WO2014198386A1 - Verfahren zum betrieb einer abgasnachbehandlung und einrichtung zum steuern einer abgasnachbehandlung sowie abgasnachbehandlung und brennkraftmaschine mit abgasnachbehandlung - Google Patents

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an exhaust aftertreatment with a
  • Diesel particulate filter as well as a device for controlling the exhaust aftertreatment.
  • the invention also relates to an exhaust aftertreatment and an internal combustion engine.
  • Diesel particulate filters may have a fine-pored structure - e.g. a ceramic structure or, as described in US 2007151231 A, a fine-pored
  • Diesel particle filter in this sense, in particular without a fixed trigger signal, continuously regenerated.
  • US 2011,265456 A is described for increasing soot burnup to increase a temperature of the exhaust gases by changing a combustion cycle.
  • different sometimes complex calculation and simulation or estimation method have been described in order to specify the soot loading of a diesel particulate filter. From WO 05/1 16413 it is known to train a neural network to obtain from an operating condition of the engine, a
  • the loading state of the diesel particulate filter (DPF) proves to be
  • Diesel particulate filter by means of differential pressure measurement ( ⁇ ) on the diesel particulate filter determined as useful.
  • ⁇ differential pressure measurement
  • regeneration may be initiated, for example by a measure of the abovementioned thermal management.
  • regenerative diesel particulate filters can be taken into account, in particular can be determined.
  • the invention begins, whose task is to provide an improved yet relatively simple method and apparatus by means of which the Einiuss an ash on the differential pressure via a diesel particulate filter
  • Exhaust gas aftertreatment in passively regenerating Dieselpumblefiltem can be considered, in particular can be determined.
  • the method and the method can be considered, in particular can be determined.
  • the object with regard to the method is achieved by the invention with a method for operating an exhaust gas aftertreatment, in which a diesel particulate filter is passively regenerated during operation and comprising the steps of: measuring a current differential pressure across the diesel particulate filter at a current one
  • the current correction factor is determined by means of the steps:
  • Reference value determines whether a new one relevant to the lower load is relevant
  • Correction factor can be specified as (new) current correction factor (with new value) or the previous correction factor can be retained as (current) actual correction factor (with previous value).
  • the invention is based on the consideration that in a passively regenerating
  • Diesel particulate filter can be really known at any time, how high the
  • the invention has now recognized, however, that the measured differential pressure can still be sensibly corrected by a lower differential pressure at a predetermined exhaust gas flow rate in a predetermined during operation of an exhaust aftertreatment
  • this lower load is then assigned to a current correction factor.
  • Differential pressure a current differential pressure can be corrected by means of the thus determined current correction factor.
  • the object with regard to the device is achieved by a device for controlling according to claim 13.
  • the control device is designed to operate a
  • Exhaust after-treatment in particular an exhaust gas treatment with a passively regenerating diesel particulate filter, with determination of a corrected differential pressure, which is designed to initiate an additional regeneration step.
  • the object also leads to an exhaust aftertreatment of claim 14.
  • the control device is integrated in the exhaust aftertreatment.
  • Control device can also be carried out separately from the exhaust aftertreatment.
  • the concept can basically be used for correcting the differential pressure or checking parameters of active regeneration methods or the like; In particular, they help to optimize the time intervals of thermal management during active regeneration processes.
  • the exhaust gas volume flow can remain in a predetermined exhaust gas volume flow interval around the specific exhaust gas volume flow; In general, it must be ensured within the framework of the system requirements that the differential pressure determination takes place approximately at the same values of the exhaust gas volume flow in order to be able to determine comparable values of the differential pressure. On the basis of the corrected differential pressure, in a further development, subsequent processes may then be started at the right time, depending on the soot loading of the
  • Diesel particulate filters are dependent. This can e.g. the contribution of the corrected
  • differential pressure in the device for controlling the exhaust aftertreatment so that e.g. a thermal management in an improved manner and / or in an optimized time sequence is feasible.
  • a thermal management in an improved manner and / or in an optimized time sequence is feasible.
  • the corrected differential pressure can also be supplied to a central engine control unit (ECU), for example maps, control processes or control processes or, in general, processes for which the differential pressure over the ECU
  • ECU central engine control unit
  • Diesel particle filter as a manipulated variable serves to correct.
  • the dependence of the further procedure on the comparison comprises the steps: in the case that the lower differential pressure is above the predetermined current reference value: calculating a new correction factor from a previous correction factor, wherein the new correction factor is assigned to the current correction factor for correspondence, and / or
  • the current differential pressure is measured continuously, in particular continuously.
  • the lower differential pressure is preferably a minimum differential pressure, in particular a time local minimum and / or temporally absolutely minimum differential pressure.
  • the measured actual differential pressure values are advantageously filtered and plausibilized before they are used to determine the correction factor or the corrected
  • Differential pressure are used. This avoids that the correction is based on outliers in the measured values or erroneous measured values.
  • a minimum is determined from this.
  • the lower differential pressure is a temporally local minimum and / or absolute minimum in time
  • the lower differential pressure is supplied to a trust check, wherein a trusted value of the lower differential pressure is used for comparison. This is advantageously used to stabilize the process, which is preferred in stationary operating conditions and sufficiently reliable physical operating situation
  • Exhaust gas aftertreatment is applied.
  • the lower differential pressure has a trustworthy value in the event that it has been determined - at values of a current exhaust gas flow rate that is for a predetermined first
  • Confidence period as a function of time are constant, in particular the value of the specific exhaust gas flow rate correspond, in particular values of the current exhaust gas flow rate in a predetermined exhaust gas flow interval by the value of the determined
  • Exhaust gas flow are, in addition or alternatively, it may be provided that the lower differential pressure for a predetermined second confidence period as a function of time remains substantially unchanged.
  • the determined minimum is trustworthy, in particular if the system has been operated for a sufficient time within the given exhaust gas volume flow and / or if the determined minimum does not change for a sufficient time.
  • the determined and trusted minimum is compared with a reference.
  • the reference particularly preferably corresponds to the differential pressure of the diesel particulate filter in the new state within the predetermined exhaust gas volumetric flow range. If the determined minimum is greater than the reference, the correction factor is adjusted. In an advantageous development, the adaptation of the correction factor takes place in fixed
  • too frequent corrections can be avoided; it prevents that too much is corrected.
  • a particularly preferred development has recognized that the correction factor multiplied by the exhaust gas volume flow can be assigned to the differential pressure correction for the ash.
  • the correction factor multiplied by the exhaust gas volume flow can be assigned to the differential pressure correction for the ash.
  • the current correction factor (AscheAP K) can be advantageous when exceeding the
  • Reference value can be calculated as the sum of the previous correction factor (AscheAP K [n-1]) with a predetermined constant (const.). It can over the life of the
  • Diesel Particulate Filters each considered to use exactly one constant per exhaust gas flow rate. But it is also advantageous to use different constants for different ones
  • a new reference value is calculated from the sum of the current reference value (Ref value new) with the product of the current correction factor and predetermined exhaust gas volume flow (Ref).
  • AscheAP 'C akluell [mbar] AscheAP_K * Current exhaust gas flow rate in case the reference value has been exceeded:
  • AshAP _K AshAP _K [n-1] + const. and:
  • Ref value ref value new + ashAP _K * exhaust gas flow rate range
  • Differential pressure values recorded continuously and from them the lower value is determined in a predetermined time interval at a predetermined exhaust gas flow rate. This ensures a continuous monitoring of the differential pressure and the results of the monitoring can be used simultaneously for the correction of the differential pressure.
  • the method additionally has a control step in which the corrected differential pressure ⁇ is compared with a predetermined threshold value and when the threshold value is exceeded, a regeneration step of the diesel particulate filter is initiated.
  • the regeneration step is particularly preferred
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of an internal combustion engine with an engine, a supercharger, and a system of exhaust gas aftertreatment with a diesel particulate filter and a device for passive regeneration of the diesel particulate filter; a schematic representation of differential pressure curves over a
  • a diesel particulate filter in an exhaust aftertreatment as shown for an exemplary internal combustion engine of Figure 1, as a function of the life of the diesel particulate filter; a schematic representation of measured differential pressure curves in an exhaust aftertreatment, as shown for an exemplary internal combustion engine of Fig. 1, as a function of an exhaust gas volume, the
  • FIG. 5 is a flowchart of another embodiment of a method for operating an exhaust after-treatment in a further developed structure.
