeeinrich tung wird eine gelbe Anzeigeleuchte beispielsweise aktiviert. Wenn es sich bei dem Sensor C_i beispielsweise um den Drehzahl sensor zur Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschine han delt, so wird bei diesem angenäherten Betriebsablauf zur Re generierung bei der Verweidung eines Brenners in der Regene riereinrichtung diesem Brenner im gesamten Motorkennfeld eine konstante, mittlere Brennstoffmenge zugeführt, um die Regene rierung des Partikelfilters ggfs. noch vornehmen zu können.

Wenn dieser Drehzahlsensor C_i hingegen beispielsweise nicht gestört ist, so wird im vorstehenden Anwendungsfall der Bren ner mit einer von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig regelbaren Brennstoffmenge in einem zwischen maximal und minimal liegenden Bereich geprüft.

Wenn der Sensor C_i beispielsweise ein Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Brenners ist und dieser ausgefal len oder gestört ist, so kann die Hilfsregeneration näherungs weise unter Zugrundelegung eines anderen Temperatursensors, näm lich beispielsweise des Temperatursensors vor dem Partikel filter durchgeführt werden. Wenn der letztgenannte Sensor ge stört oder ausgefallen ist, übernimmt in umgekehrter Weise der Temperatursensor des Brenners die Funktion bei der Auslösung, Regelung und Überwachung des Regenerierbetriebs.

Wenn ein Ausfall oder eine Störung eines Sensors der Sensor gruppe B_i festgestellt wird, so wird der Regenerierungsbetrieb auf eine der vorstehend genannten Weisen oder in Form einer Kombination hiervon durchgeführt. Hierbei leuchtet dann als Warnanzeigeeinrichtung die gelbe Anzeigeleuchte beispielsweise auf oder sie blinkt oder flackert.

Bei allen diesen Beispielen wird somit erzielt, daß man das Fahrzeug und die Brennkraftmaschine weiterbetreiben kann und eine Regenerierung des Partikelfilters wenn auch mit abge ändertem und angenähertem Betriebsablauf durchgeführt werden kann, um eine durch Überladung zu einem späteren Zeitpunkt führende Be schädigung des Partikelfilters im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine zu vermeiden.

Wenn sich bei dem Verfahrensablauf nach den Fig. 1A bis 1C er gibt, daß wenigstens zwei Sensoren gestört oder ausgefallen sind, so wird beim erfindungsgemäßen Betriebsverfahren geprüft, ob ein Betreiben der Regenerierungseinrichtung auf eine der voranstehend beschriebenen Weisen möglich ist. Wenn dies der Fall ist, wird als Warnanzeigeeinrichtung, beispielsweise die gelbe Anzeigeleuchte, aktiviert. Wenn hingegen die Durchführung einer Regenerierung nicht möglich ist, so wird als Warnanzeige einrichtung beispielsweise eine rote Anzeigeleuchte aktiviert, wodurch dem Fahrer zu erkennen gegeben wird, daß das Fahrzeug so schnell wie möglich stillgesetzt werden sollte, um Beschä digungen des Partikelfilters zu vermeiden.

Bei der Durchführung des Hilfsprogramms H_Ai gemäß Fig. 1C - dort am Beispiel des Hilfsprogramms H_A1 erläutert - erfolgt eine so fortige Regenerierung, wobei der Regenerierungsbetriebsab lauf auf die übliche Weise gemäß einer Grundform durchgeführt wird.

Bei den entsprechenden Hilfsprogrammen H_Bi und H_Ci wird ein ge änderter programmatischer Betriebsablauf der Regeneration durch geführt, um eine Regeneration trotz fehlender Sensorsignale für die Steuerung des Betriebsablaufs mit großer Wahrschein lichkeit zu ermöglichen. Wenn beispielsweise einer der Tem peratursensoren, d. h. Temperatursensor des Brenners der Regene riereinrichtung oder des Temperatursensors vor dem Partikel filter, gestört oder ausgefallen ist, so übernimmt der jeweils andere Temperatursensor die Aufgabe bei der Steuerung des Re generierbetriebsablaufs.

