WO2019214771A1 - Ermitteln einer aschebeladung eines partikelfilters für einen verbrennungsmotor - Google Patents

Ermitteln einer aschebeladung eines partikelfilters für einen verbrennungsmotor Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a measuring device and a measuring method for determining an ash charge of a particle filter for a
  • a discharge time is determined in which the previously stored in the particulate filter oxygen is discharged. Based on the discharge time, the loading of the particulate filter with ash is determined.
  • Claim can form its own and independent of the combination of all features of the independent claim invention, the subject of an independent claim, a
  • a first aspect of the invention relates to a measuring device for determining an ash charge of a particulate filter for an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the particulate filter is loaded with soot during operation of the internal combustion engine.
  • the ashes are usually made
  • the loading of the particulate filter thus comprises at least the loading of the particulate filter with ash and the loading of the particulate filter with soot.
  • a regeneration process of the particulate filter is performed in such a way that after the completion of the regeneration process a predetermined, minimal soot load remains in the particulate filter.
  • Soot loading can, for example, depending on the
  • Efficiency of the particulate filter during the development of the particulate filter, internal combustion engine or motor vehicle can be specified.
  • the predetermined minimum soot loading during the Operation of the particulate filter also fits, in particular
  • soot is burned in the particulate filter.
  • the regeneration process serves in particular to prevent a complete loading of the particulate filter, which increased to an
  • the invention is based on the finding that the efficiency of the particulate filter depends inter alia on the loading of the particulate filter with soot.
  • a comparatively high efficiency is achieved in particular only when the particulate filter is loaded with at least a minimum load of soot. For example, this may be a
  • the measuring device is set up, downstream of the particle filter by means of a downstream exhaust gas in the exhaust system of the internal combustion engine
  • the pressure sensor may also be mounted upstream of the exhaust gas upstream of the particulate filter.
  • the pressure sensor can also be set up in particular
  • the particulate filter may include an upstream exhaust upstream of the particulate filter and an upstream exhaust downstream of the particulate filter.
  • the pressure sensor can also be set up to measure the differential pressure only to measure the pressure upstream of the particle filter and to determine the pressure downstream of the particle filter by means of a model of the components following the particle filter in the exhaust system.
  • the differential pressure optionally determined by the pressure sensor can be used, for example, to determine the actual regeneration variable.
  • the measuring device can be arranged in particular, by means of the pressure sensor for the loading of the particulate filter before the
  • the load size may be, in particular, a pressure or a variable that is characteristic of a pressure, which is standardized, for example, by means of the values of further influencing factors (eg temperature).
  • the actual regeneration variable can be determined by the measuring device as a function of the deviation between the two load sizes.
  • At the deviation between the two Loading variables may be, for example, a difference between the two load sizes or a ratio of the two sizes to each other.
  • Ash charge of the particulate filter increases continuously and can not be reduced by a regeneration of the particulate filter. However, the ash load of the particulate filter increases so slowly that
  • the simplifying assumption can be made that the ash charge before the regeneration process substantially corresponds to the ash charge after the regeneration process and thus does not change.
  • the measuring device is also set up, depending on the regeneration size and one for the duration of the
  • Regeneration process characteristic size to determine the ash load of the particulate filter.
  • Regeneration process characteristic size may in particular be a continuous time interval, for example, be specified in milliseconds. Alternatively, it can in particular also be a discrete time measurement, for example the number of regeneration processes carried out.
  • the measuring device is set up, by means of a combustion model as a function of the time duration of the regeneration process, one for the load burn-up in the
  • Regeneration process characteristic modeled regeneration size to determine.
  • the burn-up model gives an expected reduction in the loading of the particle filter by the regeneration process Depending on the duration of the regeneration process before. At one compared to a short regeneration process long
  • Regeneration process gives the burn-up model, for example, a greater reduction in the loading of the particulate filter.
  • the measuring device is also set up, the ash charge of the particulate filter in response to a deviation between the
  • Regeneration size and the modeled regeneration variable may be, for example, the difference between the actual
  • Regeneration size and the modeled regeneration size act. Alternatively, it may, for example, also be the ratio of the actual regeneration variable to the modeled regeneration variable. Alternatively, for example, it may also be the ratio of the modeled regeneration variable to the actual
  • the measuring device can be set up with a comparatively large deviation between the actual
  • Regeneration size and the modeled regeneration size to determine a comparatively high ash load of the particulate filter.
  • the measuring device can be set up in particular to determine a comparatively low ash charge of the particle filter with a comparatively small deviation between the actual regeneration variable and the modeled regeneration variable.
  • the burn-up model is set up to determine the modeled regeneration variable characteristic of the load burn-up in the regeneration process as a function of an exhaust gas volume flow and / or an exhaust gas temperature and / or a loading of the particle filter.
  • the measuring device is set up by means of the pressure sensor for the loading of the
  • the measuring device is set up, the modeled
  • Regeneration size as a function of the deviation between the two load sizes to determine.
  • the deviation may, for example, be the difference between the two load sizes or the ratio of the two load sizes to one another.
  • the measuring device is set up, in each case at least two times an actual
  • Deviation between the actual regeneration variable and the modeled regeneration variable is greater at the second time than at the first time.
  • the invention is based on the finding that the ash charge of the particle filter, which increases over time, leads to an ever greater deviation of the actual regeneration variable from the modeled regeneration variable.
  • the measuring device is set up, in each case at least three times an actual
  • the aggregation of the deviation may be the determination of an arithmetic mean or median value.
