DE602004000902T2

DE602004000902T2 - Steuerungsverfahren für die Regeneration eines Partikelfilters

Info

Publication number: DE602004000902T2
Application number: DE602004000902T
Authority: DE
Inventors: Vincent 75009 Brochon; Jean-Paul 91800 Fouet; Christian 95350 Ginoux; Jacques 45480 Lafite
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2003-10-13
Filing date: 2004-10-11
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2024-10-12
Also published as: ES2259436T3; FR2860830B1; DE602004000902D1; ATE326624T1; EP1524425B1; FR2860830A1; EP1524425A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung für die Regeneration eines Partikelfilters, der einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs ausstattet.
Die Verschiedenartigkeit der Verbrennungsprozesse in den Motoren mit magerem Gemisch, insbesondere in den Dieselmotoren, bewirkt die Erzeugung von Kohlenstoffpartikeln, die nicht effizient im Motor verbrannt werden können. Dies wirkt sich z.B. durch das Auftreten schwarzer Rauchwolken am Ausgang der Abgasleitung aus. Dieses Phänomen ist eine Verschmutzungsquelle, die man zu verringern versucht.
Die Anwesenheit eines Partikelfilters in der Abgaslinie des Motors erlaubt es, die Menge an Partikeln, Staubteilchen und anderen Rußen, die in die Atmosphäre abgegeben werden, beträchtlich zu verringern, und die Schadstoffnormen zu erfüllen.
Regenerationsvorrichtungen, die durch einen Rechner gesteuert werden, ermöglichen es, periodisch die Partikel zu verbrennen, die im Filter gefangen wurden, und die Verstopfung von letzterem zu vermeiden. Die Rußpartikel sind im wesentlichen Kohlenstoffpartikel und ihre Verbrennung verbraucht Sauerstoff, um Kohlendioxid zu bilden.
Dies wird bewirkt, indem die Temperatur im Partikelfilter bis auf eine Temperatur der Größenordnung von 550 bis 650°C angehoben wird, eine Temperatur, ab der die Kohlenstoffpartikel, die im Filter zurückgehalten wurden, sich spontan entzünden.
Das Auslösen der Regeneration des Filters wird durch einen Rechner gesteuert, der feststellt, ob die Regeneration stattfinden muss und, wenn sie im Gange ist, ob sie weitergehen kann. Dazu empfängt der Rechner Informationen über den Betrieb des Fahrzeugs. Diese Informationen umfassen z.B. die Temperaturen der Kühlflüssigkeit des Motors, der Gase vor und hinter dem Partikelfilter, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Masse an Ruß, die im Partikelfilter angesammelt wurde, und die Entfernung, die seit der letzten Regeneration zurückgelegt wurde.
Der Rechner verifiziert die Bedingungen mit diesen Informationen und löst die Regeneration nur aus, wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind. Die Regeneration wird aufrechterhalten, selbst wenn gewisse Bedingungen während einer Dauer, die geringer als eine vorbestimmte Schwelle der Größenordnung von 2 Minuten ist, nicht mehr erfüllt sind. Wenn mindestens eine Bedingung während einer Dauer nicht mehr erfüllt ist, die größer als die genannte Schwelle ist, dann wird der Regenerationsprozess unterbrochen.
Um die Regeneration auszulösen und aufrecht zu erhalten, werden die Betriebsbedingungen des Motors modifiziert, um die Temperatur der Abgase vor ihrem Durchgang im Partikelfilter anzuheben. Diese Modifikationen betreffen oft die Kraftstoffeinspritzung, die für mindestens einen Zylinder des Motors verzögert werden kann. Diese Modifikationen erhöhen den Kraftstoffverbrauch und auch die Kraftstoffmenge, die sich im Öl des Motors auflöst, indem sie den Raum zwischen dem Zylinder und dem Kolben durchschreitet.
Mit einer neuen Generation katalytischer Partikelfilter, die die Funktionen des katalytischen Topfs und des Partikelfilters integrieren, muss man während der Dauer der Regeneration handeln, um die Bedingungen aufrecht zu erhalten, die die Verbrennung von Rußen erlauben, die im Filter gefangen sind. Die oben erwähnten Nachteile werden daher während der ganzen Dauer der Regeneration verlängert. Darüber hinaus werden sie in bestimmten Betriebsbedingungen des Motors verschärft, in denen wenig Hitze auf natürliche Weise den Abgasen beige bracht wird. Das Dokument US 2003/168039 A1 beschreibt ein Regenerationsverfahren eines solchen Filters, indem ein Druck nach der Einspritzung verringert wird, um die Verdünnung des Motoröls zu begrenzen.