Wenn der Drehzahlsensor für die Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschine gestört oder ausgefallen ist, so wird der Regenerierungsbetriebsablauf beispielsweise mit einem fest vor gegebenen Parameter für die Brennstoffmenge des Brenners durch geführt, wobei beispielsweise als Brennstoffmenge jene zugrun de gelegt wird, die sich in etwa in einem mittleren Drehzahl bereich der Brennkraftmaschine ergibt.

Im Blockdiagramm nach Fig. 2 ist schematisch eine Schaltungsan ordnung zum Betreiben einer Regenerierungseinrichtung für einen Partikelfilter im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine gezeigt. Einem Partikelfilter 1 ist eine insgesamt mit 2 bezeichnete Re generierungseinrichtung zugeordnet, mittels welcher die im Partikelfilter zurückgehaltenen Partikel abgebrannt werden. Die Regenerierungseinrichtung 2 kann beispielsweise einen nicht näher dargestellten Brenner umfassen, der beispielsweise mit flüssigem Brennstoff von dem Brennstoffversorgungssystem der nicht dargestellten Brennkraftmaschine gespeist wird. Dieser Brenner kann mit Abgas im Abgastrakt der Brennkraftmaschine zur Lieferung von Sauerstoff für die Verbrennung gespeist werden. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen von Re generierungseinrichtungen 2 möglich, die elektrisch, kataly tisch oder Kombinationen hiervon als Arbeitsprinzip haben.

Ferner ist in Fig. 2 insgesamt mit 3 eine Störungserkennungs einrichtung bezeichnet, an der eingangsseitig die Ausgangs signale von mehreren Sensoren A₁ . . . A_i, B₁ . . . B_i und C₁ . . . C_i anliegen. Lediglich als Beispiele umfaßt diese Sensorik unter Zuordnung zu den für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbe triebs maßgebenden Sensoren A₁ . . . A_i einen Drehzahlsensor 4, einen am Partikelfilter angeordneten Drucksensor 5 und einen Ladedrucksensor 6, der beispielsweise den Aufladedruck einer Aufladeeinrichtung einer Brennkraftmaschine, wie die eines Turboladers, erfaßt. Als Beispiele für die lediglich für die Steuerung des Regenerierungsbetriebsablaufs maßgebenden Sen soren C₁ . . . C_i sind ein Drehmomentsensor 8 und ein am Brenner vorgesehener Temperatursensor 9 sowie ein Temperatursensor 7, der vor dem Partikelfilter 1 angeordnet ist, vorgesehen. Eini ge der Sensoren, wie der am Partikelfilter vorgesehene Druck sensor 5 und der Temperatursensor 7 vor dem Partikelfilter 1 sind jener Gruppe zugeordnet, die für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs und für die Steuerung des Regenerierbetriebs ablaufes maßgebend sind und allgemein mit B₁ . . . B_i bezeichnet sind.

Die Störungserkennungseinrichtung 3 kann beispielsweise von ei nem Mikroprozessor oder einem Kleinrechner gebildet werden, welcher die entsprechenden Auswertungen vornimmt und die Stö rungserkennung unter Abfrage der Sensoren A₁ . . . A_i, B₁ . . . B_i und C₁ . . . C_i vornimmt. Ausgangsseitig ist die Störungserken nungseinrichtung 3 einerseits mit der Regenerierungseinrich tung 2 zur Durchführung und Steuerung des jeweils gewünschten Regenerierbetriebsablaufes und andererseits mit einer Warn einrichtung 10 verbunden. Diese Warneinrichtung 10 kann bei spielsweise zur optischen Anzeige eine Anzeigeleuchte 11, bei der es sich um eine gelbe und/oder rote Anzeigeleuchte handeln kann, und/oder eine akustische Warneinrichtung 12, wie einen Summer haben, die von der insgesamt mit 10 bezeichneten Warn einrichtung unter Steuerung durch die Störungserkennungsein richtung 3 angesteuert werden. Diese Warneinrichtung 10 wird in Abhängigkeit von den mit Hilfe der Störungserkennungsein richtung 3 erkannten Störungen so gesteuert, daß die Anzeige leuchte 11 und/oder die akustische Warneinrichtung 12 ein- und ausgeschaltet werden.