  • the aggregated deviation can, for example, be disjointed over each
  • Time points are determined.
  • the aggregated deviation can be determined as a floating value.
  • the invention is based on the finding that the deviation between the actual regeneration variable and the modeled regeneration variable could possibly be subjected to serious, punctual interfering influences. These punctual interferences could be identified and compensated by the aggregation in the sense of a filtering.
  • the measuring device is set up by means of the pressure sensor for the loading of the
  • the measuring device is set up to start the regeneration process when a first threshold value for the loading variable is reached or exceeded by means of an engine control unit
  • the measuring device can be set up, the first and / or second threshold value depending on a to an earlier Time to adjust certain ash charge of the particulate filter.
  • the first and / or second threshold value can be raised.
  • the invention is based on the finding that the ash charge of the particulate filter continuously but slowly increases during operation of the internal combustion engine.
  • the measuring device can be set up to determine a higher ash charge of the particle filter in the case of a regeneration process that is longer in time compared to a regeneration process that is shorter in time.
  • Regeneration process from at least one regeneration phase and advantageously from more than one regeneration phase can in particular be predetermined in a constant manner and determined, for example, empirically. Alternatively, the duration of the regeneration phase can be determined in particular during operation of the measuring device in dependence on the burn-up model.
  • the measuring device is set up after completion of the
  • Regeneration phase by means of the pressure sensor to determine the load size, and to start a further regeneration phase when the load size does not reach the second threshold or below.
  • a second aspect of the invention relates to measuring methods for determining an ash charge of a particulate filter for an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • a regeneration process of the particulate filter is performed such that after completion of the regeneration process a predetermined, minimal soot load remains in the particulate filter.
  • One step of the measurement method is to determine an actual regeneration variable that is characteristic of a charge burnup during the regeneration process of the particle filter.
  • Another step in the measurement process is determining the
  • FIG. 1 shows a schematic structure of an internal combustion engine with an exhaust system connected to the internal combustion engine
  • Fig. 1 shows an internal combustion engine VM, whose delivery to a
  • Particle filter PF are performed downstream of the exhaust gas downstream of the particulate filter PF.
  • a pressure sensor DS is mounted in the exhaust system.
  • a measuring device MV is set up, the values measured by the pressure sensor DS and possibly preprocessed
  • a burn-off model AM is also set up to receive the values measured and possibly preprocessed by the pressure sensor DS.
  • the measuring device MV is also set up to receive a modeled loading variable for the particle filter from the burn-up model AM.
  • the measuring device MV is set up to start and end a regeneration process of the particulate filter PF by controlling the internal combustion engine VM by means of an engine control device DME.
  • FIG. 2 shows exemplary measuring points for a loading of the particle filter PF.
  • a regeneration process rp1 of the particulate filter PF is carried out in such a way that after completion of the regeneration process rp1 a predetermined, minimal soot load remains in the particulate filter.
  • Regeneration process rp1 may include, for example, a fuel cut sa and a dead time connected thereto. During the regeneration process rp1 may optionally a
  • Particulate filter PF for an internal combustion engine VM of a motor vehicle is set up by means of a downstream in the exhaust system of the internal combustion engine MV exhaust gas downstream of the particulate filter PF mounted pressure sensor DS to determine a load burn-off in the regeneration process of the particulate filter PF actual regeneration variable tr.
  • Measuring device MV set up by means of the pressure sensor DS for the loading of the particulate filter PF before the regeneration process
  • Characteristic load size x1 to determine, and by means of the
  • Pressure sensor DS to determine a load for the loading of the particulate filter PF after the regeneration process characteristic x2.
  • the actual regeneration variable tr can then be determined as a function of the deviation between the two load variables x1, x2.
  • the measuring device MV is set up, by means of a burn-off model AM as a function of the time duration td of the
  • the burn-off model AM is set up as a function of an exhaust gas volume flow and / or an exhaust gas temperature and / or a loading of the particle filter PF for the charge burn-up in the Regeneration process characteristic modeled regeneration variable mr to determine.
  • the measuring device MV is set up by means of the
  • Regeneration size mr as a function of the deviation between the two load sizes x1, xm to determine.
  • the measuring device MV is set up, the ash charge of the
  • Particle filter PF as a function of a deviation between the actual regeneration size tr and the modeled
  • Regeneration size mr to determine.
  • the measuring device MV is set up to determine at least two times t1, t4 an actual regeneration variable tr1, tr4 and a modeled regeneration variable mr1, mr4.
  • the measuring device may be configured to detect an increase in the ash load of the particulate filter PF to the second time t4 following the first time t1, when the deviation between the actual regeneration variable tr1, tr4 and the modeled regeneration variable mr1, mr4 at the second time t4 is greater than at the first time t1.
  • the measuring device MV can be set up, in each case an actual one at least three times t1, t2, t3, t4 Regeneration size tr1, tr2, tr3, tr4 and a modeled
  • FIG. 4 shows an extrapolated profile of the charge B of a particle filter.
  • the measuring device MV is set up, by means of the pressure sensor DS a characteristic for the loading of the particulate filter PF
  • the measuring device MV Upon reaching or exceeding a first threshold value os for the load size, the measuring device MV starts the regeneration process by means of a motor control unit DME.
  • the measuring device MV Upon reaching or falling below a second threshold us for the load size, the measuring device MV ends the regeneration process by means of the engine control unit DME.
