DE10154261A1 - Verfahren zur Bestimmung der Beladung eines Teilchenfilters im Abgasweg eines Motors - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung der Beladung eines Teilchenfilters im Abgasweg eines MotorsInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Bestimmung der Beladung eines Teilchenfilters (16) im Abgasweg einer Brennkraftmaschine (10) wird die Filterregeneration durch Bestimmung des Anteils der Filterladung optimiert, der durch angesammelte Asche gebildet wird. Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die Aschebeladung durch Aufzeichnung des geringsten Wertes der DPF-Beladung in einem Zeit- oder Entfernungsintervall bestimmt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine Abschätzung der Ladungsmenge vorgenommen, die bei jedem von mehreren DPF-Regenerationsvorgängen zurückbleibt; die unmittelbar nach einem Regenerationsvorgang zurückbleibende Beladung entspricht der im DPF angesammelten Menge an Asche. Die DPF-Beladungsabschätzung wird unter Verwendung von Gleichungen für laminare oder turbulente Strömung in Rohren durchgeführt. Diese Gleichungen stellen einen linearen oder quadratischen Zusammenhang zwischen dem Fluss durch den DPF und dem Druckabfall über diesen her.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ab
schätzung der sich durch Teilchenansammlung ergebenden Bela
dung eines Teilchenfilters im Abgasweg eines Motors, insbe
sondere ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung der Bela
dung mit einer Abschätzung des Aschegehaltes im Filter.
Teilchenfilter werden in den Abgassystemen von Brennkraftma
schinen - insbesondere von Dieselmotoren ("Dieselteilchen
filter DPF") - verwendet, um die primär aus kohlenstoffba
siertem Material bestehende Teilchenmaterie aufzufangen und
zu entfernen. Bei der Passage der Motorabgase durch den DPF
werden die Teilchen im Filter aufgefangen und im Laufe der
Zeit dort akkumuliert. Dies führt zu einem Anstieg des Strö
mungswiderstandes für den Abgasfluss durch den DPF und daher
zu einem Anstieg des Gegendrucks zum Motor. Dieser Anstieg
des Gegendrucks hat nachteilige Auswirkungen auf den Motor
betrieb und insbesondere auf den Kraftstoffverbrauch. Um den
Gegendruck auf akzeptable Werte zu senken, wird der DPF pe
riodisch durch Abbrennen der angesammelten Teilchen gerei
nigt, von denen die meisten brennbar sind.
Der DPF sollte jedoch aus mehreren Gründen sparsam regene
riert werden. Zunächst steigt die Filtereffizienz des DPF
mit zunehmender Teilchenbeladung. Zweitens muss, um die Re
generation zu bewirken, die Abgastemperatur auf Werte ober
halb der während des normalen Motorbetriebs erreichten Werte
erhöht werden, wodurch die Regeneration zu einem erhöhten
Kraftstoffverbrauch führt. Drittens ist die Regeneration am
effizientesten, wenn die Teilchenbeladung ausreichend hoch
und über den Filter hinweg homogen ist.
Es gibt eine Reihe von herkömmlichen Verfahren, die Abgas
temperatur auf das benötigte Niveau (zum Beispiel oberhalb
von 450°C) zu erhöhen, um die Regeneration auszulösen. Unab
hängig von dem zur Erhöhung der Abgastemperatur eingesetzten
Verfahren ist es notwendig, die Beladung des DPF abzuschät
zen, so dass die Regenerationsvorgänge in optimalen Inter
vallen gestartet werden. Die DPF-Beladung kann aus Referenz
werten abgeleitet werden, die von den Motorbetriebsbedingun
gen abhängen, oder die Beladung kann auf direkten Wege ge
messen werden durch Erfassen des Abgasdruckes stromaufwärts
und stromabwärts des DPF und Lösen einer Gleichung, welche
die Beziehung zwischen dem Massenfluss durch den DPF und den
erfassten Drücken beschreibt. Die in dieser Gleichung ver
wendete effektive Verengung ("restriction") stellt die Ab
hängigkeit zu der im DPF angesammelten Ladung her. Indem zu
nächst die Gleichung für die effektive Verengung und dann
die die effektive Verengung beschreibende Gleichung für die
Beladung gelöst wird, kann die Beladung des DPF schließlich
abgeschätzt werden.