  • 1 shows an internal combustion engine 1000 with an engine 100, a charge 200 and a symbolically illustrated exhaust gas aftertreatment 300 comprising a diesel particle filter DPF, which can be acted upon by a thermal management system via a control device GCU; this for passive regeneration of the diesel particulate filter DPF.
  • a thermal management system via a control device GCU
  • Control device GCU of exhaust aftertreatment in a system comprising the
  • the diesel particulate filter and the control unit GCU housed as a module.
  • Diesel particle filter - symbolized by the arrow 301 is in the present case via a data and control bus CAN to a central control unit ECU of the internal combustion engine 1000
  • the central control unit ECU is symbolically configured as shown by the arrow 301, 302 for controlling the motor 100 and the charging.
  • the engine 100 is in the present case in the form of a diesel engine with a number of cylinders Z shown only by way of example and symbolically formed in an engine block, which can be supplied with fuel, for example via a common rail system with appropriate injection (not shown).
  • the charge 200 is connected via corresponding intake and exhaust manifolds in the charge air tract or exhaust tract 10 IL, 101 A to the engine block for supplying charge air LL or for discharging exhaust gas AG.
  • the charging 200 is formed with a first charging stage 2001 and a second charging stage 200II, which provide a corresponding arrangement of turbochargers each with a compressor 201.1, 202.1 and turbine 201.2, 202.2 in the charge air LL strand or in the exhaust gas AG train.
  • the compressors 201.1, 202.1 each downstream, is a charge air cooler 201.3, 202.3.
  • the charging stages, compressors, turbines and coolers may also be referred to as low pressure, high pressure, compressor, turbine or cooler.
  • the internal combustion engine 1000 or the charging system 200 illustrated here is described merely by way of example for an internal combustion engine with a system of exhaust gas aftertreatment 300 and for the explanation thereof.
  • the concept of the invention also includes exhaust aftertreatment systems for engines 100 without supercharging or with single stage supercharging.
  • the supercharging is in fact designed for a large diesel engine as a two-stage supercharging whose high-pressure stage (second charging stage 200II) can be switched off by means of a waste gate 202.4 in an exhaust gas bypass line 101B.
  • a throttle valve 202.5 is arranged in the charge air tract 101L of the internal combustion engine 1000, which can be controlled in cooperation with the wastegate 202.4 in order to control the charge stages 200II, 2001 in an appropriate manner depending on the load state of the engine 100.
  • the internal combustion engine 1000 is provided here with an exhaust gas recirculation 400, wherein an exhaust gas recirculation valve 401 and an exhaust gas cooler 402 for the treatment of the recirculated exhaust gas AG is arranged in the exhaust gas recirculation line 101R.
  • an exhaust gas recirculation valve 401 and an exhaust gas cooler 402 for the treatment of the recirculated exhaust gas AG is arranged in the exhaust gas recirculation line 101R.
  • Control of the charge 200 and exhaust gas recirculation 400 is carried out accordingly
  • Specify exhaust aftertreatment 300 In detail, reference is made to the description of FIG. 2, FIG. 3 or FIG. 4 and FIG. 5.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of differential pressure curves in one
  • Diesel particulate filter over the life T L of the diesel particulate filter The differential pressure ⁇ is shown on the vertical axis (ordinate), the lifetime T L on the horizontal axis (abscissa). Without the loading of soot or ash, the differential pressure ⁇ in theoretical particle filters would remain theoretically constant over the entire service life T L. Such a course is shown in curve 110. In real operation, however, the diesel particulate filter is loaded with both soot and ash.
  • soot burn-off takes place at predetermined intervals, generally with the aid of an additional burner or with the aid of Post-injections of fuel.
  • the diesel soot present in the diesel particle filter is oxidized with the excess oxygen present in the exhaust gas.
  • This Rußabbrand happens in general completely.
  • Curve 120 shows the course of the differential pressure in such an actively regenerated system.
  • the differential pressure curve in the actively regenerated system shows various minima 121, 122, which symbolize the times after a complete Rußabbrand.
  • the diesel particulate filter is soot-free and loaded only with ash.
  • an active regeneration at which it is known that there is no more soot in the diesel particulate filter.
  • all these minima are on the hypothetical curve of the differential pressure in the diesel particulate filter for the infestation of a load with ashes without soot, shown in curve 130.
  • the course of the differential pressure in the diesel particulate filter with pure ash charge can in the active system on the minima of the differential pressure after complete Rußabbrand be determined. From the differential pressure values after a complete Rußabbrand also results in the
  • Correction value for the differential pressure ⁇ from the ash charge For a passive regenerating system, there are no predetermined times at which complete soot burn-out occurs. There are only conditions with soot and ashes. Thus, at no time only the influence on the differential pressure ⁇ by the ashes can be measured. In particular, in passively regenerating system is not known where the ash deposits in the diesel particulate filter. Accordingly, the influence of the ash on the differential pressure ⁇ may be different for each system. The course of the differential pressure in a diesel particulate filter with passive regeneration is shown in curve 140.
  • the threshold value 150 for the differential pressure ⁇ specifies at which differential pressure ⁇ an additional regeneration of the diesel particulate filter must be started to burn off more soot. If the differential pressure limit 150 is exceeded, thermal management is activated. Without correction of the differential pressure, this will start regeneration too often (or permanently). As can be seen from the diagram, this threshold value is reached faster due to the ash charge than with pure
  • the measured differential pressure around the ash AP correction i. the current correction factor
  • the differential pressure AP in the diagram shown is recorded at a predetermined exhaust gas flow.
  • Differential pressure AP by the ash load-especially for a passive regenerating system- be determined without times should be present in the operation, at which the differential pressure AP would be affected only by the ash load but not by the soot loading.
  • such a correction factor is determined by the lower differential pressure ⁇ - ⁇ in a predetermined time interval at a predetermined
  • Exhaust gas volume flow V AG is determined and this lower differential pressure ⁇ - ⁇ is compared with a predetermined current reference value.
  • a new correction factor is calculated and the current correction factor will then follow this new correction factor and wherein below the current reference value by the lower differential pressure ⁇ - ⁇ the previous
  • FIG. 3 shows a representation of the dependence of the measured differential pressure on
  • Ash loading As can be seen in the diagram, the increase in differential pressure due to ash is proportional to the exhaust gas volume.
  • a regeneration interval-e.g. for a soft or hard thermal management depends on the differential pressure ⁇ over the diesel particulate filter. This differential pressure .DELTA. ⁇ increases over the lifetime of the diesel particulate filter, so as shown in FIG. 3, by ash. As a result, the regeneration interval would become shorter because the differential pressure ⁇ always reaches its limit earlier.
  • the regeneration interval can be optimized, e.g. stay constant. As a result, unnecessary regeneration results in unnecessary additional consumption.
  • the change in differential pressure over time is a measure of the ash content
  • the actual differential pressure ⁇ is measured as a function of the exhaust gas volume flow V-AG.
  • the measured values can be filtered in advance and possibly limited and plausibilized in step 311, in order to avoid that the following method relies on outliers in the measurement result.
  • the lower differential pressure in particular a Min value, for a specific exhaust gas flow in a predetermined time interval is determined in step 320.
  • This lower differential pressure ⁇ is determined in step 330 with a predetermined current
  • Reference value is compared and in step 340 is a current correction factor as a function of the comparison result between the lower differential pressure ⁇ and reference.
  • first in step 330 is a comparison with reference (difference) and then in step 340 calculating the slope or the correction factor.
  • the determination of the current correction factor in step 340 is performed as follows:
  • Correction factor to add a predetermined constant.
  • Another possibility for calculating the current correction factor is to record the lower differential pressures in a predetermined time interval for different exhaust gas flow rates, to record the lower differential pressures in dependence on the exhaust gas flow rates, to form a line from the specific points and to determine their slopes, and finally from this Slope to subtract the slope of a reference line.
  • Embodiment of the method according to the invention is determined in step 350 from the previously determined current correction factor and the respective current exhaust gas flow V AG a correction value for the differential pressure ⁇ the current exhaust gas flow V_AG.
  • This correction value is subtracted from the actual differential pressure ⁇ in step 360 and the result of this subtraction output as the corrected differential pressure ⁇ .
  • This corrected differential pressure ⁇ can be determined in a subsequent step, not shown here, e.g. with a
  • step 480 shows a flow chart of a further embodiment of the method according to the invention.