  • the measuring device is set up, the ash charge of the particulate filter PF as a function of a time duration td of
  • the regeneration process can consist of at least one
  • Regeneration phase rp1, rp2, rp3 exist, and the measuring device MV may be configured to determine the load size x by means of the pressure sensor DS after completion of the regeneration phase rp1, rp2, and to start a further regeneration phase rp2, rp3 when the load size x the second threshold us not yet reached or fallen below.

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Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Ermitteln einer Aschebeladung eines Partikelfilters für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Regenerationsvorgang des Partikelfilters derart durchgeführt wird, dass nach Abschluss des Regenerationsvorgangs eine vorgegebene, minimale Rußbeladung im Partikelfilter verbleibt, und die Messvorrichtung eingerichtet ist, mittels eines im Abgassystem des Verbrennungsmotors abgasstromabwärts nach dem Partikelfilter angebrachten Drucksensors eine für einen Beladungs-Abbrand bei dem Regenerationsvorgang des Partikelfilters charakteristische tatsächliche Regenerationsgröße zu ermitteln, und in Abhängigkeit von der Regenerationsgröße und einer für die zeitliche Dauer des Regenerationsvorgangs charakteristischen Größe die Aschebeladung des Partikelfilters zu bestimmen.

Description

Ermitteln einer Aschebeladung eines Partikelfilters für einen
Verbrennungsmotor
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung und ein Messverfahren zum Ermitteln einer Aschebeladung eines Partikelfilters für einen
Verbrennungsmotor.
Aus der DE 10 2017 116 405 A1 ist bekannt, eine Aschebeladung eines Partikelfilters festzustellen, indem mittels eine Lambda-Sprungs
stromabwärts des Partikelfilters eine Entladezeit bestimmt wird, in der der im Partikelfilter zuvor gespeicherte Sauerstoff entladen wird. Anhand der Entladezeit wird die Beladung des Partikelfilters mit Asche bestimmt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine alternative Messvorrichtung und ein alternatives Messverfahren zum Ermitteln einer Aschebeladung eines Partikelfilters für Verbrennungsmotoren anzugeben. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in
Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen
Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer
Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Ermitteln einer Aschebeladung eines Partikelfilters für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs.
Neben der Asche wird der Partikelfilter bei Betrieb des Verbrennungsmotors auch mit Ruß beladen. Die Asche besteht dabei in der Regel aus
Verbrennungsrückständen von Öl, der Ruß entsteht aus Rückständen der Verbrennung von Treibstoff. Die Beladung des Partikelfilters umfasst somit zumindest die Beladung des Partikelfilters mit Asche und die Beladung des Partikelfilters mit Ruß.
Ein Regenerationsvorgang des Partikelfilters wird derart durchgeführt, dass nach Abschluss des Regenerationsvorgangs eine vorgegebene, minimale Rußbeladung im Partikelfilter verbleibt. Die vorgegebene, minimale
Rußbeladung kann dabei beispielsweise in Abhängigkeit von dem
Wirkungsgrad des Partikelfilters während der Entwicklung des Partikelfilters, Verbrennungsmotors oder Kraftfahrzeugs vorgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann die vorgegebene, minimale Rußbeladung während des Betriebs des Partikelfilters auch angepasst passt, insbesondere
kontinuierlich.
Bei dem Regenerationsvorgang wird Ruß im Partikelfilter verbrannt. Der Regenerationsvorgang dient dabei insbesondere dazu, eine vollständige Beladung des Partikelfilters zu verhindern, die zu einem erhöhten
Kraftstoffverbraucht führen kann. Bei dem Regenerationsvorgang wird allerdings keine Asche verbrannt, so dass im Laufe der Lebensdauer des Partikelfilters die Aschebeladung des Partikelfilters stetig ansteigt
Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, dass der Wirkungsgrad des Partikelfilters unter anderem von der Beladung des Partikelfilters mit Ruß abhängt. Ein vergleichsweise hoher Wirkungsgrad wird dabei insbesondere nur erreicht, wenn der Partikelfilter zu mindestens mit einer Minimalbeladung an Ruß beladen ist. Beispielsweise kann es sich dabei um eine
Minimalbeladung von 25%, 50% oder 75% handeln. Somit ist es
insbesondere nicht zielführend, zur Bestimmung der Aschebeladung des Partikelfilters den im Partikelfilter abgelagerten Ruß vollständig abzubrennen.
Die Messvorrichtung ist eingerichtet ist, mittels eines im Abgassystem des Verbrennungsmotors abgasstromabwärts nach dem Partikelfilter
angebrachten Drucksensors eine für einen Beladungs-Abbrand bei dem Regenerationsvorgang des Partikelfilters charakteristische tatsächliche Regenerationsgröße zu ermitteln. Dabei tragen sowohl die Beladung des Partikelfilters mit Asche, als auch die Beladung des Partikelfilters mit Ruß zu dem von dem Drucksensor gemessenen Druck, beispielsweise einem
Abgas-Gegendruck, bei.
Alternativ dazu kann der Drucksensor auch abgasstrom aufwärts vor dem Partikelfilter angebracht sein. Der Drucksensor kann insbesondere auch eingerichtet sein, einen
Differenzdruck vor und nach dem Partikelfilter zu bestimmen. Dafür kann der Partikelfilter beispielsweise einen Zugang abgasstrom aufwärts vor dem Partikelfilter und einen Zugang abgasstromabwärts nach dem Partikelfilter umfassen.