Bei bekannten Techniken zur Abschätzung der DPF-Beladung
wird jedoch die Ansammlung inerter Teilchenmassen wie etwa
Asche im DPF nicht in Betracht gezogen. Asche trägt zu dem
vom Motor erfahrenen Gegendruck und zum Druckabfall über den
DPF bei, obwohl diese den DPF während der Regeneration nicht
gefährdet, da diese nicht zu der während des Regenerations
prozesses auftretenden exothermen Reaktion beiträgt. Es wäre
daher sehr wünschenswert, zwischen der im DPF angesammelten
Asche und der durch die im DPF angesammelten Kohleteilchen
verursachten Beladung zu unterscheiden. Mit der vorliegenden
Erfindung soll diesbezüglich Abhilfe geschaffen werden.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein verbessertes Verfah
ren zur Bestimmung der Beladung eines Teilchenfilters (im
Folgenden wird stellvertretend von einem Dieselteilchenfil
ter DPF gesprochen) bereitgestellt, welches eine Abschätzung
derjenigen Beladung enthält, die inertem Material - wie etwa
Asche - zuzuschreiben ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die im DPF angesammel
te Menge inerten Materials bestimmt durch Detektion des En
des eines DPF-Regenerationsvorganges und anschließende Be
stimmung der dann noch existierenden DPF-Beladung, welche
als durch die inerten Teilchen erzeugt angenommen wird. Der
Endpunkt des Regenerationsvorganges kann bestimmt werden
durch Erfassung der Temperatur des durch den Filter fließen
den Abgases oder durch Bestimmung der Änderungsrate der DPF-
Beladung. Die verbleibende Beladung im DPF repräsentiert
inertes Material und kann bestimmt werden durch Erfassung
des Druckabfalls über den DPF unmittelbar nach dem Ende des
Regenerationsvorganges. Vorzugsweise wird die Gegendrucklast
im DPF über eine Reihe von Regenerationsvorgängen gemessen,
und die Beladung an inerten Teilchen wird als der kleinste
Beladungswert angenommen, der über sämtliche Regenerations
vorgänge festgestellt wurde.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren
zur Abschätzung der Menge der inerten Partikelbeladung im
DPF bereitgestellt, welches die Bestimmung der gesamten DPF-
Beladung über einen vorgewählten Zeitraum oder ein Distanz
intervall sowie die Auswahl des kleinsten Beladungswertes
als der inerten Partikelbeladung zuschreibbar umfasst. Das
Verfahren wird vorzugsweise realisiert durch Speicherung von
nur zwei Zeit/Beladungs- oder Entfernung/Beladungspaaren, um
eine Speicherung der gesamten Menge an DPF-Beladungsdaten
über den gesamten vorgewählten Zeitraum oder das Entfer
nungsintervall zu vermeiden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die
DPF-Beladung unter Verwendung von Gleichungen abgeschätzt,
die eine laminare oder turbulente Strömung in Rohren be
schreiben und durch die eine Beziehung zwischen dem Massen
fluss durch den DPF und dem hierüber stattfindenden Druckab
fall hergestellt wird.
Dementsprechend besteht eine vorrangige Aufgabe der vorlie
genden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zur Be
stimmung der Beladung eines DPF bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein wie
vorstehend beschriebenes Verfahren bereitzustellen, welches
denjenigen Anteil der DPF-Beladung abschätzt, der durch
inerte Teilchen wie etwa Asche im DPF erzeugt wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstel
lung eines wie vorstehend beschriebenen Verfahrens, welches
die DPF-Beladung durch Erfassung des Druckabfalls über den
DPF und anschließende Lösung von Gleichungen bestimmt, die
die laminare oder turbulente Strömung durch den DPF be
schreiben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei
spielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines turbogeladenen
Dieselmotors und des zugehörigen Abgassystems mit
einem DPF;
Fig. 2 einen vereinfachten Längsschnitt einer Form eines
DPF aus Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, die jedoch eine al
ternative Form eines DPF zeigt.