Diese in Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung ist insbesondere für die Durchführung der voranstehend beschriebenen Ausfüh rungsformen des Betriebsverfahrens für eine Regenerierungs einrichtung eines Partikelfilters im Abgastrakt einer Brennkraft maschine bestimmt, wobei der Verfahrensablauf voranstehend anhand den Fig. 1A bis 1C erläutert wurde.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die voranste hend beschriebenen und anhand der Zeichnung verdeutlichten Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abände rungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Be darfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu ver lassen. So können beispielsweise Kombinationen der voranste hend beschriebenen Verfahrensschritte verwirklicht werden oder es kann ein vereinfachter Verfahrensablauf dann verwirk licht werden, wenn wenn sich unter Berücksichtigung der je weils speziellen Auslegung der Regenerierungseinrichtung 2 ergibt, daß nicht alle die dort aufgeführten Sensoren 4 bis 9 für die Störungserkennung erforderlich sind, sondern beispiels weise eine Auswahl hiervon ausreicht. Andererseits können ge gebenenfalls auch noch weitere Sensoren, wie ein Abgasdruck sensor, sowie weitere Sensoren mit der Störungserkennungsein richtung 3 verbunden sein, um eine entsprechende Auswertung und Überwachung derselben vorzunehmen.

Bezugszeichen

1 Partikelfilter
2 Regenerierungseinrichtung
3 Störerkennungseinrichtung insgesamt
4 Drehzahlsensor
5 Drucksensorpartikelfilter
6 Ladedrucksensor
7 Temperatursensor vor Partikelfilter
8 Drehmomentsensor
9 Temperatursensor am Brenner
10 Warneinrichtung
11 Anzeigeleuchte
12 Akustische Warneinrichtung
A₁ . . . A_i Sensoren maßgebend für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs
B₁ . . . B_i Sensoren maßgebend für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs und für die Steuerung des Regenerierbetriebsablaufs
C₁ . . . C_i Sensoren lediglich maßgebend für die Steuerung des Regenerierbetriebsablaufs

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer Regenerierungsein richtung für einen Partikelfilter im Abgastrakt einer Diesel-Brennkraftmaschine, bei dem zur Auslösung, Steuerung und Überwachung des Rege nerierbetriebs mehrere Sensoren, wie Sensoren (A₁ . . . A_i) maßgebend für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs, Sensoren (B₁ . . . B_i) maßgebend für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs und für die Steuerung des Regenerierbe triebsablaufs, und Sensoren (C₁ . . . C_i) lediglich maßgebend für die Steuerung des Regenerierbetriebsablaufs, vorgesehen sind, wobei zur Stö rungserkennung die Sensoren (A₁ . . . A_i, B₁ . . . B_i, C₁ . . . C_i) einzeln oder in Kombination abgefragt werden und bei der Erken nung einer Störung eine Störungsmeldung angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der festge stellten Störung je nach Zugehörigkeit eines gestörten Sensors zu einer der Sensorgruppen (A₁ . . . A_i, B₁ . . . B_i; C₁ . . . C_i) unter Aufrechterhaltung des Brennkraftmaschinenbetriebes ein Hilfsprogramm (H_A1 . . . H_Ai; H_B1 . . . H_Bi; H_C1 . . . H_Ci) durchlaufen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Feststellung einer Störung einer der für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs maßgebenden Sen soren (A₁ . . . A_i) gemäß den Hilfsprogrammen (H_A1 . . . H_Ai); sofort die Regeneration im Grundregenerierungsbetriebsablauf eingeleitet und durchgeführt sowie periodisch in vorbestimmten Zeitabständen wiederholt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn während oder vor der Inbetriebnahme der Regenerierungseinrichtung einer der Sensoren (B₁ . . . B_i, C₁ . . . C_i) ausgefallen oder gestört ist, die Regenerierung gemäß den Hilfsprogrammen (H_B1 . . . H_Bi; H_C1 . . . H_Ci) in abgeänderter Form als Hilfsregeneration unter Annahme eines mittleren Ersatzwertes für den üblicherweise vom gestörten Sensor gelieferten Parameter durchgeführt und eine erste Störungsmeldung angezeigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Feststellen einer Störung einer der lediglich für die Steuerung des Regenerierbetriebsablaufs maßgebenden Sensoren (C₁ . . . C_i) die Regenerierung als Hilfsregeneration gemäß den Hilfsprogrammen (H_C1 . . . H_Ci) unter Steuerung durch die Signale der ungestörten Sensoren durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Feststellung einer Störung von wenigstens zwei Sensoren geprüft wird, ob ein Regenerierungs betriebsablauf als Hilfsregeneration durchführbar ist oder nicht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn sich bei der Überprüfung als Ergebnis ergibt, daß keine Hilfsregeneration möglich ist, eine zweite Störungsmel dung angezeigt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Störungsmeldung angezeigt wird, wenn trotz einer Regeneration der Filter immer voll ständig beladen ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Störungsmeldung angezeigt wird, wenn die Sensoren keine aussagekräftigen Signale lie fern.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Störungsmeldung angezeigt wird, wenn keine Bordspannung verfügbar ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der ersten Störungsmeldung eine gelbe Anzeigeleuchte und/oder eine akustische Warneinrich tung eingeschaltet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der zweiten Störungsmeldung eine rote Anzeigeleuchte und/oder eine akustische Warneinrichtung ein geschaltet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die gelbe Anzeigeleuchte blinkt.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den für den Auslöse zeitpunkt des Regenerierbetriebs maßgebenden Sensoren (A₁ . . . A_i) um Sensoren für die Druckwerte, Sensoren für Tempe raturwerte und den Sensor für die Drehzahl handelt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs und für die Steuerung des Regenerier betriebsablaufes maßgebenden Sensoren (B₁ . . . B_i) um den Sen sor für die Drehzahl und Sensoren für die Temperaturwerte han delt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den lediglich für die Steuerung des Regenerierbetriebsablaufes maßgebenden Sensoren (C₁ . . . C_i) um wenigstens einen die Temperatur vor dem Filter erfassenden Sensor handelt.