Alternativ kann der Drucksensor auch eingerichtet sein, zur Bestimmung des Differenzdrucks nur den Druck vor dem Partikelfilter zu messen und den Druck nach dem Partikelfilter mittels eines Modells der nach dem Partikelfilter im Abgassystem folgenden Bauteile zu bestimmen.
Der von dem Drucksensor gegebenenfalls ermittelte Differenzdruck kann beispielsweise zur Bestimmung der tatsächlichen Regenerationsgröße herangezogen werden.
Eine Unterscheidung zwischen dem Beitrag durch die Aschebeladung des Partikelfilters und dem Beitrag durch die Rußbeladung des Partikelfilters ist dabei nur für den trivialen Fall möglich, dass der Ruß vollständig abgebrannt wurde, da in diesem Fall der Beitrag durch die Rußbeladung komplett entfällt.
Hierfür kann die Messvorrichtung insbesondere eingerichtet sein, mittels des Drucksensors eine für die Beladung des Partikelfilters vor dem
Regenerationsvorgang charakteristische Beladungsgröße zu bestimmen und mittels des Drucksensors eine für die Beladung des Partikelfilters nach dem Regenerationsvorgang charakteristische Beladungsgröße zu bestimmen. Die Beladungsgröße kann insbesondere ein Druck oder eine für einen Druck charakteristische Größe sein, die beispielsweise mittels der Werte von weiteren Einflussfaktoren (z.B. Temperatur) normiert wird. Die tatsächliche Regenerationsgröße kann von der Messvorrichtung in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen den beiden Beladungsgrößen ermittelt werden. Bei der Abweichung zwischen den beiden Beladungsgrößen kann es sich beispielsweise um eine Differenz zwischen den beiden Beladungsgrößen oder um ein Verhältnis der beiden Größen zueinander handeln. Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, dass zwar die
Aschebeladung des Partikelfilters kontinuierlich ansteigt und auch durch eine Regeneration des Partikelfilters nicht verringert werden kann. Allerdings steigt die Aschebeladung des Partikelfilters so langsam an, dass
insbesondere bei der Bestimmung der beiden Beladungsgrößen die vereinfachende Annahme getroffen werden kann, dass die Aschebeladung vor dem Regenerationsvorgang im Wesentlichen der Aschebeladung nach dem Regenerationsvorgang entspricht und sich somit nicht verändert.
Die Messvorrichtung ist darüber hinaus eingerichtet, in Abhängigkeit von der Regenerationsgröße und einer für die zeitliche Dauer des
Regenerationsvorgangs charakteristischen Größe die Aschebeladung des Partikelfilters zu bestimmen. Bei der für die zeitliche Dauer des
Regenerationsvorgangs charakteristischen Größe kann es sich insbesondere um ein kontinuierliches Zeitintervall, beispielsweise in Millisekunden spezifizierbar, handeln. Alternativ dazu kann es sich insbesondere auch um ein diskretes Zeitmaß handeln, beispielsweise die Anzahl der durchgeführten Regenerationsvorgänge. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Messvorrichtung eingerichtet, mittels eines Abbrandmodells in Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer des Regenerationsvorgangs eine für den Beladungs-Abbrand bei dem
Regenerationsvorgang charakteristische modellierte Regenerationsgröße zu ermitteln.
Das Abbrandmodell gibt dabei insbesondere eine erwartete Verringerung der Beladung des Partikelfilters durch den Regenerationsvorgang in Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer des Regenerationsvorgangs vor. Bei einem im Vergleich zu einem kurzen Regenerationsvorgang langem
Regenerationsvorgang gibt das Abbrandmodell beispielsweise eine stärkere Verringerung der Beladung des Partikelfilters vor.
Die Messvorrichtung ist außerdem eingerichtet, die Aschebeladung des Partikelfilters in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen der
tatsächlichen Regenerationsgröße und der modellierten Regenerationsgröße zu ermitteln. Bei der Abweichung zwischen der tatsächlichen
Regenerationsgröße und der modellierten Regenerationsgröße kann es sich beispielsweise um die Differenz zwischen der tatsächlichen
Regenerationsgröße und der modellierten Regenerationsgröße handeln. Alternativ dazu kann es sich beispielsweise auch um das Verhältnis der tatsächlichen Regenerationsgröße zu der modellierten Regenerationsgröße handeln. Alternativ dazu kann es sich beispielsweise auch um das Verhältnis der modellierten Regenerationsgröße zu der tatsächlichen
Regenerationsgröße handeln.
Insbesondere kann die Messvorrichtung eingerichtet sein, bei einer vergleichsweise großen Abweichung zwischen der tatsächlichen
Regenerationsgröße und der modellierten Regenerationsgröße eine vergleichsweise hohe Aschebeladung des Partikelfilters zu ermitteln.
Alternativ dazu kann die Messvorrichtung insbesondere eingerichtet sein, bei einer vergleichsweise geringen Abweichung zwischen der tatsächlichen Regenerationsgröße und der modellierten Regenerationsgröße eine vergleichsweise geringe Aschebeladung des Partikelfilters zu ermitteln.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Abbrandmodell eingerichtet, in Abhängigkeit von einem Abgas-Volumenstrom und/oder einer Abgas-Temperatur und/oder einer Beladung des Partikelfilters die für den Beladungs-Abbrand bei dem Regenerationsvorgang charakteristische modellierte Regenerationsgröße zu ermitteln. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Messvorrichtung eingerichtet, mittels des Drucksensors eine für die Beladung des
Partikelfilters vor dem Regenerationsvorgang charakteristische
Beladungsgröße zu bestimmen, und mittels des Abbrandmodells in
Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer des Regenerationsvorgangs eine für die Beladung des Partikelfilters nach dem Regenerationsvorgang
charakteristische Beladungsgröße zu ermitteln.