Gemäß Fig. 1 ist ein Dieselmotor 10 mit einem Turbolader 12
ausgerüstet, welcher eine Abgasleitung 14 aufweist, die mit
einem In-Line-Dieselteilchenfilter 16 (DPF) ausgestattet
ist. Der DPF 16 kann derart betrieben werden, dass Teilchen
materie, die in dem vom Motor 10 produzierten Abgas enthal
ten ist, ausgefiltert und hierdurch entfernt wird. Ein Teil
des Abgases wird durch ein optionales EGR-Ventil 18 und ei
nen EGR-Kühler 20 zum Einlasskrümmer 22 des Motors rückge
führt. Zwischen dem Turbolader 12 und dem Einlasskrümmer 22
ist ein Zwischenkühler 24 vorgesehen. Zahlreiche in Fig. 1
dargestellte Temperatur- und Druckparameter werden durch
entsprechende Sensoren erfasst, die für die Regelungsstrate
gie des Motors 10 und zur Optimierung der Regenerationsin
tervalle des DPF 16 verwendet werden. Es sei darauf hinge
wiesen, dass die Erfindung hier zwar in Verbindung mit einem
Dieselmotor beschrieben wird, das erfindungsgemäße Verfahren
jedoch vorteilhaft auch mit anderen Arten von Motoren - wie
zum Beispiel einem Benzinmotor mit Direktinjektion - einge
setzt werden kann.
Eine mit der Bezugsziffer 16a bezeichnete Form eines DPF ist
in Fig. 2 gezeigt und enthält einen Filter 26, der inner
halb einer äußeren zylindrischen Röhre 28 mit zugespitzten
Enden, die In-Line mit der Abgasleitung 14 verbunden sind,
untergebracht ist. Um den DPF 16 und dessen Beladung zu
überwachen, wird die Temperatur des Abgases stromaufwärts
und stromabwärts des DPF 16 durch ein Paar von Temperatur
sensoren 30, 32 gemessen, die entsprechende Temperatursigna
le TupDPF, TdnDPF erzeugen. In ähnlicher Weise wird der Druck
des Abgases stromaufwärts und stromabwärts durch ein Paar
entsprechender Drucksensoren 34, 36 gemessen, die stromauf
wärts beziehungsweise stromabwärts des DPF 16 in der Abgas
leitung 14 angeordnet sind und entsprechende Drucksignale
PupCAT, PdnDPF erzeugen. Die Verwendung zweier Drucksenso
ren 34, 36 erlaubt die Bestimmung des zwischen ihnen herr
schenden Differenzdruckes, welcher als Δpmeasured bezeichnet
wird. Weiterhin ist ein Massenflusssensor (MAF) 38 zur Über
wachung des DPF 16 und seiner Beladung erforderlich, welcher
ein Massenflusssignal Wci erzeugt.
Eine alternative, mit der Bezugsziffer 16b bezeichnete Form
eines DPF ist in Fig. 3 gezeigt, bei der ein Oxidationska
talysator 40 innerhalb des DPF-Gehäuses 28 stromaufwärts und
beabstandet vom DPF 26 angeordnet ist. Bei dieser Ausgestal
tung sind die Sensoren 34, 36 und 38 in den zugespitzten Ab
schnitten des DPF 16b und nicht in der Abgasleitung 14 ange
ordnet. Außerdem ist der Temperatursensor 30 in einer Lücke
zwischen dem Filter 26 und dem Katalysator 40 positioniert,
um die Temperatur des Gases zu erfassen, nachdem es den Ka
talysator 40 passiert hat, jedoch bevor es den DPF 26 er
reicht. Ein zusätzlicher Drucksensor 42 ist ferner im Spalt
zwischen dem Katalysator 40 und dem DPF 26 angeordnet, um
den Druck PupDPF zu bestimmen. Es sollte jedoch beachtet wer
den, dass auf diesen Sensor verzichtet werden kann, wenn der
Druckabfall über den Katalysator 40 berechnet wird.