  • steps 330 to 360 is preceded here by step 480.
  • Step 480 serves to ensure the trustworthiness of the particular lower one
  • step 480 preferably comprises a "completed learning" recognition (training threshold determined for x hours plus certain number of values learned).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb einer Abgasnachbehandlung 300, bei dem ein Dieselpartikelfilter DPF während des Betriebes regeneriert wird, insbesondere passiv regeneriert wird, wobei ein korrigierter Differenzdruck ΔΡ aus einem aktuellen Differenzdruck ΔΡ über den Dieselpartikelfilter DPF bei einem aktuellen Abgasvolumenstrom V_AG und einem aktuellen Korrekturfaktor berechnet wird. Erfindungsgemäß wird der aktuelle Korrekturfaktor bestimmt mittels Bestimmen eines unteren Differenzdrucks in einem vorbestimmten Zeitintervall bei einem bestimmten Abgasvolumenstrom, insbesondere in einem vorgegebenen Abgasvolumenstrom-Intervall um den bestimmten Abgasvolumenstrom V_AG und Vergleich des unteren Differenzdrucks mit einem vorgegebenen aktuellen Referenzwert und, abhängig davon, Berechnen eines neuen Korrekturfaktors oder Beibehalten des bisherigen Korrekturfaktors als aktueller Korrekturfaktor.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlung und Einrichtung zum Steuern einer Abgasnachbehandlung sowie Abgasnachbehandlung und Brennkraftmaschine mit
Abgasnachbehandlung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlung mit einem
Dieselpartikelfilter, sowie eine Einrichtung zum Steuern der Abgasnachbehandlung. Die
Erfindung betrifft auch eine Abgasnachbehandlung und eine Brennkraftmaschine.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Dieselpartikelfilter zur Reinigung eines Abgases von Rußpartikeln einzusetzen. Dieselpartikelfilter können eine feinporige Struktur aufweisen—z.B. eine Keramikstruktur oder, wie in US 2007151231 A beschrieben, eine feinporige
Stahlgewebestruktur-- an deren Wänden die Rußpartikel abgeschieden werden. Es ist bekannt, Dieselpartikelfilter zu regenerieren. Hier wird zwischen passiver Regeneration und aktiver Regeneration—bei der in vorbestimmten Zeitintervallen und oder nach einem vorgebbaren Triggersignal ein Abbrand der Rußpartikel erfolgt— unterschieden.
Bei einem Abgasnachbehandlungssystem mit einem passiv regenerierenden Dieselpartikelfilter wird der sogenannte CRT-Effekt (Continous Regeneration Trap) ausgenutzt und der
Dieselpartikelfilter in diesem Sinne, insbesondere ohne fest vorgegebenes Triggersignal, kontinuierlich regeneriert. Bei passiver Regenerationstechnik reichen die Abgastemperaturen des Motors bei normalen Betriebszuständen für den kontinuierlichen Rußabbau im
Dieselpartikelfilter aus. Gegebenenfalls kann bei besonderen klimatischen Bedingungen oder lang andauerndem ständigen Niedriglastbetrieb die Regeneration durch weitergehende
Maßnahmen unterstützt werden. Beispielsweise kann dazu die Abgastemperatur des Motors und damit der Rußabbrand kurzzeitig deutlich erhöht werden. In US 2010031638 A ist beispielsweise beschrieben, eine Motorlast zu erhöhen, um eine passive Regeneration umzusetzen. In
US 2011265456 A ist beschrieben, zur Erhöhung eines Rußabbrands, eine Temperatur der Abgase zu erhöhen, indem ein Verbrennungszyklus geändert wird. Zur Bestimmung eines für eine Regeneration angemessenen Zeitpunkts sind unterschiedliche zum Teil aufwändige Rechen- und Simulations- oder Schätzverfahren beschrieben worden, um die Rußbeladung eines Dieselpartikelfilters angeben zu können. Aus WO 05/1 16413 ist bekannt, ein neuronales Netzwerk zu trainieren, um aus einem Betriebszustand des Motors, einem
Differenzdruck über den Dieselpartikelfilter und Abgaswerten, einen Beladungszustand zu bestimmen. Zum einen sind vorgenannte Rechenverfahren vergleichsweise aufwendig. Zum anderen sollten extra angesetzte Messungen eines Filterzustands vermieden werden.
Zwar erweist sich zur Bestimmung einer Beladung des Dieselpartikelfilters (DPF) bzw. eines angemessenen Zeitpunkts für einen Regenerationsschritt der Beladungszustand des
Dieselpartikelfilters mittels Differenzdruckmessung (ΔΡ) über den Dieselpartikelfilter als sinnvoll ermittelbar. Im einfachsten Fall könnte bei Überschreiten eines vorbestimmten oder errechneten Referenzwertes eines Differenzdruckes (ΔΡ) eine Regeneration eingeleitet werden, beispielsweise durch eine Maßnahme eines obengenannten Thermomanagements.
Es zeigt sich jedoch, dass die Ursache für einen Differenzdruck vergleichsweise komplex ist. Der Differenzdruck steigt nämlich über die Lebenszeit des Dieselpartikelfilters nicht nur durch eine Rußbeladung, sondern auch zusätzlich durch eine Aschebeladung an; die Entwicklung der letzteren ist im Grunde lebenszeitbestimmend (T_L) für den Dieselpartikelfilter. Während Ruß im Wesentlichen verbrennbare Kohlenstoffanteile aufweist, definiert sich Asche als nicht verbrennbarer Anteil einer Filterbeladung, die im Betrieb kaum mehr, jedenfalls nicht ohne Aufwand, entfernt werden kann. So sind in DE 1 002 951 Maßnahmen zur Reduzierung eines Ascheanteils beschrieben.
Eine durch Aschebeladung bedingte Erhöhung des Differenzdrucks führt aber im Betrieb vor allem dazu, dass ein den Differenzdruck betreffender Referenzwert zur Einleitung einer
Regeneration entweder zunehmend früher erreicht wird oder sich ein aus der Verbrennung berechneter Referenzwert als zu niedrig erweist. Im Ergebnis führt dies bei einem passiven Regenerationssystem zu einem häufiger eingeleiteten Thermomanagement, als es eigentlich angemessen wäre, d.h. regelmäßig zu einer Einleitung eines Thermomanagements obwohl die Rußbeladung des Dieselpartikelfilters noch nicht kritisch ist. So ist beispielsweise aus DE 12 034 340 AI bekannt, eine Verbrennungsrechnung bei bekannter Brennstoffspezifikation
durchzuführen, die auch die Ascherückstände im Dieselpartikelfilter berücksichtigt.
Wünschenswert ist darüber hinaus aber ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb einer Abgasnachbehandlung, mittels denen der Einfiuss einer Asche auf den Differenzdruck über einen Dieselpartikelfilter der Abgasnachbehandlung bei passiv
regenerierenden Dieselpartikelfiltern berücksichtigt werden kann, insbesondere ermittelt werden kann. An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein verbessertes und dennoch vergleichsweise einfaches Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mittels welcher der Einfiuss einer Asche auf den Differenzdruck über einen Dieselpartikelfilter der
Abgasnachbehandlung bei passiv regenerierenden Dieselpartikelfiltem berücksichtigt werden kann, insbesondere ermittelt werden kann. Insbesondere sollte das Verfahren und die
Vorrichtung im Betrieb mit vergleichsweise geringem Aufwand und dennoch verlässlich einsetzbar sein.
Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird durch die Erfindung mit einem Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlung gelöst, bei dem ein Dieselpartikelfilter während des Betriebes passiv regeneriert wird und das die Schritte aufweist: - Messen eines aktuellen Differenzdrucks über den Dieselpartikelfilter bei einem aktuellen
Abgasvolumenstrom und Bestimmen eines aktuellen Korrekturfaktors für einen Differenzdruck;
- Berechnen eines korrigierten Differenzdrucks aus dem Differenzdruck und dem aktuellen Korrekturfaktor.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der aktuelle Korrekturfaktor bestimmt wird mittels der Schritte:
- Bestimmen eines unteren Differenzdrucks in einem vorbestimmten Zeitintervall bei einem bestimmten Abgasvolumenstrom;
- Vergleich des unteren Differenzdrucks mit einem vorgegebenen aktuellen Referenzwert.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass abhängig vom Vergleich ein Berechnen eines neuen Korrekturfaktors oder Beibehalten des bisherigen Korrekturfaktors als aktueller Korrekturfaktor erfolgt. Ein Vergleich des unteren Differenzdrucks mit einem vorgegebenen aktuellen
Referenzwert ist maßgeblich dafür, ob ein für die untere Beladung maßgeblicher neuer Korrekturfaktor als (neuer) aktueller Korrekturfaktor (mit neuem Wert) anzugeben ist oder der bisherige Korrekturfaktor als (bisheriger) aktueller Korrekturfaktor (mit bisherigem Wert) beibehalten werden kann.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei einem passiv regenerierenden
Dieselpartikelfilter zu keinem Zeitpunkt wirklich bekannt sein kann, wie hoch der
Differenzdruck rein auf Grund der Aschebeladung—d.h. ohne Rußbeladung-- wäre. Es existiert nach dieser Überlegung kein bestimmbarer Zeitpunkt im Betriebsablauf einer
Abgasnachbehandlung, an dem der Dieselpartikelfilter rußfrei wäre;. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu aktiven Regenerationsverfahren, bei denen nach einem durch ein Triggersignal eingeleiteten Thermomanagement—also zu einem bestimmbaren Zeitpunkt— davon ausgegangen werden kann, dass die Rußbeladung zeitlich lokal minimal ist. Somit fehlt jedenfalls bei passiven Regenerationssystemen eine Maßgabe für einen Korrekturdruck, der den durch Aschebeladung hervorgerufenen Differenzdruck derart angeben könnte, dass der gemessene, insbesondere aktuelle, Differenzdruck korrigiert werden könnte. Bei aktiven Regenerationsverfahren dagegen entfällt insofern die Notwendigkeit, Überlegungen dieser Art anzustellen.
Die Erfindung hat nun aber erkannt, dass der gemessene Differenzdruck trotzdem sinnvoll korrigiert werden kann, indem während des Betriebs einer Abgasnachbehandlung ein unterer Differenzdruck bei einem vorgegebenen Abgasvolumenstrom in einem vorbestimmten
Zeitintervall bestimmt wird. Dieser untere Differenzdruck kann nach der Erkenntnis ursächlich jedenfalls hauptsächlich auf die Aschebeladung mit unterer zusätzlicher Rußbeladung
zurückzuführen sein in diesem Zeitraum. Erfindungsgemäß wird diese untere Beladung dann einem aktuellen Korrekturfaktor zugeordnet. Somit kann beim Vorliegen eines unteren
Differenzdrucks ein aktueller Differenzdruck korrigiert werden mittels des so bestimmten aktuellen Korrektur faktors. Die Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung wird durch eine Einrichtung zur Steuerung gemäß dem Anspruch 13 gelöst. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet zum Betrieb einer
Abgasnachbehandlung, insbesondere einer Abgasbehandlung mit einem passiv regenerierenden Dieselpartikelfilter, unter Bestimmung eines korrigierten Differenzdrucks, die ausgebildet ist, einen zusätzlichen Regenerationsschritt zu initiieren. Die Aufgabe führt auch auf eine Abgasnachbehandlung des Anspruchs 14. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Steuerungseinrichtung in der Abgasnachbehandlung integriert. Die
Steuerungseinrichtung kann aber auch separat von der Abgasnachbehandlung ausgeführt sein.
Schließlich führt die Erfindung auf eine Brennkraftmaschine mit einem Motor, einem
Dieselpartikelfilter sowie der beschriebenen Abgasnachbehandlung, insbesondere eine Diesel- Brennkraftmaschine, des Anspruchs 15.
Auch wenn das Konzept bei passiv regenerierten Dieselpartikelfiltern besonders vorteilhaft ist, bzw. durch die dort auftretende Problematik motiviert ist, ist dieses nicht auf den dortigen Einsatz beschränkt. Auch bei aktiv regenerierten Dieselpartikelfiltern, also insbesondere solchen, die nach einem fest vorgegebenen Triggersignal regeneriert werden, kann das Konzept grundsätzlich zur Korrektur des Differenzdrucks oder Überprüfung von Parametern aktiver Regenerationsverfahren oder dergleichen genutzt werden; insbesondere dazu beitragen, dass die Zeitabstände eines Thermomanagements bei aktiven Regenerationsverfahren optimiert werden.
Die Erfindung stellt die Bestimmung eines korrigierten Differenzdrucks in vorteilhafter Weise auf eine vergleichsweise verlässliche Basis und ermöglicht ein vergleichsweise einfaches
Bestimmungsverfahren eines korrigierten Differenzdrucks. Insbesondere findet die Erfindung einen angemessenen Kompromiss zwischen Verlässlichkeit bzw. Genauigkeit einerseits und Realisierbarkeit bzw. Echtzeitfähigkeit eines Bestimmungsverfahrens für einen korrigierten Differenzdruck andererseits. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der
Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Insbesondere kann der Abgasvolumenstrom dabei in einem vorgegebenen Abgasvolumenstrom- Intervall um den bestimmten Abgasvolumenstrom verbleiben; allgemein ist im Rahmen der Systemanforderungen sicher zu stellen, dass die Differenzdruck-Bestimmung in etwa bei gleichen Werten des Abgasvolumenstroms erfolgt, um vergleichbare Werte des Differenzdrucks bestimmen zu können. Auf Basis des korrigierten Differenzdrucks können in einer Weiterbildung dann gegebenenfalls Folgeprozesse zum richtigen Zeitpunkt gestartet werden, die von der Rußbeladung des
Dieselpartikelfilters abhängig sind. Dies kann z.B. die Einbringung des korrigierten
Differenzdrucks in die Einrichtung zur Steuerung der Abgasnachbehandlung umfassen, sodass z.B. ein Thermomanagement in verbesserter Weise und/oder in einer optimierten Zeitabfolge durchführbar ist. Generell kann verhindert werden, dass ein Dieselpartikelfilter mit passiver Regeneration zu oft hartes oder weiches Thermomanagement startet und somit werden unnötige Zusatzverbräuche durch Thermomanagement vermieden.
Darüberhinausgehend kann zusätzlich oder alternativ der korrigierte Differenzdruck auch einer zentralen Motorsteuerung (ECU) zugeführt werden, um etwa Kennfelder, Steuerprozesse oder Regelprozesse oder allgemein Prozesse, für welche der Differenzdruck über den
Dieselpartikelfilter als Stellgröße dient zu korrigieren.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Abhängigkeit des weiteren Vorgehens vom Vergleich die Schritte umfasst: - für den Fall, dass der untere Differenzdruck über dem vorgegebenen aktuellen Referenzwert liegt: Berechnen eines neuen Korrekturfaktors aus einem bisherigen Korrekturfaktor, wobei der neue Korrekturfaktor dem aktuellen Korrekturfaktor zur Entsprechung zugewiesen wird, und/oder
- für den Fall, dass der untere Differenzdruck unter dem vorgegebenen aktuellen Referenzwert liegt: Beibehalten des bisherigen Korrekturfaktors, wobei der aktuelle Korrekturfaktor dem bisherigen Korrekturfaktor entspricht.
Insbesondere wird der aktuelle Differenzdruck laufend, insbesondere kontinuierlich, gemessen. Auf diese Weise kann laufend, d.h. ständig nach einem vorgegebenen Plan, aus dem aktuellen Differenzdruck ein unterer Differenzdruck bestimmt werden; beispielsweise mittels einer laufenden Minimalwertbildung, wobei der jeweils kleinste Wert im Sinne von„WENN aktueller Differenzdruck < unterer Differenzdruck(alt), DANN unterer Differenzdruck(neu) = aktueller Differenzdruck" zugwiesen werden. Der untere Differenzdruck ist bevorzugt ein minimaler Differenzdruck, insbesondere ein zeitlich lokaler minimaler und/oder zeitlich absolut minimaler Differenzdruck. Die gemessenen aktuellen Differenzdruckwerte werden vorteilhafterweise gefiltert und plausibilisiert, bevor sie zur Bestimmung des Korrekturfaktors oder des korrigierten
Differenzdrucks herangezogen werden. Damit kann vermieden werden, dass sich die Korrektur auf Ausreißer in den Messwerten oder fehlerhafte Messwerte stützt. Vorteilhaft wird daraus ein Minimum bestimmt. Insbesondere ist vorgesehen, dass der untere Differenzdruck ein zeitlich lokaler minimaler und/oder zeitlich absolut minimaler
Differenzdruck ist.