Darüber hinaus ist die Messvorrichtung eingerichtet, die modellierte
Regenerationsgröße in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen den beiden Beladungsgrößen zu ermitteln. Bei der Abweichung kann es sich beispielsweise um die Differenz zwischen den beiden Beladungsgrößen oder um das Verhältnis der beiden Beladungsgrößen zueinander handeln. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Messvorrichtung eingerichtet, zu zumindest zwei Zeitpunkten jeweils eine tatsächliche
Regenerationsgröße und eine modellierte Regenerationsgröße zu ermitteln, und eine Erhöhung der Aschebeladung des Partikelfilters zu dem zweiten, auf den ersten Zeitpunkt folgenden Zeitpunkt festzustellen, wenn die
Abweichung zwischen der tatsächlichen Regenerationsgröße und der modellierten Regenerationsgröße zum zweiten Zeitpunkt größer ist als zum ersten Zeitpunkt.
Hierbei liegt der Erfindung die Erkenntnis zu Grunde, dass die im Laufe der Zeit steigende Aschebeladung des Partikelfilters zu einer immer größeren Abweichung der tatsächlichen Regenerationsgröße von der modellierten Regenerationsgröße führt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Messvorrichtung eingerichtet, zu zumindest drei Zeitpunkten jeweils eine tatsächliche
Regenerationsgröße und eine modellierte Regenerationsgröße zu ermitteln, und eine Erhöhung der Aschebeladung des Partikelfilters festzustellen, wenn eine über jeweils zumindest zwei Zeitpunkte aggregierte Abweichung zwischen der tatsächlichen Regenerationsgröße und der modellierten Regenerationsgröße zu einem späteren Zeitpunkt größer ist als zu einem im Vergleich zum späteren Zeitpunkt früheren Zeitpunkt.
Insbesondere kann es sich bei der Aggregation der Abweichung um die Bestimmung eines arithmetischen Mittelwerts oder Medianwerts handeln. Die aggregierte Abweichung kann beispielsweise über jeweils disjunkte
Zeitpunkte ermittelt werden. Alternativ kann die aggregierte Abweichung als gleitender Wert ermittelt werden.
Hierbei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass die Abweichung zwischen der tatsächlichen Regenerationsgröße und der modellierten Regenerationsgröße gegebenenfalls gravierenden, punktuellen Stör- Einflüssen unterworfen sein könnte. Diese punktuellen Stör-Einflüsse könnten durch die Aggregation im Sinne einer Filterung identifiziert und kompensiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Messvorrichtung eingerichtet ist, mittels des Drucksensors eine für die Beladung des
Partikelfilters charakteristische Beladungsgröße zu bestimmen.
Darüber hinaus ist die Messvorrichtung eingerichtet, bei Erreichen oder Überschreiten eines ersten Schwellwerts für die Beladungsgröße, mittels einer Motor-Steuereinheit den Regenerationsvorgang zu starten, bei
Erreichen oder Unterschreiten eines zweiten Schwellwerts für die
Beladungsgröße, mittels der Motor-Steuereinheit den Regenerationsvorgang zu beenden, und die Aschebeladung des Partikelfilters in Abhängigkeit von einer zeitlichen Dauer des Regenerationsvorgangs zu bestimmen.
Insbesondere kann die Messvorrichtung eingerichtet sein, den ersten und/oder zweiten Schwellwert in Abhängigkeit von einer zu einem früheren Zeitpunkt bestimmten Aschebeladung des Partikelfilters anzupassen.
Beispielsweise kann bei einer festgestellten steigenden Aschebeladung der erste und/oder zweite Schwellwert angehoben werden. Hierbei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass die Aschebeladung des Partikelfilters bei Betrieb des Verbrennungsmotors kontinuierlich aber langsam ansteigt.
Insbesondere kann die Messvorrichtung eingerichtet sein, bei einem im Vergleich zu einem zeitlich kürzeren Regenerationsvorgang zeitlich längerem Regenerationsvorgang eine höhere Aschebeladung des Partikelfilters zu bestimmen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht der
Regenerationsvorgang aus zumindest einer Regenerationsphase und vorteilhafterweise aus mehr als einer Regenerationsphase. Die zeitliche Dauer der Regenerationsphase kann insbesondere konstant vorbestimmt und beispielsweise empirisch ermittelt sein. Alternativ dazu kann die zeitliche Dauer der Regenerationsphase insbesondere auch während des Betriebs von der Messvorrichtung in Abhängigkeit von dem Abbrand-Modell ermittelt werden.
Die Messvorrichtung ist eingerichtet, nach Abschluss der
Regenerationsphase mittels des Drucksensors die Beladungsgröße zu bestimmen, und eine weitere Regenerationsphase zu starten, wenn die Beladungsgröße den zweiten Schwellwert noch nicht erreicht oder unterschreitet.
Die Anzahl der gestarteten Regenerationsphasen kann dann insbesondere als für die zeitliche Dauer des Regenerationsvorgangs charakteristische Größe von der Messvorrichtung herangezogen werden. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft Messverfahren zum Ermitteln einer Aschebeladung eines Partikelfilters für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird ein Regenerationsvorgang des Partikelfilters derart durchgeführt, dass nach Abschluss des Regenerationsvorgangs eine vorgegebene, minimale Rußbeladung im Partikelfilter verbleibt.