Die Verwendung der vorstehend beschriebenen Sensoren für die
Temperatur, den Druck und den Luftmassenfluss erlaubt die
Bestimmung der DPF-Beladung. Diese Bestimmung basiert auf
der funktionalen Beziehung zwischen der DPF-Ladung und der
effektiven Fläche des DPF sowie der Verwendung von experi
mentell ermittelten Kalibrierungsfaktoren, die in Kombinati
on mit einer Ventilgleichung für ein nicht-kritisches Fluss
regime des Abgasmassenflusses durch den DPF 16 angewendet
werden. Der Effekt der DPF-Ladung auf den Fluss durch das
Abgasrohr 14 kann in Form eines Ventils modelliert werden,
welches sich mit anwachsender Beladung langsam schließt.
Diese Ventilgleichung, welche den Fluss durch eine Öffnung
beschreibt, ist im Stand der Technik wohlbekannt und be
schreibt den Massenfluss durch
WDPF = [A (lDPF)PupDPF/(RTupDPF)1/2] ×
{(2γ/γ-1)[(PdnDPF/PupDPF)2/ γ - (PdnDPF/PupDPF)( γ +1)/ γ]}1/2
Dabei ist A die effektive Fläche, die als Funktion der DPF-
Kohlenstoffbeladung modelliert wird; R ist die Gaskonstante;
γ ist das Verhältnis der spezifischen Wärmekonstanten und die
Drücke und Temperaturen haben die vorstehend erläuterte Be
deutung. Bei einem Motorbetrieb im stationären Zustand ist
der Fluss WDPF durch den DPF gegeben durch die Summe des Luft
massenflusses Wcp und des Kraftstoffflusses Wf, welche beide
bekannt sind. Die obige Gleichung kann dann nach A(lDPF) auf
gelöst werden:
A(lDPF) = [(Wci + Wf)/PupDPF](RTupDPF)1/2 ×
{(2γ/y-1)[(PdnDPF/PupDPF)2/ γ - (PdnDPF/PupDPF)( γ +1)/ γ]}-1/2
Die effektive Fläche A(lDPF) kann als Exponentialfunktion der
Beladung lDPF oder als Polynom erster oder zweiter Ordnung mo
delliert werden. Für alle drei Funktionen können die Koeffi
zienten experimentell leicht bestimmt werden. Alle diese
Funktionen können leicht nach der Ladung aufgelöst werden,
so dass ein expliziter Ausdruck für die DPF-Beladung in
(g/l) erhalten wird.
Eine detailliertere Erklärung der Abschätzung der DPF-
Beladung unter Verwendung der obigen Öffnungsgleichung zur
Modellierung des Flusses durch den DPF wird in der
EP 1 081 347 A1 (Europäische Patentanmeldung Nr. 99 117 366)
mit dem Titel "Method to Determine The Amount of Diesel Par
ticulant Accumulated in a DPF" beschrieben, welche durch Be
zugnahme vollständig in den vorliegenden Text aufgenommen
wird.
Im Gegensatz zu dem vorstehend erwähnten Verfahren zur Be
stimmung der DPF-Beladung unter Verwendung der Öffnungsglei
chung sowie abhängig von der Geometrie des DPF und seiner
Sensoren kann es effizienter sein, Gleichungen zu verwenden,
die eine laminare oder turbulente Strömung in Röhren be
schreiben, um die Beziehung zwischen dem Massenfluss durch
den DPF 16 und dem hierüber herrschenden Druckabfall darzu
stellen. Wie nachstehend beschrieben wird, werden Gleichun
gen zur Herstellung einer linearen oder quadratischen Bezie
hung zwischen dem Fluss durch den DPF 16 und dem darüber
herrschenden Druckabfall abgeleitet. Um die Gleichungen für
laminare oder turbulente Strömungen herzuleiten, werden die
folgenden Notationen verwendet:
Für den laminaren Fluss wird die Hagen-Poiseuillesche Glei
chung verwendet, die den volumetrischen Fluss V durch eine
Röhre mit dem Druckabfall Δp in Beziehung setzt:
wobei d der Durchmesser der Röhre, L ihre Länge und η die
Viskosität der Flüssigkeit ist. Der Druckabfall ist daher
eine lineare Funktion des Flusses (unter der Annahme, dass η
konstant ist):
(2) Δp = c1V.
