WO2010057633A1

WO2010057633A1 - Regenerationsverfahren für einen dieselpartikelfilter ohne brenner

Info

Publication number: WO2010057633A1
Application number: PCT/EP2009/008236
Authority: WO
Inventors: Taghi Akbarian; Heiner BÜLTE; Ulrich Pape; Thorsten Van Der Tuuk
Original assignee: Deutz Aktiengesellschaft
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2010-05-27
Also published as: DE102008058520A1; EP2347112A1

Abstract

Regenerationsverfahren für einen Dieselpartikelfilter ohne Brenner. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, wobei die Regeneration durch Erhöhung der Abgastemperatur erfolgt, die durch eine Erhöhung eines von einer Zusatzmaschine abgegebenen oder aufgenommenen Moments erfolgt. Erfindungsgemäß wird ein Regenerationsverfahren für einen Dieselpartikelfilter ohne Brenner für eine Brennkraftmaschine angegeben, das insbesondere bei einer Arbeitsmaschine eingesetzt werden kann. Das Regenerationsverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass als Zusatzmaschine eine hydraulische Maschine eingesetzt wird und eine direkte oder indirekte Ansteuerung der Zusatzmaschine von einer zentralen Brennkraftmaschinensteuerelektronik erfolgt.

Description

Regenerationsverfahren für einen Dieselpartikelfilter ohne Brenner

B E S C H R E I B U N G

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, wobei die Regeneration durch Erhöhung der Abgastemperatur erfolgt, die durch eine Erhöhung eines von einer Zusatzmaschine abgegebenen oder aufge- nommenen Moments erfolgt.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 10 2005 03 628 A1 bekannt. Dabei wird als Zusatzmaschine eine Elektromaschine eingesetzt, die wahlweise als Motor oder Generator betrieben werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regenerationsverfahren für einen Dieselpartikelfilter ohne Brenner für eine Brennkraftmaschine anzugeben, das insbesondere bei einer Arbeitsmaschine eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass als Zusatzmaschine eine hydraulische Maschine eingesetzt wird. Zunächst einmal sind bei Arbeitsmaschinen in aller Regel hydraulische Maschinen verbaut, so dass hier keine zusätzliche Ausstattung notwendig ist. Weiterhin ist es so, dass mit solchen hydraulischen Maschinen größere Leistungsbandbreiten als bei elektrischen Maschinen abgedeckt werden. Dadurch ist ein größeres Einsatzspektrum, als dies bei elektrischen Maschinen möglich ist, geschaffen. In Weiterbildung der Erfindung wird eine direkte oder indirekte Ansteuerung der Zusatzmaschine von einer zentralen Brennkraftmaschi- nensteuerelektronik dann vorgenommen bzw. angefordert, wenn eine vorgegebene Beladungsgrenze des Rußfilters erreicht ist.

Die aktuelle Beladungsdichte des Rußfilters kann in geeigneter Weise abgerufen werden. Mögliche Ermittlungsverfahren sind direkte Messverfahren oder Berechnungsverfahren unter Auswertung von Kennfeldern und aktuellen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine.

Sind die dargestellten Voraussetzungen erfüllt, wird dann halbautomatisch oder automatisch die von der hydraulischen Maschine abgegebene oder aufgenommene Last so weit erhöht, bis die Abgastemperatur, die über zumindest einen entsprechenden Sensor gemessen wird, sich in einem gewünschten Temperaturfenster befindet. Während des gesamten dann ablaufenden Regenerationsvorgangs erfolgt eine Überwachung dahingehend, dass die Abbrenntemperatur in dem Partikelfilter sowohl einen unteren als auch einen oberen Grenzwert nicht überschreitet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine indirekte Ansteuerung während eines Parkmodus der Brennkraftmaschine angefordert. Parkmodus heißt in diesem Zusammenhang, dass die Brennkraftmaschine läuft, das Arbeitsgerät oder die Arbeitsmaschine, in der die Brennkraftmaschine eingebaut ist, sich aber nicht in einem Arbeits- betrieb befindet. In diesem Modus wird die (indirekte) Ansteuerung durch eine Kann-Anzeige angefordert und nach Auslösung der Ansteuerung durch eine Starttaste wechselt die Kann-Anzeige für die Dauer des dann ablaufenden Regenerationsvorgangs in eine Be- triebs-Anzeige. Dieser manuelle Start des Regenerationsvorgangs stellt sicher, dass die entsprechende Bedienperson entscheiden kann, ob der Regenerationsvorgang gestartet werden kann oder nicht. Beispielsweise ist denkbar, dass die Arbeitsmaschine abgestellt werden soll und dem entsprechend ein ungünstiger Zeitpunkt zum Start eines Regenerationsvorgangs vorliegen würde.