Ein Schritt des Messverfahrens ist das Ermitteln einer für einen Beladungs- Abbrand bei dem Regenerationsvorgang des Partikelfilters charakteristische tatsächliche Regenerationsgröße.
Ein weiterer Schritt des Messverfahrens ist das Bestimmen der
Aschebeladung des Partikelfilters in Abhängigkeit von der
Regenerationsgröße und einer für die zeitliche Dauer des
Regenerationsvorgangs charakteristischen Größe.
Die vorstehenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Messvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Messverfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle und in den Patentansprüchen nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Messverfahrens entsprechen den vorstehend beschriebenen oder in den Patentansprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen: Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines Verbrennungsmotors mit einem an den Verbrennungsmotor angeschlossenem Abgassystem,
Fig. 2 beispielhafte Messpunkte für eine Beladung eines Partikelfilters, Fig. 3 beispielhafte Werte für Regenerationsgrößen, und
Fig. 4 einen extrapolierten Verlauf der Beladung eines Partikelfilters.
Fig. 1 zeigt einen Verbrennungsmotor VM, dessen Abgabe zu einem
Partikelfilter PF geführt werden. Abgasstromabwärts nach dem Partikelfilter PF ist ein Drucksensor DS im Abgassystem angebracht.
Eine Messvorrichtung MV ist eingerichtet, die von dem Drucksensor DS gemessenen und gegebenenfalls vorverarbeiteten Werte
entgegenzunehmen. Darüber hinaus ist auch ein Abbrandmodell AM eingerichtet, die von dem Drucksensors DS gemessenen und gegebenenfalls vorverarbeiteten Werte entgegenzunehmen.
Darüber hinaus ist die Messvorrichtung MV auch eingerichtet, von dem Abbrandmodell AM eine modellierte Beladungsgröße für den Partikelfilter entgegenzunehmen.
Außerdem ist die Messvorrichtung MV eingerichtet, mittels einer Motor- Steuereinrichtung DME einen Regenerationsvorgang des Partikelfilters PF durch Ansteuerung des Verbrennungsmotors VM zu starten und zu beenden.
Fig. 2 zeigt beispielhafte Messpunkte für eine Beladung des Partikelfilters PF. Ein Regenerationsvorgang rp1 des Partikelfilters PF wird dabei derart durchgeführt, dass nach Abschluss des Regenerationsvorgangs rp1 eine vorgegebene, minimale Rußbeladung im Partikelfilter verbleibt. Der
Regenerationsvorgang rp1 kann beispielsweise eine Schubabschaltung sa und eine daran angeschlossene Totzeit umfassen. Während des Regenerationsvorgangs rp1 kann gegebenenfalls eine
Messung der Beladung B des Partikelfilters PF nicht erfolgen, so dass keine Regelung des Regenerationsvorgangs rp1 möglich sein kann. Die Messvorrichtung MV zum Ermitteln einer Aschebeladung eines
Partikelfilters PF für einen Verbrennungsmotor VM eines Kraftfahrzeugs ist eingerichtet, mittels eines im Abgassystem des Verbrennungsmotors MV abgasstrom abwärts nach dem Partikelfilter PF angebrachten Drucksensors DS eine für einen Beladungs-Abbrand bei dem Regenerationsvorgang des Partikelfilters PF charakteristische tatsächliche Regenerationsgröße tr zu ermitteln.
Zur Ermittlung der tatsächlichen Regenerationsgröße tr ist die
Messvorrichtung MV eingerichtet, mittels des Drucksensors DS eine für die Beladung des Partikelfilters PF vor dem Regenerationsvorgang
charakteristische Beladungsgröße x1 zu bestimmen, und mittels des
Drucksensors DS eine für die Beladung des Partikelfilters PF nach dem Regenerationsvorgang charakteristische Beladungsgröße x2 zu bestimmen. Die tatsächliche Regenerationsgröße tr kann dann in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen den beiden Beladungsgrößen x1 , x2 ermittelt werden.
Darüber hinaus ist die Messvorrichtung MV eingerichtet, mittels eines Abbrandmodells AM in Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer td des
Regenerationsvorgangs eine für den Beladungs-Abbrand bei dem
Regenerationsvorgang charakteristische modellierte Regenerationsgröße mr zu ermitteln.
Das Abbrandmodell AM ist eingerichtet, in Abhängigkeit von einem Abgas- Volumenstrom und/oder einer Abgas-Temperatur und/oder einer Beladung des Partikelfilters PF die für den Beladungs-Abbrand bei dem Regenerationsvorgang charakteristische modellierte Regenerationsgröße mr zu ermitteln.
Insbesondere ist die Messvorrichtung MV eingerichtet, mittels des
Drucksensors DS eine für die Beladung des Partikelfilters PF vor dem Regenerationsvorgang charakteristische Beladungsgröße (x1 ) zu
bestimmen, mittels des Abbrandmodells AM in Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer td des Regenerationsvorgangs eine für die Beladung des Partikelfilters PF nach dem Regenerationsvorgang charakteristische
Beladungsgröße (xm) zu ermitteln, und die modellierte
Regenerationsgröße mr in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen den beiden Beladungsgrößen x1 , xm zu ermitteln.