Wenn die Reynoldszahl, die dem Fluss durch eine Röhre zuge
ordnet ist, oberhalb 2320 ist, ist der Fluss nicht länger
laminar, sondern turbulent. Für einen turbulenten Fluss
hängt der Druckabfall quadratisch vom volumetrischen Fluss
ab:
(3) ΔP = c2V2
wobei der Koeffizient von der Reynoldszahl und der Rauheit
der Wände abhängt.
Dieselteilchenfilter bestehen nicht nur aus einer Röhre,
sondern aus einer sehr großen Anzahl paralleler Röhren, wo
bei die Abgasströmung die Wände zwischen den Röhren, welche
zum Motor hin offen sind, und jene, welche zum Abgasrohr hin
offen sind, passieren muss. Um all diesen Phänomenen Rech
nung zu tragen, werden die Gleichungen (2) und (3) kombi
niert:
(4) Δp = c0 + c1V + c2V2
Damit die verbleibende Ableitung allgemein gehalten bleibt,
wird die Funktion fDPF (V) eingeführt, um die rechte Seite von
irgendeiner der Gleichungen (2), (3) oder (4) zu repräsen
tieren. Daher ist
(5) ΔpDPF = PupDPF - PdnDPF = fDPF(VDPF)
Die Koeffizienten in dem Ausdruck (2), (3) oder (4) müssen
an einem auf ein bekanntes Ladungsniveau ("nominale Ladung")
beladenen DPF mit Flussmessungen kalibriert werden. Mit der
Dichte
(6) ρ = p / RT
worin R die Gaskonstante, T die Temperatur und p der Druck
ist, kann der volumetrische Fluss ersetzt werden durch den
Massenfluss W:
(7) V = (RT/p) W
Dieses ist eine gültige Approximation, da der Druck und die
Temperatur sich entlang des DPF nicht ausgeprägt ändern.
Um der Verstopfung durch Teilchenmaterie, die sich schritt
weise im DPF ansammelt, Rechnung zu tragen, wird eine effek
tive Verengung ADPF eingeführt. ADPF(lDPF) ist eine Funktion der
DPF-Beladung lDPF; ADPF wird normalisiert in dem Sinne, dass
diese für den nominal geladenen DPF gleich 1 ist und größer
als 1 für einen darüber hinaus geladenen DPF. Für ADPF kann
eine Exponentialfunktion verwendet werden:
(8) ADPF(lDPF) = exp(-c3 lDPF)
Alternativ kann irgendein anderer Ausdruck verwendet werden,
welcher einfach nach lDPF aufgelöst werden kann, wie etwa ein
Polynom erster oder zweiter Ordnung.