Die Erhöhung der Kraftstoffmenge, die im Motoröl aufgelöst wird, bewirkt, dass die Eigenschaften des Öls variiert werden, evtl. bis zu einem Punkt, an dem der Motor beschädigt werden könnte. Es ist daher eine Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Systems zur Motorisierung mit einem Dieselmotor eines Fahrzeugs vorzuschlagen, das einen Partikelfilter aufweist, welches die Lösung von Kraftstoff im Öl begrenzt, um zu vermeiden, dass der Motor beschädigt wird.
Mit diesen Zielen im Blick ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Systems zur Motorisierung, aufweisend einen Partikelfilter, der Abgase des Motors empfängt, um die Partikel der Abgase zurückzuhalten, wobei das Verfahren Informationen verarbeitet und den Motor steuert, um, wenn notwendig, die Regeneration des Partikelfilters zu erwirken, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Schätzung des Grads der Auflösung von Kraftstoff im Öl aufstellt, wobei das Verfahren die Regeneration autorisiert, wenn die Schätzung des Auflösungsgrads kleiner als eine vorbestimmte Verdünnungsschwelle ist.
Somit wird die Regeneration verboten, wenn der Verdünnungsgrad zu hoch ist. Der Motor wird vor einem Risiko der Verschlechterung bewahrt.
Vorzugsweise wird die Variation des Verdünnungsgrads durch eine erste Funktion ermittelt, die für die Verdampfung des Kraftstoffs repräsentativ ist, wenn keine Regeneration des Partikelfilters in Gang ist, und durch eine zweite Funktion, wenn eine Regeneration des Partikelfilters in Gang ist. So simuliert man gut den Unterschied im Verhalten, je nachdem, ob eine Regeneration in Gang ist oder nicht.
Nach einer Verbesserung ist die zweite Funktion die Summe der ersten Funktion und einer dritten Funktion.
Auf vorteilhafte Weise wird die Variation des Verdüngungsgrads abhängig von der Drehzahl des Motors ermittelt, und einer Variable, die die Motorlast repräsentiert. Diese Variablen haben in der Tat einen großen Einfluss auf die Variation des Verdünnungsgrads.
Auf besondere Weise ist die Variable, die die Motorlast repräsentiert, ein Durchsatz an eingespritzten Kraftstoff.
Vorzugsweise werden die erste und die zweite Funktion in der Form von Kennfeldern gespeichert. So können die Funktionen auf einfache Weise ausgeführt werden nach einer Phase der Ausrichtung des Systems zur Motorisierung.
Die Erfindung wird besser verstanden werden und andere Besonderheiten und Vorteile werden bei der Lektüre der Beschreibung die folgen wird offensichtlich werden, wobei die Beschreibung auf die angehängten Zeichnungen Bezug nimmt, unter denen:
die 1 eine schematische Ansicht eines Systems zur Motorisierung gemäß der Erfindung ist;
die 2 ein Organigramm der Steuerung der Regeneration des Partikelfilters ist.
Ein System zur Motorisierung, das das Verfahren gemäß der Erfindung umsetzt, ist in der 1 dargestellt, umfassend einen Motor 1 vom Typ Diesel, der durch einen Turbokompressor 2 überversorgt wird und dessen Abgase durch einen katalytischen Partikelfilter 3 behandelt werden. Der Motor 1 wird mit Luft durch einen Luftkreislauf versorgt, der einen Lufteinlass 11 aufweist, einen Kompressor 12 des Turbokompressors 2, eine Ablassleitung 13 und ein Einlassrohr 14, das in den Brennkammern des Motors 1 mündet, wobei eine einzige Kammer 15 dargestellt ist.
Die Abgase, die durch die Verbrennung erzeugt werden, werden aus der Kammer 15 durch ein Abgasrohr 16 herausgebracht, passieren eine Turbine 17 des Turbokompressors, dann den katalytischen Partikelfilter 3. Ein Kreislauf der Rückführung von Abgasen umfasst einen Stutzen 18 auf dem Abgasrohr, ein Auswahlventil 19, das die Abgase zur Ablassleitung entweder über einen Kühler 20 leitet, oder über eine direkte Leitung 21.
Ein Rechner 24 empfängt Informationen über den Betrieb des Systems zur Motorisierung und steuert den Motor 1. Er führt insbesondere das Verfahren gemäß der Erfindung aus.
Der Rechner 24 bestimmt, ob die Regeneration gesteuert werden muss oder nicht. Dazu stellt er fest, ob gewisse Kriterien erfüllt sind. Wenn all die Kriterien erfüllt sind, wird ein Steuersignal zur Regeneration geliefert. Der Rechner hält das Steuersignal zur Regeneration während einer vorbestimmten Dauer D1 aufrecht, nachdem mindestens ein Kriterium nicht mehr erfüllt ist.