Bevorzugt wird der untere Differenzdruck einer Vertrauensprüfung zugeführt, wobei ein vertrauenswürdiger Wert des unteren Differenzdrucks zum Vergleich herangezogen wird. Dies wird vorteilhaft zu einer Stabilisierung des Prozesses genutzt, der bevorzugt bei stationären Betriebsbedingungen und hinreichend verlässlicher physikalischer Betriebssituation der
Abgasnachbehandlung angewendet wird. Insbesondere kann dazu vorgesehen sein, dass der untere Differenzdruck einen vertrauenswürdigen Wert hat für den Fall, dass er ermittelt wurde - bei Werten eines aktuellen Abgasvolumenstroms, die für einen vorbestimmten ersten
Vertrauenszeitraum als Funktion der Zeit konstant sind, insbesondere dem Wert des bestimmten Abgasvolumenstroms entsprechen, insbesondere Werte des aktuelle Abgasvolumenstroms in einem vorgegebenen Abgasvolumenstrom-Intervall um den Wert des bestimmten
Abgasvolumenstrom liegen, zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass sich der untere Differenzdruck für einen vorbestimmten zweiten Vertrauenszeitraum als Funktion der Zeit im wesentlichen unverändert bleibt.
Anders ausgedrückt ist das ermittelte Minimum vertrauenswürdig insbesondere dann, wenn das System eine ausreichende Zeit innerhalb des vorgegebenen Abgasvolumenstrom betrieben worden ist und/oder sich das ermittelte Minimum für eine ausreichende Zeit nicht mehr verändert. Insbesondere wird im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung, das ermittelte und vertrauenswürde Minimum mit einer Referenz verglichen. Die Referenz entspricht besonders bevorzugt dem Differenzdruck des Dieselpartikelfilters im neuen Zustand innerhalb des vorgegebenen Abgasvolumenstrom Bereich. Wenn das ermittelte Minimum größer als die Referenz ist, wird der Korrekturfaktor angepasst. In einer vorteilhaften Weiterbildung findet die Anpassung des Korrekturfaktors in festen
Schritten statt. Somit können zu häufige Korrekturen vermieden werden; es wird verhindert, dass zu viel korrigiert wird. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn sichergestellt ist, dass vor einer Anpassung des Korrekturfaktors eine vorbestimmte Betriebsdauer sowie eine vorbestimmte Anzahl von Messwerten erreicht ist, um die Anpassung zu starten.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung hat erkannt, dass der Korrekturfaktor multipliziert mit dem Abgasvolumenstrom der Differenzdruck-Korrektur für die Asche zugeordnet werden kann. Es ist insbesondere vorteilhaft, zur Bestimmung des korrigierten Differenzdrucks, die folgenden Schritte durchzuführen: Berechnen eines aktuellen Korrekturwertes (AscheAP K aktuell
[mbar]) als Produkt aus dem aktuellen Korrekturfaktor (AscheAP K) und dem aktuellen
Abgasvolumenstrom (Abgasvolumenstrom_aktuell). Desweiteren erfolgt vorzugsweise das Berechnen des korrigierten Differenzdrucks durch Subtrahieren des aktuellen Korrekturwertes vom gemessenen Differenzdruck. Somit ist eine einfach durchführbare Korrektur des
gemessenen Differenzdrucks möglich. Der aktuelle Korrekturfaktor (AscheAP K) kann vorteilhaft bei Überschreiten des
Referenzwertes als Summe aus dem bisherigen Korrekturfaktor (AscheAP K [n-1]) mit einer vorbestimmten Konstante (const.) berechnet werden. Es kann über die Lebensdauer des
Dieselpartikelfilters betrachtet jeweils genau eine Konstante je Abgasvolumenstrom verwendet werden. Es ist aber auch vorteilhaft, verschiedene Konstanten für verschiedene
Gesamtbetriebsdauern des Dieselpartikelfilters zu hinterlegen. Über die Auswahl geeignetere Konstanten kann das Verfahren somit einfach auf verschiedene Dieselpartikelfilterausführungen und entsprechende Motoren übertragen werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird nach Überschreiten des aktuellen Referenzwertes durch den unteren Differenzdruck ein neuer Referenzwert (Ref-Wert) berechnet, der sich aus der Summe des aktuellen Referenzwertes (Ref-Wert neu) mit dem Produkt aus aktuellem Korrekturfaktor und vorgegebenem Abgasvolumenstrom (AscheAP K *
Abgasvolumenstrom Bereich) ergibt. Über die Anpassung des Referenzwertes wird die steigende Aschebeladung des Dieselpartikelfilters berücksichtigt, so dass bei wiederholter Durchführung des Verfahrens mit einem geeigneten Referenzwert gearbeitet werden kann. Demnach lässt sich dies im Rahmen einer besonders bevorzugten Formel-Zusammenfassung wie folgt angeben:
AscheAP ' K akluell [mbar] =AscheAP_K * Abgasvolumenstrom aktuell für den Fall dass der Referenzwert überschritten wurde:
AscheAP _K = AscheAP _K [n-1] + const. und:
Ref-Wert = Ref-Wert neu + AscheAP _K * Abgasvolumenstrom Bereich
Bevorzugt werden zur Bestimmung des unteren Differenzdrucks gemessenen
Differenzdruckwerte kontinuierlich aufgezeichnet und aus ihnen der untere Wert in einem vorbestimmten Zeitintervall bei einem vorgegebenen Abgasvolumenstrom bestimmt wird. Damit wird eine kontinuierliche Überwachung des Differenzdrucks gewährleistet und die Ergebnisse der Überwachung können gleichzeitig für die Korrektur des Differenzdrucks verwendet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Verfahren zusätzlich einen Steuerschritt auf, bei dem der korrigierte Differenzdruck ΔΡ mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen wird und bei Überschreiten des Schwellwertes ein Regenerationsschritt des Dieselpartikelfilters eingeleitet wird. Damit ermöglicht das Verfahren, das Einleiten eines Regenerationsschrittes, sobald die Rußbeladung diesen erforderlich macht ohne dass es zur verfrühten und somit unnötigen Einleitung eines solchen Schrittes auf Grund der Aschebeladung des
Dieselpartikelfilters kommt. Besonders bevorzugt ist als Regenerationsschritt dabei ein
Thermomanagement. Hier wird durch einfache Erhöhung der Abgastemperatur des Motors der Rußabbrand im Dieselpartikelfilter erhöht. Insgesamt ermöglicht die Erfindung somit ein zu häufiges Thermomanagement des Motors zu vermeiden und damit unnötige Zusatzverbräuche einzusparen.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen
beispielhaft beschrieben. Diese sollen die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in den
Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen
beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigt in: eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Brennkraftmaschine mit einem Motor, einer Aufladung, und ein System einer Abgasnachbehandlung mit Dieselpartikelfilter und einer Einrichtung zur passiven Regeneration des Dieselpartikelfilters; eine schematische Darstellung von Differenzdruckverläufen über einen
Dieselpartikelfilter bei einer Abgasnachbehandlung, wie diese für eine beispielhafte Brennkraftmaschine der Fig. 1 gezeigt ist, als Funktion der Lebensdauer des Dieselpartikelfilters; eine schematische Darstellung von gemessenen Differenzdruckverläufen bei einer Abgasnachbehandlung, wie diese für eine beispielhafte Brennkraftmaschine der Fig. 1 gezeigt ist, als Funktion eines Abgasvolumens, wobei die
Differenzdruckverläufe zu verschiedenen Zeitpunkten in der Lebensdauer eines Dieselpartikelfilters gemessen sind; Fig. 4 : ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betrieb einer Abgasnachbehandlung in einer grundsätzlichen Struktur;
Fig. 5 : ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zum Betrieb einer Abgasnachbehandlung in einer weitergebildeten Struktur. Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1000 mit einem Motor 100, einer Aufladung 200 sowie einer symbolisch dargestellten Abgasnachbehandlung 300 umfassend einen Dieselpartikelfilter DPF, der über eine Steuereinrichtung GCU mit einem Thermomanagement beaufschlagbar ist; dies zur passiven Regeneration des Dieselpartikelfilters DPF. Vorliegend ist die
Steuereinrichtung GCU der Abgasnachbehandlung in einem System umfassend die
Abgasnachbehandlung, den Dieselpartikelfilter und die Steuereinrichtung GCU als Modul untergebracht. Die Steuereinrichtung zum Steuern der passiven Regeneration des