Mit der effektiven Verengung und der Gleichung (7) wird aus
dem Ausdruck (4) für den Druckabfall:
(9) ΔpDPF = ADPF(lDPF) fDPF(RTDPFWDPF/PDPF)
Diese Gleichung kann nach der effektiven Verengung aufgelöst
werden:
(10) ADPF(lDPF) ΔpDPF / (fDPF(RTDPFWDPF/PDPF)),
welche ihrerseits nach der DPF-Beladung aufgelöst werden
kann:
(11) lDPF = -l/c3 ln{ADPF(lDPF)
Die Temperatur TDPF, die für die Konversion von dem volumetri
schen zum Massenfluss verwendet wird, kann entweder die Tem
peratur TupDPF stromaufwärts des DPF, die Temperatur TdnDPF
stromabwärts oder der Mittelwert dieser beiden Temperaturen
sein, je nachdem, welche Sensoren verfügbar sind. Solange
keine Regeneration des DPF stattfindet, sollten TupDPF und
TdnDPF gleich groß sein. Dasselbe kann für den absoluten
Druck PDPF gesagt werden. Da jedoch (aus Gründen der Genauig
keit) der Druckabfall ΔpDPF gemessen wird, wird PDPF bevorzugt
auf einem der folgenden Wege berechnet:
PDFP = PupDPF - ΔpDPF/2
PDFP = PdnDPF + ΔpDPF/2
Alternativ kann der Druck PdnDPF stromabwärts des DPF basie
rend auf dem Fluss WDPF und der Temperatur TdnDPF abgeschätzt
werden.
Das mit der Gleichung (11) abgeschätzte DPF-Ladungssignal
kann durch Verwendung eines langsamen Tiefpassfilters nach
verarbeitet werden, welcher nur dann aufgefrischt wird, wenn
entweder der Massenfluss durch den DPF oder der Druckabfall
über diesen eine bestimmte Schwelle überschreitet.
Wie vorstehend diskutiert, wird der DPF 16 durch Erhöhen der
Temperatur des Abgases auf ein Niveau, das zum Verbrennen
der brennbaren Partikel ausreicht, die sich in dem DPF ange
sammelt haben, periodisch regeneriert. Typischerweise ent
halten diese brennbaren Partikel Kohlenstoff. Zusätzlich zu
Kohlenstoffteilchen fängt der DPF jedoch gleichermaßen
Motorabrieb, Öl und Kraftstoffadditive auf. Obwohl ein Groß
teil der Teilchenmaterie während des Regenerationsprozesses
in gasförmige Stoffe überführt und daher aus dem DPF ent
fernt wird, gibt es einen bestimmten Anteil, welcher inert
ist und nicht verbrannt werden kann. Dieses unverbrannte Ma
terial verbleibt im DPF in Form von Asche. Die im DPF aufge
fangene Asche sammelt sich im Laufe der Zeit an und trägt
zum Druckabfall über den DPF bei, obwohl diese nicht Teil
der Kohlenstoffteilchenbeladung ist, d. h. der Beladung, die
für einen Beitrag zur exothermen Reaktion während des DPF-
Regenerationsprozesses verfügbar ist.
Um die wahre DPF-Beladung genau zu bestimmen, d. h. denjeni
gen Anteil der gesamten Beladung, welcher während der Rege
neration durch Verbrennung entfernt werden kann, ist es er
forderlich, die Menge an Asche zu bestimmen, die sich im DPF
angesammelt hat. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der
Endpunkt eines Regenerationsvorganges detektiert und es wird
eine Bestimmung der DPF-Beladung zu diesem Zeitpunkt vorge
nommen. Die verbleibende DPF-Beladung nach dem Endpunkt des
Regenerationsvorganges wird dann als Asche angenommen. Jede
Regeneration des DPF ist nicht notwendigerweise immer voll
ständig. Mit anderen Worten kann das Ausmaß der Regeneration
des DPF von Vorgang zu Vorgang variieren. Dementsprechend
wird der auf die vorstehend beschriebene Weise erhaltene Ab
schätzungswert der Ascheladung bevorzugt über mehrere Rege
nerationsvorgänge gefiltert. Wenn die Beladung nach aufein
anderfolgenden Regenerationsvorgängen abgeschätzt wird, ist
es besonders wichtig, das exakte Ende des Regenerationsvor
ganges zu detektieren. Dies kann zum einen erreicht werden
durch Überwachung der Regeneration selbst. Die Regeneration
kann durch eine Erfassung der Temperatur des DPF-Einlasses
erkannt werden. Eine exotherme Reaktion offenbart sich durch
eine Energieunausgewogenheit oder dadurch, dass die Steigung
des gefilterten DPF-Ladungssignals negativ wird. Wenn die
exotherme Reaktion vollständig ist oder die Änderung der