Die Messvorrichtung MV ist eingerichtet, die Aschebeladung des
Partikelfilters PF in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen der tatsächlichen Regenerationsgröße tr und der modellierten
Regenerationsgröße mr zu ermitteln.
Fig. 3 zeigt beispielhafte Werte für Regenerationsgrößen. Dabei ist die Messvorrichtung MV eingerichtet, zu zumindest zwei Zeitpunkten t1 , t4 jeweils eine tatsächliche Regenerationsgröße tr1 , tr4 und eine modellierte Regenerationsgröße mr1 , mr4 zu ermitteln.
Darüber hinaus kann die Messvorrichtung eingerichtet sein, eine Erhöhung der Aschebeladung des Partikelfilters PF zu dem zweiten, auf den ersten Zeitpunkt t1 folgenden Zeitpunkt t4 festzustellen, wenn die Abweichung zwischen der tatsächlichen Regenerationsgröße tr1 , tr4 und der modellierten Regenerationsgröße mr1 , mr4 zum zweiten Zeitpunkt t4 größer ist als zum ersten Zeitpunkt t1.
Alternativ oder zusätzlich kann die Messvorrichtung MV eingerichtet sein, zu zumindest drei Zeitpunkten t1 , t2, t3, t4 jeweils eine tatsächliche Regenerationsgröße tr1 , tr2, tr3, tr4 und eine modellierte
Regenerationsgröße mr1 , mr2, mr3, mr4 zu ermitteln, und eine Erhöhung der Aschebeladung des Partikelfilters PF festzustellen, wenn eine über jeweils zumindest zwei Zeitpunkte t1 , t2; t3, t4 aggregierte Abweichung zwischen der tatsächlichen Regenerationsgröße tr1 , tr2; tr3, tr4 und der modellierten Regenerationsgröße mr1 , mr2; mr3, mr4 zu einem späteren Zeitpunkt t3, t4 größer ist als zu einem im Vergleich zum späteren Zeitpunkt t3, t4 früheren Zeitpunkt t1 , t2. Fig. 4 zeigt einen extrapolierten Verlauf der Beladung B eines Partikelfilters. Dabei ist die Messvorrichtung MV eingerichtet, mittels des Drucksensors DS eine für die Beladung des Partikelfilters PF charakteristische
Beladungsgröße x zu bestimmen. Bei Erreichen oder Überschreiten eines ersten Schwellwerts os für die Beladungsgröße, startet die Messvorrichtung MV mittels einer Motor- Steuereinheit DME den Regenerationsvorgang.
Bei Erreichen oder Unterschreiten eines zweiten Schwellwerts us für die Beladungsgröße, beendet die Messvorrichtung MV mittels der Motor- Steuereinheit DME den Regenerationsvorgang.
Darüber hinaus ist die Messvorrichtung eingerichtet, die Aschebeladung des Partikelfilters PF in Abhängigkeit von einer zeitlichen Dauer td des
Regenerationsvorgangs zu bestimmen.
Der Regenerationsvorgang kann dabei aus zumindest einer
Regenerationsphase rp1 , rp2, rp3 bestehen, und die Messvorrichtung MV kann eingerichtet sein, nach Abschluss der Regenerationsphase rp1 , rp2 mittels des Drucksensors DS die Beladungsgröße x zu bestimmen, und eine weitere Regenerationsphase rp2, rp3 zu starten, wenn die Beladungsgröße x den zweiten Schwellwert us noch nicht erreicht oder unterschreitet.

Claims

Patentansprüche
1. Messvorrichtung (MV) zum Ermitteln einer Aschebeladung eines
Partikelfilters (PF) für einen Verbrennungsmotor (VM) eines
Kraftfahrzeugs, wobei
• ein Regenerationsvorgang des Partikelfilters (PF) derart
durchgeführt wird, dass nach Abschluss des
Regenerationsvorgangs eine vorgegebene, minimale
Rußbeladung im Partikelfilter verbleibt, und
• die Messvorrichtung eingerichtet ist,
• mittels eines im Abgassystem des Verbrennungsmotors (MV) abgasstrom abwärts nach dem Partikelfilter (PF) angebrachten Drucksensors (DS) eine für einen
Beladungs-Abbrand bei dem Regenerationsvorgang des Partikelfilters (PF) charakteristische tatsächliche
Regenerationsgröße (tr) zu ermitteln, und
• in Abhängigkeit von der Regenerationsgröße (tr) und einer für die zeitliche Dauer (td) des
Regenerationsvorgangs charakteristischen Größe die Aschebeladung des Partikelfilters (PF) zu bestimmen.
2. Messvorrichtung (MV) nach Anspruch 1 wobei die Messvorrichtung (MV) eingerichtet ist,
• mittels eines Abbrandmodells (AM) in Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer (td) des Regenerationsvorgangs eine für den Beladungs-Abbrand bei dem Regenerationsvorgang
charakteristische modellierte Regenerationsgröße (mr) zu ermitteln, und • die Aschebeladung des Partikelfilters (PF) in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen der tatsächlichen
Regenerationsgröße (tr) und der modellierten
Regenerationsgröße (mr) zu ermitteln.
3. Messvorrichtung (MV) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Messvorrichtung (MV) eingerichtet ist,
• mittels des Drucksensors (DS) eine für die Beladung des
Partikelfilters (PF) vor dem Regenerationsvorgang
charakteristische Beladungsgröße (x1 ) zu bestimmen,
• mittels des Drucksensors (DS) eine für die Beladung des
Partikelfilters (PF) nach dem Regenerationsvorgang charakteristische Beladungsgröße (x2) zu bestimmen, und
• die tatsächliche Regenerationsgröße (tr) in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen den beiden
Beladungsgrößen (x1 , x2) zu ermitteln.