Dieselpartikelfilters-- symbolisiert durch den Pfeil 301 ist vorliegend über einen Daten- und Steuerbus CAN an eine zentrale Steuereinheit ECU der Brennkraftmaschine 1000
steuerverbunden. Die zentrale Steuereinheit ECU ist im Übrigen wie durch den Pfeil 301, 302 symbolisch dargestellt zum Steuern des Motors 100 sowie der Aufladung ausgebildet. Der Motor 100 ist vorliegend in Form eines Dieselmotors mit einer lediglich beispielhaft und symbolisch dargestellten Anzahl von Zylindern Z in einem Motorblock gebildet, die beispielsweise über ein Common-Rail-System mit entsprechender Einspritzung mit Kraftstoff versorgt werden können (nicht dargestellt). Die Aufladung 200 ist über entsprechende Einlass- und Auslasskrümmer im Ladelufttrakt bzw. Abgastrakt 10 IL, 101 A an den Motorblock zur Zuführung von Ladeluft LL bzw. zur Abführung von Abgas AG angeschlossen. Die Aufladung 200 ist vorliegend mit einer ersten Ladestufe 2001 und einer zweiten Ladestufe 200II gebildet, die eine entsprechende Anordnung von Turboladern jeweils mit einem Verdichter 201.1, 202.1 und Turbine 201.2, 202.2 im Strang der Ladeluft LL bzw. im Strang des Abgases AG versehen. Den Verdichtern 201.1 , 202.1 jeweils nachgeschaltet, ist ein Ladeluftkühler 201.3, 202.3. Die Ladestufen, Verdichter, Turbinen und Kühler können auch als Niedrigdruck- bzw. Hochdruck-, -Verdichter, -Turbine bzw. -Kühler bezeichnet werden. Die Brennkraftmaschine 1000 bzw. das hier dargestellte Aufladesystem 200 ist lediglich beispielhaft für eine Brennkraftmaschine mit einem System einer Abgasnachbehandlung 300 und zu dessen Erläuterung beschrieben. Das Konzept der Erfindung umfasst auch Abgasnachbehandlungssysteme für Motoren 100 ohne Aufladung oder nur mit einer einstufigen Aufladung. Im vorliegenden Fall ist die Aufladung in der Tat für eine Großdieselmotor als zweistufige Aufladung ausgelegt, deren Hochdruckstufe (zweite Ladestufe 200II) mittels einem Waste-Gate 202.4 in einer Abgas-Bypass-Leitung 101B ausschaltbar ist. Zur Ladesteuerung ist in dem Ladelufttrakt 101L der Brennkraftmaschine 1000 eine Drosselklappe 202.5 angeordnet, die in Kooperation mit dem Waste-Gate 202.4 ansteuerbar ist, um die Aufladestufen 200II, 2001 in angemessener Weise je nach Lastzustand des Motors 100 zu steuern.
Außerdem ist die Brennkraftmaschine 1000 vorliegend mit einer Abgasrückführung 400 versehen, wobei in der Abgasrückführleitung 101R ein Abgasrückführventil 401 und ein Abgaskühler 402 zur Behandlung des rückgeführten Abgases AG angeordnet ist. Die
Ansteuerung der Aufladung 200 und Abgasrückführung 400 erfolgt entsprechend durch
Ansteuerung des Abgasrückführventils 401 bzw. des Waste-Gates 202.4, wie dies durch die Pfeile 302 symbolisiert ist. Nachfolgend wird das Verhalten eines Differenzdrucks ΔΡ am Dieselpartikelfilter DPF in
Abhängigkeit von dessen Ruß- und Aschebeladung beschrieben über dessen Lebensdauer T L bzw. in Abhängigkeit eines Abgasvolumenstroms V AG. Es zeigt sich, dass die Kenntnis dieser Werte eines Differenzdrucks ΔΡ, wie von dem Konzept verwirklicht, vorteilhaft genutzt werden kann, um ein überlegenes Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern der
Abgasnachbehandlung 300 anzugeben. Im Einzelnen ist dazu auf die Beschreibung der Fig. 2, Fig. 3 bzw. Fig. 4 und Fig. 5 zu verweisen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung von Differenzdruckverläufen in einem
Dieselpartikelfilter über die Lebensdauer T L des Dieselpartikelfilters. Der Differenzdruck ΔΡ ist dabei auf der vertikalen Achse (Ordinate), die Lebensdauer T L auf der horizontalen Achse (Abzisse) dargestellt. Ohne die Beladung mit Ruß oder Asche bliebe der Differenzdruck ΔΡ in Dieselpartikelfiltern über die gesamte Lebensdauer T L theoretisch konstant. Ein solcher Verlauf ist in Kurve 110 dargestellt. Im realen Betrieb wird der Dieselpartikelfilter jedoch sowohl mit Ruß als auch mit Asche beladen.
In einem aktiv regenerierten System findet in vorbestimmten Abständen ein Rußabbrand statt, im Allgemeinen mit Hilfe des Einsatzes eines zusätzlichen Brenners oder mit Hilfe von Nacheinspritzungen von Kraftstoff. Durch die daraus resultierende Erhöhung der Abgastemperatur wird der im Dieselpartikelfilter vorhandene Dieselruß mit dem im Abgas vorhandenen überschüssigen Sauerstoff oxidiert. Dieser Rußabbrand geschieht im Allgemeinen vollständig. Anders ausgedrückt, liegen ausreichend Information zu Verfahren bei System mit aktiver Regeneration vor so, dass es einen Zeitpunkt nach der aktiven Regenerieren gibt, bei dem kein Ruß im Dieselpartikelfilter ist und somit der Einfluss der Asche leichter zu messen ist. Kurve 120 zeigt den Verlauf des Differenzdrucks in einem solchen aktiv regenerierten System. Der Differenzdruckverlauf im aktiv regenerierten System zeigt verschiedene Minima 121, 122, die die Zeitpunkte nach einem vollständigen Rußabbrand symbolisieren. Zu diesem Zeitpunkt ist der Dieselpartikelfilter rußfrei und lediglich mit Asche beladen. Während des Motorbetriebs gibt es also immer wieder Zustände (nach einer aktiven Regeneration) an denen bekannt ist, dass sich kein Ruß mehr im Dieselpartikelfilter befindet. Zu diesen Zeitpunkten ist ermittelbar, wie groß der Einfluss auf den Differenzdruck durch die Asche ist. Dementsprechend liegen alle diese Minima auf der hypothetischen Verlaufskurve des Differenzdrucks im Dieselpartikelfilter für den Befall einer Beladung rein mit Asche ohne Ruß, dargestellt in Kurve 130. Der Verlauf des Differenzdrucks im Dieselpartikelfilter mit reiner Aschebeladung kann im aktiven System über die Minima des Differenzdrucks nach vollständigem Rußabbrand ermittelt werden. Aus den Differenzdruckwerten nach einem vollständigen Rußabbrand ergibt sich außerdem der
Korrekturwert für den Differenzdruck ΔΡ aus der Aschebeladung. Für ein passiv regenerierendes System stehen keine vorbestimmten Zeitpunkte zur Verfügung an denen ein vollständiger Rußabbrand stattfindet. Es gibt nur Zustände mit Ruß und Asche. Es kann also zu keinem Zeitpunkt nur der Einfluss auf den Differenzdruck ΔΡ durch die Asche gemessen werden. Insbesondere ist bei passiv regenerierenden System nicht bekannt wo im Dieselpartikelfilter sich die Asche ablagert. Dementsprechend kann der Einfluss der Asche auf den Differenzdruck ΔΡ bei jedem System unterschiedlich sein. Der Verlauf des Differenzdrucks in einem Dieselpartikelfilter mit passiver Regeneration ist in Kurve 140 dargestellt. Da der Rußabbrand im passiv regenerierenden System nicht zyklisch sondern kontinuierlich stattfindet, gibt es im passiv regenerierenden Dieselpartikelfilter keine Zustände, in denen verlässlich der Differenzdruck ΔΡ rein durch Asche gemessen werden könnte. Somit fallt eine einfache
Korrektur des gemessenen Differenzdrucks mittels des Differenzdrucks nach vollständigem Rußabbrand wie im aktiven System weg. Der Schwellwert 150 für den Differenzdruck ΔΡ gibt vor, bei welchem Differenzdruck ΔΡ eine zusätzliche Regeneration des Dieselpartikelfilters gestartet werden muss, um vermehrt Ruß abzubrennen. Wird das Differenzdruck-Limit 150 überschritten wird das Thermomanagement aktiviert. Ohne Korrektur des Differenzdruckes, startet dieses zu oft (oder dauerhaft) eine Regeneration. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, wird dieser Schwellwert aufgrund der Aschebeladung schneller erreicht, als dies bei reiner
Rußbeladung der Fall wäre. Ohne einen Korrekturfaktor AscheAP K für den Differenzdruck AP zur Verfügung zu haben, wird somit der zusätzliche Regenerationsschritt zu früh und
unnötigerweise gestartet. Dies führt zu unnötigen Kraftstoffverbräuchen und einer unnötigen Belastung des Dieselpartikelfilters. In dem Fall wird gemäß dem vorliegenden Konzept der gemessene Differenzdruck um die Asche AP-Korrektur, d.h. den aktuellen Korrekturfaktor, nach unten verschoben werden. Dann wird nur noch die Auswirkung durch den Ruß berücksichtigt. Der Differenzdruck AP im gezeigten Diagramm ist bei einem vorbestimmten Abgasstrom aufgezeichnet.