16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierungseinrichtung mit einem Brenner betrieben wird, und diesem wenigstens ein Bren ner-Temperatursensor (9) und ein Filtereintrittstemperatur sensor (7) zugeordnet sind.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall des Brenner-Temperatursensors (9) die Über wachung des Brenners durch den Filter-Temperatursensor (7) übernommen wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall des Filter-Temperatursensors (7) die Abgastemperatur mittels des Brenner-Temperatursen sors (9) geregelt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Störungsmeldung angezeigt wird, wenn beide Temperatursensoren, d. h. der Brenner-Temperatursensor und der Filter-Temperatursensor, gestört sind.

20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Störungsmeldung angezeigt wird, wenn der Brenner der Regenerierungseinrichtung nicht startet.

21. Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Regenerie rungseinrichtung (2) für einen Partikelfilter (1) im Abgas trakt einer Diesel-Brennkraftmaschine zur Durchfüh rung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs maßge benden Sensoren (A₁ . . . A_i), für den Auslösezeitpunkt des Regenerierbetriebs und für die Steuerung des Regenerierbe triebsablaufes maßgebenden Sensoren (B₁ . . . B_i) und ledig lich für die Steuerung des Regenerierungsbetriebsablaufes maßgebenden Sensoren (C₁ . . . C_i), gekennzeich net durch eine Störungserkennungseinrichtung (3), an deren Eingänge die Signalausgänge der Sensoren (A₁ . . . A_i; B₁ . . . B_i; C₁ . . . C_i) anliegen, welche die Abfrage der Sensoren einzeln oder in Kombination vornimmt und über ei nen Ausgang die Regenerierungseinrichtung (2) bei einer Stö rung sofort einschaltet und deren Betrieb periodisch wieder holt.

22. Schaltungsanordnung nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß die Störungserkennungseinrichtung (3) mit einer Warnanzeigeeinrichtung (10; 11; 12) zur Störungsmeldung ver bunden ist.

23. Schaltungsanordnung nach Anspruch 22, dadurch gekenn zeichnet, daß die Warnanzeigeeinrichtung (10) eine gelbe An zeigeleuchte (11) und eine rote Anzeigeleuchte und/oder eine akustische Warneinrichtung (12) umfaßt.

24. Schaltungsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anzeigeleuchten (11) blinken.

25. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Störungserkennungsein richtung (3) von einem Mikroprozessor oder einem Kleinrech ner gebildet wird.

26. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierungseinrich tung (2) einen Brenner umfaßt.

27. Schaltungsanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekenn zeichnet, daß der Brenner wenigstens teilweise mit Abgas der Brennkraftmaschine betreibbar ist.