WO2010057633A1 - Regenerationsverfahren für einen dieselpartikelfilter ohne brenner - Google Patents

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    • F02D2200/60—Input parameters for engine control said parameters being related to the driver demands or status
    • F02D2200/604—Engine control mode selected by driver, e.g. to manually start particle filter regeneration or to select driving style

Definitions

  • the invention relates to a method for regenerating a particulate filter in the exhaust system of an internal combustion engine, wherein the regeneration takes place by increasing the exhaust gas temperature, which takes place by increasing an output or absorbed by an auxiliary engine torque.
  • the invention has for its object to provide a regeneration method for a diesel particulate filter without a burner for an internal combustion engine, which can be used in particular in a work machine.
  • a hydraulic machine is used as an additional machine.
  • hydraulic machines are usually installed in working machines, so that no additional equipment is necessary here.
  • larger power bandwidths than in electrical machines are covered. This creates a wider range of uses than is possible with electric machines.
  • a direct or indirect activation of the auxiliary machine is carried out or requested by a central engine control electronics when a predetermined loading limit of the soot filter has been reached.
  • the current loading density of the soot filter can be retrieved in a suitable manner.
  • Possible determination methods are direct measurement methods or calculation methods with evaluation of characteristic diagrams and current operating states of the internal combustion engine.
  • the load delivered or received by the hydraulic machine is then increased semi-automatically or automatically until the exhaust-gas temperature, which is measured via at least one corresponding sensor, is within a desired temperature window.
  • monitoring takes place so that the burn-off temperature in the particulate filter does not exceed both a lower and an upper limit.
  • an indirect control during a parking mode of the internal combustion engine is requested.
  • Park mode in this context means that the internal combustion engine is running, the implement or the work machine in which the internal combustion engine is installed, but is not in a working mode.
  • the (indirect) control is requested by an optional display, and after triggering by a start button, the optional display changes to an operating display for the duration of the regeneration process that then takes place.
  • This manual start of the regeneration process ensures that the appropriate operator can decide whether the regeneration process can be started or not. For example, it is conceivable that the work machine is turned off is to be and accordingly an unfavorable time to start a regeneration process would be present.
  • the internal combustion engine control electronics continuously send a signal sequence to the control electronics of the hydraulic machine with the following information:
  • Regeneration is in progress / not in progress
  • the regeneration process is then started, it is calculated on the basis of the present measured values whether the hydraulic machine has to be adjusted with regard to the delivered or absorbed torque and, if so, to what extent it has to be adjusted.
  • Regeneration then starts. For the duration of the then running regeneration process, the operator by an optical and / or acoustic signal (operation display) of this process in
  • the engine control electronics When the regeneration process is completed, the engine control electronics returns to normal operation and the corresponding signals are turned off.
  • the internal combustion engine control electronics the corresponding tasks by this then directly controls an example used in the hydraulic circuit valve. With this valve, the torque is then set in the desired manner.
  • the internal combustion engine should not be turned off during an ongoing regeneration process. If this happens, for example, for compelling reasons, a corresponding information is stored in a memory of the engine control electronics and beyond the corresponding data, for example, how far the regeneration had progressed at the time of Abs damagess.
  • Operating mode means that normal working operation is meant.
  • the internal combustion engine is running and the working device or the working machine in which the internal combustion engine is installed is in working mode.
  • this operating mode there is normally a direct control, that is, the regeneration is started automatically, if the boundary conditions explained above are given.
  • the operating mode continues, at least normally, until regeneration is complete.
  • the current regeneration can be displayed optically, for example, to inform the operator.
  • an indirect control can also be provided, in which - as already described above - a manual triggering of the regeneration process is initiated , The regeneration then runs off automatically, that is, there is no controlling manual intervention in the hydraulic necessary.
  • the regeneration method according to the invention thus provides the possibility of influencing the relationship between the oxidation of nitrogen oxide (NO.sub.x) and soot by internal engine internal combustion engine measures and / or an increase in the exhaust gas temperature by increasing the torque delivered or absorbed by the auxiliary machine in order to set the conditions for starting to fulfill a regeneration.
  • the ratio of emitted nitrogen oxide (NO x ) to carbon black should be within a specified range. If the actual ratio is outside this range, then an appropriate value can be set.
  • the internal combustion engine electronics issues a warning signal when a first loading density and a requested indirect activation are exceeded.
  • a second loading density is exceeded, this is a power reduction of the internal combustion engine. If these are also ignored or the internal combustion engine continues to operate without power reduction without the initiation of a regeneration process, a time-delayed shutdown of the internal combustion engine takes place in a third stage. Then (again with a time delay) a restart of the internal combustion engine is possible, in which case - if not the required regeneration (unavoidable). as soon as) is initiated - a renewed shutdown of the internal combustion engine takes place.
  • the single figure shows in the form of a flow chart, the continuously running operations.
  • the degree of filling 1 of the particulate filter is determined and then determined in a diagnostic step (calculation step) 2, which loading density is present. If it is determined that at least a first limit value has been exceeded without a manual regeneration to be initiated being initiated, a warning signal 3 is emitted. In a next step 4, it is then checked whether the regeneration has been initiated or not. If this is not the case, then there is a power reduction 8 and a renewed check as to whether the regeneration has been initiated or not. If this is again not the case, the internal combustion engine is turned off in a step 9 and the associated data is stored in a memory 10.
  • step 4 If it is determined in step 4 that the regeneration has been initiated, a distinction is made as to whether the regeneration is to be carried out in parking mode 5 or operating mode 6. After a completely completed regeneration 7, the determination of the degree of filling 1 is started again. In an incomplete completed regeneration 7 (by stopping the engine) this is additionally noted in the memory 10. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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 (NOx) 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.
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