Gemäß dem hier beschriebenen Konzept der Erfindung kann ein Korrekturwert für den
Differenzdruck AP durch die Aschebeladung—insbesondere für ein passiv regenerierendes System— bestimmt werden, ohne dass Zeitpunkte im Betriebsablauf vorliegen müssten, an denen der Differenzdruck AP nur von der Aschebeladung aber nicht von der Rußbeladung beeinflusst wäre.
Gemäß dem Konzept der Erfindung wird ein solcher Korrekturfaktor bestimmt, indem der untere Differenzdruck ΔΡ-ΜΓΝ in einem vorbestimmten Zeitintervall bei einem vorgegebenen
Abgasvolumenstrom V AG bestimmt wird und dieser untere Differenzdruck ΔΡ-ΜΓΝ mit einem vorgegebenen aktuellen Referenzwert verglichen wird. Beim Überschreiten des vorgegebenen aktuellen Referenzwertes durch den unteren Differenzdruck ΔΡ-ΜΓΝ aus einem bisherigen Korrekturfaktor ein neuer Korrekturfaktor berechnet wird und der aktuelle Korrekturfaktor wird nachfolgend dann diesem neuen Korrekturfaktor entsprechen und wobei beim Unterschreiten des aktuellen Referenzwertes durch den unteren Differenzdruck ΔΡ-ΜΙΝ der bisherige
Korrekturfaktor beibehalten wird, wobei der aktuelle Korrekturfaktor dann dem bisherigen Korrekturfaktor entspricht. Es zeigt sich, dass ein unterer Differenzdruck ΔΡ ΜΙΝ z.B. an dem zeitlichen lokalen Minimum 141 und dem zeitlichen lokalen Sattelpunkt 142 verlässlich bestimmt werden kann. Fig. 3 zeigt eine Darstellung der Abhängigkeit des gemessenen Differenzdrucks vom
Abgasvolumen zu verschiedenen Zeitpunkten in der Lebensphase eines Dieselpartikelfilters. Entlang der symbolischen Zeitachse 240, die sich vorliegend über ein Jahr erstreckt lässt sich der Differenzdruckanstieg durch Asche verdeutlichen. Zum Zeitpunkt A auf der Zeitachse 240, dargestellt in Kurve 210, ist der Dieselpartikelfilter noch weitgehend aschefrei. Im gezeigten Beispiel ist zum Zeitpunkt B symbolisiert durch die Kurve 220, acht Monate nach Zeitpunkt A der Differenzdruck ΔΡ über den Dieselpartikelfilter deutlich größer als zum Zeitpunkt A. Die in diesem Diagramm dargestellten Differenzdrücke sind jeweils im rußfreien Zustand des
Dieselpartikelfilters gemessen. Weitere vier Monate später, zum Zeitpunkt C, dargestellt in Kurve 230, ergibt sich eine weitere Steigerung des Differenzdrucks durch zusätzliche
Aschebeladung. Wie dem Diagramm zu entnehmen ist, ist der Differenzdruckanstieg durch Asche proportional zum Abgasvolumen. Ein Regenerationsintervall—z.B. für ein weiches oder hartes Thermomanagement— ist abhängig vom Differenzdruck ΔΡ über den Dieselpartikelfilter. Dieser Differenzdruck ΔΡ steigt über die Lebenszeit des Dieselpartikelfilter, also wie Fig. 3 verdeutlicht, durch Asche an. Dadurch würde das Regenerationsintervall im kürzer werden, weil der Differenzdruck ΔΡ immer früher sein Limit erreicht. Wenn man den Einfluss der Asche—gemäß dem hier erläuterten Konzept auf besonders vorteilhafte Weise— ermittelt und/oder ausrechnet, kann das Regenerationsintervall optimiert werden, z.B. konstant bleiben. Im Ergebnis wird verhindert, dass durch zu häufiges Regenerieren ein unnötiger Zusatzverbrauch entsteht.
Fig. 4 zeigt eine Ablaufdarstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dies folgt der Idee:
-Auswertung des Differenzdruckes über die Zeit in Abhängigkeit des Volumenstroms;
-die Änderung des Differenzdruckes über die Zeit ist ein Maß für den Aschegehalt;
-es soll egal sein, wie viel Asche sich wo ablagert und welches Öl verwendet wird.
Dementsprechend wird in Schritt 310 der aktuelle Differenzdruck ΔΡ in Abhängigkeit des Abgasvolumenstroms V-AG gemessen. Die gemessenen Werte können im Schritt 311 zuvor gefiltert sowie ggf. limitiert und plausibilisiert werden, um zu vermeiden, dass sich das nachfolgende Verfahren auf Ausreißer im Messergebnis stützt. Aus den gemessenen Werten wird in Schritt 320 der untere Differenzdruck, insbesondere ein Min- Wert, für einen bestimmten Abgasstrom in einem vorbestimmten Zeitintervall bestimmt. Dieser untere Differenzdruck ΔΡ wird in Schritt 330 mit einem vorgegebenen aktuellen
Referenzwert verglichen und in Schritt 340 wird ein aktueller Korrekturfaktor in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses zwischen unterem Differenzdruck ΔΡ und Referenz. Anders ausgedrückt erfolgt zuerst in Schritt 330 ein Vergleich mit Referenz (Differenz) und dann in Schritt 340 ein Berechnen der Steigung bzw. des Korrekturfaktors. Die Bestimmung des aktuellen Korrekturfaktors in Schritt 340 erfolgt folgendermaßen:
Ist der untere Differenzdruck ΔΡ-ΜΓΝ größer als der vorgegebene aktuelle Referenzwert, so wird aus dem bisherigen Korrekturfaktur ein neuer Korrekturfaktor berechnet und dieser neue Korrekturfaktor als aktueller Korrekturfaktor verwendet. Ist der untere Differenzdruck ΔΡ geringer als der aktuelle Referenzwert Ref Wert, so wird der bisherige Korrekturfaktor beibehalten, d.h. der aktuelle Korrekturfaktor entspricht dem bisherigen Korrekturfaktor. Eine Möglichkeit zur Bestimmung des aktuellen Korrekturfaktors bei Überschreiten des
Referenzwertes durch den unteren Differenzdruck ΔΡ besteht darin, zum bisherigen
Korrekturfaktor eine vorbestimmte Konstante zu addieren. Eine weitere Möglichkeit zur Berechnung des aktuellen Korrekturfaktors besteht darin, die unteren Differenzdrücke in einem vorbestimmten Zeitintervall für verschiedene Abgasvolumenströme aufzunehmen, die unteren Differenzdrücke in Abhängigkeit der Abgasvolumenströme aufzuzeichnen, aus den bestimmten Punkten eine Gerade zu bilden und deren Steigungen zu bestimmen, und schließlich von dieser Steigung die Steigung einer Referenzgerade zu subtrahieren. In einer vorteilhaften
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt 350 aus dem zuvor ermittelten aktuellen Korrekturfaktor und dem jeweils aktuellen Abgasvolumenstrom V AG ein Korrekturwert für den Differenzdruck ΔΡ beim aktuellen Abgasvolumenstrom V_AG bestimmt. Dieser Korrekturwert wird in Schritt 360 vom aktuellen Differenzdruck ΔΡ subtrahiert und das Ergebnis dieser Subtraktion als korrigierter Differenzdruck ΔΡ ausgegeben. Dieser korrigierte Differenzdruck ΔΡ kann in einem hier nicht dargestellten Folgeschritt z.B. mit einem
vorbestimmten Schwellwert verglichen werden und bei Überschreiten dieses Schwellwertes ein zusätzlicher Regenerationsschritt des Dieselpartikelfilters eingeleitet werden. Fig. 5 zeigt eine Ablaufdarstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zusätzlich zu den in Fig. 4 gezeigten Verfahrensschritten, ist der Ausführung der Schritte 330 bis 360 hier der Schritt 480 vorgelagert. In diesem Schritt muss zunächst eine bestimmte Betriebsdauer des Dieselpartikelfilters sowie eine bestimmte Anzahl von Messwerten aus den Schritten 310 und 320 erreicht werden, bevor in Schritt 481 der untere Differenzdruck ΔΡ für einen bestimmten Abgasvolumenstrom V AG in einem vorbestimmten Zeitintervall als vertrauenswürdig freigegeben wird, und gleichzeitig in Schritt 482 der Vergleich des unteren Differenzdrucks mit einem aktuellen Referenzwert in Schritt 330 gestartet wird. Der Schritt 480 dient zum einen der Absicherung der Vertrauenswürdigkeit des bestimmten unteren
Differenzdrucks im vorbestimmten Zeitintervall und stellt zum anderen über die Anforderung einer bestimmten Betriebsdauer sicher, dass die Anpassung des Korrekturfaktors nicht so häufig geschieht, um ständige Systemkorrekturen zu vermeiden. Schritt 480 umfasst insofern vorzugsweise eine„fertig gelernf'-Erkennung (für x Stunden bestimmte Lernschwelle unterschritten plus bestimmte Anzahl an Werten gelernt).