Bei diesem System wird weiterhin unterschieden, ob die hydraulische Maschine mit einer elektronischen Steuereinrichtung versehen ist oder nicht. Ist die hydraulische Maschine mit einer elektronischen Steuereinrichtung versehen, wird von der Brennkraftmaschinensteu- erelektronik laufend eine Signalfolge an die Steuerelektronik der hydraulischen Maschine mit den folgenden Informationen gesendet:

1. Die Regeneration ist in Gang/nicht in Gang

2. Aktuelle Abgastemperatur

3. Gewünschte Belastung / Abgastemperatur

4. Erforderliche Regenerationszeit 5. Abgasgegendruck

6. Beladungszustand des Filters

7. gegebenenfalls noch weitere Informationen.

Wird dann der Regenerationsvorgang in Gang gesetzt, wird aufgrund der vorliegenden Messwerte berechnet, ob die hydraulische Maschine bezüglich des abgegebenen oder aufgenommenen Moments verstellt werden muss und wenn ja, in welchem Umfang sie zu verstellen ist.

Dieser Verstellvorgang wird dann entsprechend durchgeführt und die

Regeneration startet dann. Für die Dauer des dann ablaufenden Re- generationsvorgangs wird die Bedienperson durch ein optisches und/ oder akustisches Signal (Betriebs-Anzeige) von diesem Vorgang in

Kenntnis gesetzt.

Wenn der Regenerationsvorgang abgeschlossen ist, schaltet die Brennkraftmaschinensteuerelektronik wieder in den Normalbetrieb und die entsprechenden Signale werden ausgeschaltet.

Ist die hydraulische Maschine nicht mit einer elektronischen Steuereinrichtung versehen, übernimmt die Brennkraftmaschinensteuer- elektronik die entsprechenden Aufgaben, indem diese dann direkt ein beispielsweise in dem Hydraulikkreislauf eingesetztes Ventil ansteuert. Mit diesem Ventil wird dann in der gewünschten Art und Weise das Moment eingestellt.

Grundsätzlich soll während eines laufenden Regenerationsvorgangs die Brennkraftmaschine nicht abgestellt werden. Geschieht dies beispielsweise aus zwingenden Gründen doch, wird eine entsprechende Information in einem Speicher der Motorsteuerelektronik abgelegt und darüber hinaus die entsprechenden Daten, beispielsweise wie weit die Regeneration zum Zeitpunkt des Absteilens fortgeschritten war.

In Weiterbildung der Erfindung erfolgt während des Betriebsmodus der Brennkraftmaschine eine direkte Ansteuerung oder aber es wird eine indirekte Ansteuerung angefordert.

Betriebsmodus heißt, dass der normale Arbeitsbetrieb gemeint ist. Die Brennkraftmaschine läuft und das Arbeitsgerät oder die Arbeitsmaschine, in dem die Brennkraftmaschine eingebaut ist, befindet sich im Arbeitsbetrieb. In diesem Betriebsmodus erfolgt normalerweise eine direkte Ansteuerung, das heißt, die Regeneration wird automatisch gestartet, wenn die zuvor erläuterten Randbedingungen gegeben sind. In diesem Modus wird davon ausgegangen, dass der Betriebsmodus zumindest normalerweise so lange fortdauert, bis die Regeneration abgeschlossen ist. Die laufende Regeneration kann zur Information der Bedienperson beispielsweise optisch angezeigt werden. Um aber auch in diesem Modus die Möglichkeit eines Abbruchs der Regeneration (durch ein Abstellen der Brennkraftmaschine) weiter zu verringern, kann auch hier eine indirekte Ansteuerung vorgese- hen sein, bei der dann - wie schon zuvor beschrieben - eine manuelle Auslösung des Regerationsvorgangs eingeleitet wird. Die Regeneration läuft dann aber automatisch ab, dass heißt, es ist kein steuernder manueller Eingriff in die Hydraulik notwendig. Auch bei diesem Betriebsmodus wird ein eingeleiteter Regenerationsvorgang durch eine Betriebs-Anzeige angezeigt, so dass die Bedienperson über den laufenden Regenerationsvorgang informiert ist. Auch bei diesem Modus übernimmt die Brennkraftmaschinensteuerelektronik die Steuerung, falls keine elektronische Steuereinrichtung für die hydraulische Ma- schine vorgesehen beziehungsweise vorhanden ist. Auch hier erfolgt eine adaptive Anpassung der Leistung der hydraulischen Maschine derart, dass die Abgastemperatur im gewünschten Temperaturfenster bleibt.

Das erfindungsgemäße Regenerationsverfahren schafft also die Möglichkeit, die Beziehung zwischen der Oxidation von Stickstoffoxid (NOx) und Ruß durch innermotorische Brennkraftmaschinenmaßnahmen und/oder einer Erhöhung der Abgastemperatur durch die Erhöhung des von der Zusatzmaschine abgegebenen beziehungsweise aufgenommenen Moments zu beeinflussen, um die Voraussetzungen für den Start einer Regeneration zu erfüllen. Das Verhältnis von emittiertem Stickstoffoxid (NO_x) zu Ruß sollte in einem vorzugebenden Bereich liegen. Falls das tatsächliche Verhältnis außerhalb dieses Bereichs liegt, kann somit ein geeigneter Wert eingestellt werden.