DPF-Ladung wieder positiv zu werden beginnt, kann angenommen
werden, dass der Regenerationsvorgang vorüber ist und dass
die verbleibende DPF-Beladung Asche ist.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er
findung, welche nicht direkt abhängig von der Detektion von
Regenerationsvorgängen ist, wird der kleinste Wert der DPF-
Beladung über ein Zeitintervall tash, zum Beispiel 50 Stunden
Motorbetrieb, aufgezeichnet, und der kleinste während dieses
Intervalls detektierte Wert der DPF-Beladung wird als Menge
der angesammelten Asche angenommen. Es sei jedoch darauf
hingewiesen, dass es geeigneter sein kann, das Intervall
über die vom Fahrzeug zurückgelegte Distanz als über die
Zeit zu messen. Um zu vermeiden, dass das gesamte DPF-
Ladungssignal für das vollständige Zeitintervall tash gespei
chert werden muss, werden für das Verfahren gemäß der vor
liegenden Erfindung vorzugsweise nur zwei gespeicherte Zeit-/Be
ladungspaare verwendet. Ein geeigneter Algorithmus zur
Ausführung dieser Abschätzungstechnik für die Ascheladung
wird nachfolgend dargestellt:
Die in ash_t2 gespeicherte Aschemenge (Minimalwert über das
vergangene tash/2-Intervall) wird mit dem aktuellen Wert der
gefilterten DPF-Beladung lDPF,filtered verglichen. Falls lDPF,filtered
kleiner ist, wird der gespeicherte Wert aufgefrischt und der
aktuelle Wert der Motorbetriebsstunden wird in t2 gespei
chert. Falls der neue Wert kleiner als der in ash_t1 gespei
cherte Wert ist (minimaler Wert über das gesamte tneh-
Intervall), wird dieser ebenso aufgefrischt. Falls der in
ash_t2 gespeicherte Wert über eine tash/2 überschreitende
Zeitdauer sich nicht geändert hat oder derjenige in ash_t1
nicht für eine tash überschreitende Zeitdauer, wird der alte
kleine Wert in ash_t1 durch den neuen, größeren Wert aus
ash_t2 ersetzt. Die abgeschätzte Menge an aufgefangener
Asche lDPF,ash ist durch den in ash_t1 gespeicherten Wert gege
ben, das heißt den kleineren der beiden Werte.
Der Wert der im DPF angesammelten Kohlenstoffbeladung kann
dann berechnet werden als
lDPF,Kohlenstoff = lDPF, filtered - lDPF,ash
Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird die erfin
dungsgemäße Aufgabe gelöst, und zwar in einer besonders ef
fektiven und ökonomischen Weise.
Claims (11)
1. Verfahren zur Abschätzung der Menge an in einem Teil
chenfilter (16, 16a, 16b) des Abgasweges (14) einer
Brennkraftmaschine (10) angesammeltem inerten Material,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- A) Regeneration des Filters durch Erhöhung der Tempera tur des in den Filter eintretenden Abgases auf ein Niveau, das ausreicht, die im Filter aufgefangenen und eine Gegendrucklast darstellenden, verbrennbaren Teilchen zu entzünden;
- B) Detektion des Endpunktes von Schritt (A);
- C) nach Abschluss des Schrittes (B): Bestimmung der verbleibenden Ladung im Teilchenfilter, wobei die verbleibende Ladung zu der angesammelten Menge des genannten inerten Materials im Filter in Beziehung steht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
Schritt (B) durch Erfassung einer Änderung der Tempera
tur des durch den Filter (16, 16a, 16b) fließenden Abga
ses ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, dass Schritt (C) durch Messung des Druckabfalls
über den Filter (16, 16a, 16b) ausgeführt wird, nachdem
der genannte Endpunkt in Schritt (B) detektiert wurde.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, dass Schritt (B) durch Bestimmung der Än
derungsrate der genannten gemessenen Gegendrucklast aus
geführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeich
net durch eine sukzessive Wiederholung der Schrit
te (A)-(C), wobei Schritt (C) die Erfassung der mini
malen Menge der verbleibenden Ladung enthält, welche
über die sukzessive wiederholten Schritte bestimmt wur
de.