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlung (300), bei dem ein
Dieselpartikelfilter (DPF) während des Betriebes regeneriert wird, insbesondere passiv regeneriert wird, aufweisend die Schritte:
- Messen eines aktuellen Differenzdrucks (AP)über den Dieselpartikelfilter (DPF) bei einem aktuellen Abgasvolumenstrom (V AG) und Bestimmen eines aktuellen Korrekturfaktors (AscheAP K) für einen Differenzdruck (AP);
- Berechnen eines korrigierten Differenzdrucks aus dem Differenzdruck (ΔΡ) und dem aktuellen Korrekturfaktor (Asche AP K); dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Korrekturfaktor (AscheAP K) bestimmt wird wenigstens mittels der Schritte:
- Bestimmen eines unteren Differenzdrucks (ΔΡ-ΜΓΝ) in einem vorbestimmten Zeitintervall bei einem bestimmten Abgasvolumenstrom (V AG), insbesondere in einem vorgegebenen
Abgasvolumenstrom-Intervall um den bestimmten Abgasvolumenstrom (V_AG);
- Vergleich des unteren Differenzdrucks (ΔΡ-ΜΓΝ) mit einem vorgegebenen aktuellen
Referenzwert (Ref-Wert) und, abhängig davon, Berechnen eines neuen Korrekturfaktors oder Beibehalten des bisherigen Korrekturfaktors (AscheAP K) als aktueller Korrekturfaktor.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass - für den Fall, dass der untere Differenzdruck (ΔΡ) über dem vorgegebenen aktuellen
Referenzwert (Ref-Wert) liegt: Berechnen eines neuen Korrekturfaktors aus einem bisherigen Korrekturfaktor, wobei der neue Korrekturfaktor dem aktuellen Korrekturfaktor (AscheAP K) zur Entsprechung zugewiesen wird, und/oder
- für den Fall, dass der untere Differenzdruck (AP) unter dem vorgegebenen aktuellen
Referenzwert (Ref-Wert) liegt: Beibehalten des bisherigen Korrekturfaktors, wobei der aktuelle Korrekturfaktor (AscheAP K) dem bisherigen Korrekturfaktor entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle
Differenzdruck (ΔΡ) gefiltert und/oder plausibilisiert wird, wobei ein gefilterter und/oder plausibilisierter Wert des aktuellen Differenzdrucks zur Bestimmung des Korrekturfaktors, insbesondere des korrigierten Differenzdrucks, herangezogen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der untere Differenzdruck (ΔΡ) einer Vertrauensprüfung zugeführt wird, wobei ein vertrauenswürdiger Wert des unteren Differenzdrucks (ΔΡ-ΜΓΝ) zum Vergleich herangezogen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der untere Differenzdruck ΔΡ einen vertrauenswürdigen Wert hat für den Fall, dass er ermittelt wurde
- bei Werten eines aktuellen Abgasvolumenstroms (V AG), die für einen vorbestimmten ersten Vertrauenszeitraum als Funktion der Zeit konstant sind, insbesondere dem Wert des bestimmten Abgasvolumenstroms (V_AG) entsprechen, insbesondere Werte des aktuelle
Abgasvolumenstroms (V AG) in einem vorgegebenen Abgasvolumenstrom-Intervall um den Wert des bestimmten Abgasvolumenstrom (V_AG) liegen, und/oder
- sich der untere Differenzdruck (ΔΡ) für einen vorbestimmten zweiten Vertrauenszeitraum als Funktion der Zeit im Wesentlichen unverändert bleibt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass der untere
Differenzdruck (ΔΡ) ein zeitlich lokaler minimaler (141, 142) und/oder zeitlich absolut minimaler (110) Differenzdruck (ΔΡ) ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene aktuelle Referenzwert (Ref-Wert I ein Referenz-Differenzdruckwert (110) des Dieselpartikelfilters (DPF) im neuen Zustand oder in einem bevorzugten Beladungszustand des Dieselpartikelfilters (DPF) ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen des korrigierten Differenzdrucks aus dem aktuellen Differenzdruck (ΔΡ) und dem aktuellen Korrekturfaktor die Schritte umfasst: - Berechnen eines aktuellen Korrekturwertes (AscheAP K aktuell) als Produkt aus dem aktuellen Korrekturfaktor (AscheAP K) und dem aktuellen Abgasvolumenstrom
(V_AG_aktuell), und
- Berechnen des korrigierten Differenzdrucks durch Subtrahieren des aktuellen Korrekturwertes vom aktuellen Differenzdruck.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der untere Differenzdruck (AP) über dem vorgegebenen aktuellen Referenzwert liegt, der neue Korrekturfaktors als Summe aus dem bisherigen Korrekturfaktor (AscheAP_K[n-l]) und einer bestimmten Konstante (const.) berechnet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der untere Differenzdruck (AP) über dem vorgegebenen aktuellen Referenzwert liegt, ein neuer Referenzwert berechnet wird, der sich aus der Summe des aktuellen Referenzwertes (Ref-Wert neu) und dem Produkt aus dem aktuellem Korrekturfaktor (AscheAP K) und dem bestimmten Abgasvolumenstrom (V AG) ergibt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Differenzdruck (AP) laufend, insbesondere kontinuierlich, gemessen wird, vorzugsweise Werte des aktuellen Differenzdrucks (AscheAP_K) zur Bestimmung des unteren Differenzdrucks (ΔΡ-ΜΓΝ) laufend, insbesondere kontinuierlich, aufgezeichnet werden und aus den
aufgezeichneten Werten des aktuellen Differenzdrucks in einem vorbestimmten Zeitintervall bei einem vorgegebenen Abgasvolumenstrom (V AG) der untere Differenzdruck (AP) bestimmt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 gekennzeichnet durch einen Steuerschritt, bei dem der korrigierte Differenzdruck (AP) mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen wird und bei Überschreiten des Schwellwertes eine Regeneration des Dieselpartikelfilters (DPF) eingeleitet wird, insbesondere die Regeneration ein Thermomanagement umfasst.
13. Einrichtung zum Steuern einer Abgasnachbehandlung mit einem Dieselpartikelfilter (DPF), insbesondere einer Abgasnachbehandlung (300) mit einem passiv regenerierbaren Dieselpartikelfilter (DPF), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.
14. Abgasnachbehandlung (300) aufweisend einen Dieselpartikelfilter (DPF), insbesondere einen passiv regenerierbaren Dieselpartikelfilter (DPF), und eine Einrichtung nach Anspruch 13.
15. Brennkraftmaschine ( 1000) aufweisend einen Motor ( 100) und eine
Abgasnachbehandlung (300) nach Anspruch 14.
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