In Weiterbildung der Erfindung gibt die Brennkraftmaschinenelektronik bei Überschreitung einer ersten Beladungsdichte und einer angeforderten indirekten Ansteuerung ein Warnsignal ab. Damit wird der Bedienperson mitgeteilt, dass es an der Zeit ist, den Regenerations- Vorgang zu starten und bei weiterer deutlicher Verzögerung mit Maßnahmen zu rechnen ist, die den Betrieb der Brennkraftmaschine beschränken. Dies ist in einer weiteren Ausgestaltung bei Überschreitung einer zweiten Beladungsdichte eine Leistungsreduzierung der Brennkraftmaschine. Wird auch diese ignoriert beziehungsweise die Brennkraftmaschine ohne Einleitung eines Regenerationsvorgangs leistungsreduziert weiterbetrieben, erfolgt in einer dritten Stufe eine zeitverzögerte Abstellung der Brennkraftmaschine. Dann ist (wiederum zeitverzögert) ein Wiederanlassen der Brennkraftmaschine möglich, wobei dann - falls nicht die erforderliche Regeneration (unver- zϋglich) eingeleitet wird - eine erneute Abstellung der Brennkraftmaschine erfolgt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeich- nungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.

Die einzige Figur zeigt in Form eines Abflussdiagramms die kontinuierlich ablaufenden Vorgänge.

Der Füllgrad 1 des Partikelfilters wird ermittelt und dann in einem Diagnoseschritt (Rechenschritt) 2 ermittelt, welche Beladungsdichte vorliegt. Wird festgestellt, dass zumindest ein erster Grenzwert überschritten ist, ohne dass eine manuelle einzuleitende Regeneration gestartet worden ist, wird ein Warnsignal 3 abgegeben. In einem nächsten Schritt 4 wird dann geprüft, ob die Regeneration eingeleitet worden ist oder nicht. Ist dies nicht der Fall, erfolgt dann eine Leistungsreduzierung 8 und eine erneute Prüfung, ob die Regeneration eingeleitet worden ist oder nicht. Ist dies erneut nicht der Fall, wird in einem Schritt 9 die Brennkraftmaschine abgestellt und die zugehörigen Daten werden in einem Speicher 10 gespeichert.

Wird in dem Schritt 4 festgestellt, dass die Regeneration eingeleitet worden ist, wird unterschieden, ob die Regeneration im Parkmodus 5 oder Betriebsmodus 6 durchzuführen ist. Nach einer vollständig abgeschlossenen Regeneration 7 wird wieder mit der Ermittlung des Füllgrades 1 begonnen. Bei einer unvollständig abgeschlossenen Regeneration 7 (durch ein Abstellen der Brennkraftmaschine) wird dies zusätzlich in dem Speicher 10 vermerkt. Bezugszeichenliste

1 Füllgrad

2 Diagnoseschritt 3 Warnsignal

4 Prüfung Regeneration eingeleitet

5 Parkmodus

6 Betriebsmodus

7 Prüfung Regeneration abgeschlossen 8 Leistungsreduzierung

9 Abstellung Brennkraftmaschine

10 Speicher

Claims

A N S P R Ü C H E

1. Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, wobei die Regeneration durch Erhöhung der Abgastemperatur erfolgt, die durch eine Erhöhung eines von einer Zusatzmaschine abgegebenen oder aufgenommenen Moments erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzmaschine eine hydraulische Maschine eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine direkte oder indirekte Ansteuerung der Zusatzmaschine von einer zentralen Brennkraftmaschinen- steuerelektronik dann vorgenommen beziehungsweise angefordert wird, wenn eine vorgegebene Beladungsgrenze des Rußfilters erreicht ist.

3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine indirekte Ansteuerung während eines Parkmodus der Brennkraftmaschine angefordert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die indirekte Ansteuerung durch eine Kann-Anzeige angefordert wird und nach Auslösung der Ansteuerung durch eine Starttaste die Kann-Anzeige für die Dauer des dann gestarteten Regenerationsvorgangs in eine Betriebs-Anzeige wechselt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine direkte oder indirekte Ansteuerung während eines Betriebsmodus der Brennkraftmaschine erfolgt oder angefordert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer direkten Ansteuerung ein eingeleiteter Regenerationsvorgang durch eine Betriebs-Anzeige angezeigt wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschinensteuerelektro- nik bei Überschreitung einer ersten Beladungsdichte und einer angeforderten indirekten Ansteuerung ein Warnsignal abgibt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschinensteuerelektro- nik bei Überschreitung einer zweiten Beladungsdichte und einer angeforderten indirekten Ansteuerung eine Leistungsreduzierung der Brennkraftmaschine veranlasst.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschinensteuerelektro- nik bei Überschreitung einer dritten Beladungsdichte und einer ange- forderten indirekten Ansteuerung zeitverzögert eine Abstellung der Brennkraftmaschine veranlasst.

10. Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem eingeleiteten Regenerati- onsvorgang eine Brennkraftmaschinenabstellung in einem Speicher der Brennkraftmaschinensteuerelektronik gespeichert wird.

BERICHTIGTES Bl-ATT (REGEL 91) ISA/EP