4. Messvorrichtung (MV) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das
Abbrandmodell (AM) eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem Abgas-Volumenstrom und/oder einer Abgas-Temperatur und/oder einer Beladung des Partikelfilters (PF) die für den Beladungs-Abbrand bei dem Regenerationsvorgang charakteristische modellierte
Regenerationsgröße (mr) zu ermitteln.
5. Messvorrichtung (MV) nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die
Messvorrichtung (MV) eingerichtet ist,
• mittels des Drucksensors (DS) eine für die Beladung des
Partikelfilters (PF) vor dem Regenerationsvorgang
charakteristische Beladungsgröße (x1 ) zu bestimmen, · mittels des Abbrandmodells (AM) in Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer (td) des Regenerationsvorgangs eine für die Beladung des Partikelfilters (PF) nach dem
Regenerationsvorgang charakteristische Beladungsgröße (xm) zu ermitteln, und
• die modellierte Regenerationsgröße (mr) in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen den beiden Beladungsgrößen (x1 , xm) zu ermitteln.
6. Messvorrichtung (MV) nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, wobei die
Messvorrichtung (MV) eingerichtet ist,
· zu zumindest zwei Zeitpunkten (t1 , t4) jeweils eine tatsächliche
Regenerationsgröße (tr1 , tr4) und eine modellierte
Regenerationsgröße (mr1 , mr4) zu ermitteln, und
• eine Erhöhung der Aschebeladung des Partikelfilters (PF) zu dem zweiten, auf den ersten Zeitpunkt (t1 ) folgenden Zeitpunkt (t4) festzustellen, wenn die Abweichung zwischen der tatsächlichen Regenerationsgröße (tr1 , tr4) und der modellierten Regenerationsgröße (mr1 , mr4) zum zweiten Zeitpunkt (t4) größer ist als zum ersten Zeitpunkt (t1 ).
7. Messvorrichtung (MV) nach Anspruch 2, 3, 4, 5, oder 6, wobei die
Messvorrichtung (MV) eingerichtet ist,
• zu zumindest drei Zeitpunkten (t1 , t2, t3, t4) jeweils eine
tatsächliche Regenerationsgröße (tr1 , tr2, tr3, tr4) und eine modellierte Regenerationsgröße (mr1 , mr2, mr3, mr4) zu ermitteln, und
• eine Erhöhung der Aschebeladung des Partikelfilters (PF)
festzustellen, wenn eine über jeweils zumindest zwei Zeitpunkte (t1 , t2; t3, t4) aggregierte Abweichung zwischen der tatsächlichen Regenerationsgröße (tr1 , tr2; tr3, tr4) und der modellierten Regenerationsgröße (mr1 , mr2; mr3, mr4) zu einem späteren Zeitpunkt (t3, t4) größer ist als zu einem im Vergleich zum späteren Zeitpunkt (t3, t4) früheren Zeitpunkt (t1 , t2).
8. Messvorrichtung (MV) Anspruch 1 , wobei die Messvorrichtung (MV) eingerichtet ist,
• mittels des Drucksensors (DS) eine für die Beladung des
Partikelfilters (PF) charakteristische Beladungsgröße (x) zu bestimmen,
• bei Erreichen oder Überschreiten eines ersten
Schwellwerts (os) für die Beladungsgröße, mittels einer Motor- Steuereinheit (DME) den Regenerationsvorgang zu starten,
• bei Erreichen oder Unterschreiten eines zweiten
Schwellwerts (us) für die Beladungsgröße, mittels der Motor- Steuereinheit (DME) den Regenerationsvorgang zu beenden, und
• die Aschebeladung des Partikelfilters (PF) in Abhängigkeit von einer zeitlichen Dauer (td) des Regenerationsvorgangs zu bestimmen.
9. Messvorrichtung (MV) nach Anspruch 8, wobei der
Regenerationsvorgang aus zumindest einer
Regenerationsphase (rp1 , rp2, rp3) besteht, und die Messvorrichtung (MV) eingerichtet ist,
• nach Abschluss der Regenerationsphase (rp1 , rp2) mittels des Drucksensors (DS) die Beladungsgröße (x) zu bestimmen, und
• eine weitere Regenerationsphase (rp2, rp3) zu starten, wenn die Beladungsgröße (x) den zweiten Schwellwert (us) noch nicht erreicht oder unterschreitet.
10. Messverfahren zum Ermitteln einer Aschebeladung eines
Partikelfilters (PF) für einen Verbrennungsmotor (VM) eines
Kraftfahrzeugs, wobei
• ein Regenerationsvorgang des Partikelfilters (PF) derart
durchgeführt wird, dass nach Abschluss des
Regenerationsvorgangs eine vorgegebene, minimale Rußbeladung im Partikelfilter verbleibt, und
• das Messverfahren die folgenden Schritte umfasst:
• Ermitteln einer für einen Beladungs-Abbrand bei dem Regenerationsvorgang des Partikelfilters (PF) charakteristische tatsächliche Regenerationsgröße (tr), und
• Bestimmen der Aschebeladung des Partikelfilters (PF) in Abhängigkeit von der Regenerationsgröße (tr) und einer für die zeitliche Dauer (td) des Regenerationsvorgangs charakteristischen Größe.
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