Gemäß der Erfindung berücksichtigt der Rechner aus den oben genannten Kriterien ein Kriterium über den Lösungsgrad Pdil von Kraftstoff im Motoröl. Der Lösungsgrad wird vom Rechner geschätzt, und wenn die Schätzung vom Lösungsgrad Pdil größer als eine vorbestimmte Lösungsschwelle Sdil ist, ist das Kriterium nicht mehr erfüllt.
Für die Erarbeitung dieses Kriteriums wird auf das Organigramm der 2 Bezug genommen. In einem Initialisierungsschritt 30 wird die Schätzung des Lösungsgrads Dpil entweder auf einen Wert 0 initialisiert wenn das Öl neu ist, oder auf einen Wert, der vorher geschätzt und gespeichert wurde. Im Testschritt 31 richtet man sich nach Schritt 32, wenn keine Regeneration in Gang ist, oder nach einem Schritt 33 im gegenteiligen Fall.
Im Schritt 32 wird eine Schätzung der Variation des Lösungsgrads dPdil berechnet, durch das Negative des Produkts einer Verdampfungsfunktion FE-Wap des Kraftstoffs und einer Zeitspanne dt. Die Funktion FE-Wap wird ausgehend von einem gespeicherten Kennfeld berechnet, in Abhängigkeit von der Drehzahl n und des Kraftstoffdurchsatzes Qc.
Im Schritt 33 wird die Schätzung der Variation des Lösungsgrads dPdil wie im Schritt 32 berechnet, mit darüber hinaus der Hinzufügung des Produkts einer Regenerationsfunktion Grégé mit einer Zeitspanne dt. Die Regenerationsfunktion Grégé wird ebenfalls ausgehend von einem gespeicherten Kennfeld berechnet, in Abhängigkeit von der Drehzahl n und dem Kraftstoffdurchsatz Qc.
Nach der Auswertung eines der Schritte 32 oder 33 wird der neue Lösungsgrad Pdil (n) berechnet, indem dem Lösungsgrad in der vorhergehenden Zeitspanne Pdil (n – 1) die Schätzung der Variation des Lösungsgrads dPdil hinzugefügt wird.
In den Schritten 35 und 36 vergewissert man sich, dass der Lösungsgrad nicht negativ wird. Dann wird im Schritt 37 der Lösungsgrad Pdil mit der vorbestimmten Lösungsschwelle Sdil verglichen: wenn er größer ist, ist das Kriterium nicht erfüllt, und eine Regeneration wird verboten (Schritt 38). Im gegenteiligen Fall wird eine Regeneration zugelassen (Schritt 39).
Im Schritt 40 wartet man den Ablauf der Zeitspanne dt ab, bevor ein neuer Schritt der Berechung verarbeitet wird, indem der Schritt 31 wieder aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt, die gerade nur als Beispiel beschrieben wurde. Man wird andere Variablen verwenden können, die für die Last des Motors repräsentativ sind, wie etwa den Luftdurchsatz oder den Druck der Einlassluft.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Systems zur Motorisierung, aufweisend einen Motor (1), einen Partikelfilter (3), der die Abgase des Motors (1) empfängt, um die Partikel der Abgase zurückzuhalten, wobei das Verfahren Informationen verarbeitet und den Motor (1) steuert, um, wenn notwendig, die Regeneration des Partikelfilters (3) zu erwirken, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Schätzung des Verdünnungsgrads (Pdil) des Kraftstoffs im Öl aufstellt, wobei das Verfahren die Regeneration (39) autorisiert, wenn die Schätzung des Verdünnungsgrads (Pdil) kleiner als eine vorbestimmte Schwellenverdünnung (Sdil, 37) ist.
Verfahren zur Steuerung gemäß Anspruch 1, in dem die Veränderung des Verdünnungsgrads (dPdil) durch eine erste Funktion (-Févap, 32) ermittelt wird, die für die Verdampfung des Kraftstoffs repräsentativ ist, wenn keine Regeneration des Partikelfilters im Gange ist, und durch eine zweite Funktion (33), wenn eine Regeneration des Partikelfilters im Gange ist.
Verfahren zur Steuerung gemäß Anspruch 2, in dem die zweite Funktion (33) die Summe der ersten Funktion (-Févap) und einer dritten Funktion (Grégé) ist.
Verfahren zur Steuerung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, in dem die Veränderung des Verdünnungsgrads (dPdil) in Abhängigkeit der Drehzahl des Motors (N) und einer Variablen (Qc) ermittelt wird, die die Belastung des Motors repräsentiert.
Verfahren zur Steuerung gemäß Anspruch 4, in dem die Variable, die die Belastung des Motors repräsentiert, ein Durchsatz an eingespritztem Kraftstoff (Qc) ist.
Verfahren zur Steuerung gemäß Anspruch 2 oder 3, in dem die Funktionen (Févap, Grégé) in der Form von Kennfeldern gespeichert sind.