6. Verfahren zur Bestimmung der Menge an inertem, unver
brennbarem Material, welches sich in einem Teilchenfil
ter (16, 16a, 16b) für den Abgasweg (14) einer Brenn
kraftmaschine (10) angesammelt hat, gekennzeichnet durch
die folgenden Schritte:
- A) wiederholte Messung der Gegendrucklast in dem Filter über ein vorgewähltes Intervall, wobei die Gegen drucklast aus der Ablagerung und Ansammlung sowohl brennbarer als auch der genannten inerten Materiali en im Filter resultiert, wobei die Größe der genann ten Gegendrucklast im Laufe der Zeit variiert, was teilweise ein Ergebnis einer periodischen Regenera tion des genannten Filters ist;
- B) Bestimmung der kleinsten in Schritt (A) über das ge nannte Intervall gemessenen Gegendrucklast, wobei die genannte kleinste bestimmte Gegendrucklast mit der angesammelten Menge an inertem Material in Be ziehung steht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
Schritt (B) enthält:
Speicherung wenigstens einiger der in Schritt (A) gemessenen Lasten in einem Speicher, und
Auffrischen des genannten Speichers zu jedem Zeit punkt, zu dem eine in Schritt (A) gemessene Last ge ringer als die aktuell im genannten Speicher gespei cherte Last ist, wodurch der Speicher die Speiche rung des kleinsten Wertes der Last, die in Schritt (A) während des genannten Intervalls be stimmt wurde, aufrechterhält.
Speicherung wenigstens einiger der in Schritt (A) gemessenen Lasten in einem Speicher, und
Auffrischen des genannten Speichers zu jedem Zeit punkt, zu dem eine in Schritt (A) gemessene Last ge ringer als die aktuell im genannten Speicher gespei cherte Last ist, wodurch der Speicher die Speiche rung des kleinsten Wertes der Last, die in Schritt (A) während des genannten Intervalls be stimmt wurde, aufrechterhält.
8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den
Schritt der Aufzeichnung der Zeit während jener Zeit
punkte, zu denen der Speicher aufgefrischt wird.
9. Verfahren zur Bestimmung der Beladung eines Teilchenfil
ters (16, 16a, 16b) für eine Brennkraftmaschine (10),
die aus der Ansammlung von unverbrennbaren Teilchen im
genannten Filter über ein vorgewähltes Intervall resul
tiert, wobei die gesamte Beladung im genannten Filter
sowohl unverbrennbare als auch brennbare Teilchen ent
hält, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- A) Bestimmung des Wertes der Beladung in dem Filter zu einem ersten Zeitpunkt während des genannten vorge wählten Intervalls;
- B) Speicherung des in Schritt (A) bestimmten Wertes in einem Speicher;
- C) Bestimmung des Wertes der Beladung im genannten Fil ter zu jedem von mehreren Zeitpunkten während des genannten Intervalls nach dem genannten ersten Zeit punkt;
- D) Vergleich der in Schritt (C) bestimmten Werte mit dem in Schritt (B) gespeicherten Wert; und
- E) Auffrischen des genannten Speichers basierend auf dem in Schritt (D) durchgeführten Vergleich, wobei der im Speicher gespeicherte Wert am Ende des Inter valls die genannte Beladung an unverbrennbaren Teil chen repräsentiert.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
Schritt (E) nur dann ausgeführt wird, wenn der in
Schritt (D) ausgeführte Vergleich anzeigt, dass der zu
einem nachfolgenden Zeitpunkt bestimmte Wert der Bela
dung geringer ist als ein zuvor gespeicherter Beladungs
wert.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch
den Schritt der Speicherung eines Wertes der Motorbe
triebszeit zu jedem Zeitpunkt, zu dem der genannte Spei
cher aufgefrischt wird.
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