DE102014111026A1

DE102014111026A1 - Diagnosesystem eines Temperaturregelkreises für eine Integration einer ereignisbasierten Abweichung

Info

Publication number: DE102014111026A1
Application number: DE201410111026
Authority: DE
Inventors: Vincent J. Tylutki; Benjamin Radke; Janean E. Kowalkowski
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2034-08-05
Also published as: US9074507B2; US20150040539A1; DE102014111026B4

Abstract

Ein Abgasbehandlungssystem weist einen Partikelfilter auf, um Partikelmaterial von hindurchströmendem Abgas zu sammeln. Ein Regenerationsmodul führt einen Regenerationsbetrieb aus, der den Partikelfilter regeneriert. Der Regenerationsbetrieb erzeugt ein exothermes Ereignis, das den Partikelfilter über eine Zieltemperatur heizt, die das Partikelmaterial verbrennt. Zumindest ein Temperatursensor ist benachbart dem Partikelfilter angeordnet, um zumindest eine Temperatur des Abgases zu ermitteln. Das Abgasbehandlungssystem weist ferner ein Temperaturdiagnosemodul auf, um ein Temperaturprofil des Partikelfilters auf Grundlage der Temperatur des Abgases zu ermitteln. Das Temperaturdiagnosemodul ermittelt ferner eine Temperaturabweichung des Partikelfilters auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Temperaturprofil und einer Zieltemperatur. Das Temperaturdiagnosemodul diagnostiziert den Regenerationsbetrieb auf Grundlage einer Mehrzahl von Temperaturabweichungen und einer geregelten Zeitperiode.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung betreffen ein Abgasbehandlungssystem eines Verbrennungsmotors und insbesondere ein Diagnosesystem, um einen Temperaturregelkreis eines Partikelfilterregenerationsprozesses zu überwachen.
HINTERGRUND
Abgas, das von einem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, stellt ein heterogenes Gemisch dar, das gasförmige Emissionen enthält, wie, ist jedoch nicht darauf beschränkt, Kohlenmonoxid (”CO”), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe und Stickoxide (”NOx”) wie auch Partikelmaterial, das Materialien in kondensierter Phase (Flüssigkeiten und Feststoffe) umfasst.
Ein Fahrzeug kann ein Abgasbehandlungssystem aufweisen, um das Abgas zu behandeln. Typische Abgasbehandlungssysteme weisen einen Partikelfilter (”PF”) auf, der ein PF-Substrat aufweist, das Partikelmaterial (beispielsweise Ruß) aus dem Abgas sammelt. Die Menge der Partikel, die von dem PF abgefangen werden, nimmt im Laufe der Zeit zu und kann bewirken, dass das PF-Substrat überladen wird. Es wird selektiv ein Regenerationsbetrieb durchgeführt, der zusätzliche Wärme stromaufwärts von dem PF einführt, um den Kohlenstoff und Ruß, die sich in dem PF Substrat angesammelt haben, zu verbrennen. Dementsprechend kann der PF für die weitere Verwendung gereinigt und regeneriert werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist ein Abgasbehandlungssystem einen Partikelfilter auf, um Partikelmaterial von hindurchströmendem Abgas zu sammeln. Ein Regenerationsmodul führt einen Regenerationsbetrieb aus, der den Partikelfilter regeneriert. Der Regenerationsbetrieb erzeugt ein exothermes Ereignis, das den Partikelfilter über eine Zieltemperatur erhitzt, die das Partikelmaterial verbrennt. Zumindest ein Temperatursensor ist benachbart dem Partikelfilter angeordnet, um zumindest eine Temperatur des Abgases zu ermitteln. Das Abgasbehandlungssystem weist ferner ein Temperaturdiagnosemodul auf, um ein Temperaturprofil des Partikelfilters auf Grundlage der Temperatur des Abgases zu ermitteln. Das Temperaturdiagnosemodul ermittelt ferner eine Temperaturabweichung des Partikelfilters auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Temperaturprofil und einer Zieltemperatur. Das Temperaturdiagnosemodul diagnostiziert den Regenerationsbetrieb auf Grundlage einer Mehrzahl von Temperaturabweichungen und einer gewählten Zeitperiode.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Hardwaresteuermodul, das einen Regenerationsbetrieb zur Regeneration eines Partikelfilters diagnostiziert, einen Speicher, um eine Mehrzahl von Zieltemperaturwerten zu speichern, die eine Verbrennungstemperatur angeben, die Ruß, der an dem Partikelfilter enthalten ist, verbrennt. Der Speicher speichert ferner zumindest einen Einlasstemperaturwert und zumindest einen Auslasstemperaturwert. Der Einlasstemperaturwert gibt die Temperatur an einem Einlass des Partikelfilters an. Der Auslasstemperaturwert gibt die Temperatur an einem Auslass des Partikelfilters an. Das Steuermodul weist ferner ein Temperaturdiagnosemodul in elektrischer Kommunikation mit dem Speicher auf. Das Temperaturdiagnosemodul ermittelt ein Temperaturprofil des Partikelfilters auf Grundlage einer Differenz zwischen der Auslasstemperatur und der Einlasstemperatur. Das Temperaturdiagnosemodul ermittelt ferner eine Temperaturabweichung des Partikelfilters auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Temperaturprofil und einer Zieltemperatur. Das Temperaturdiagnosemodul erzeugt ferner ein Diagnosesignal, das den Regenerationsbetrieb auf Grundlage einer Mehrzahl von Temperaturabweichungen und einer gewählten Zeitperiode diagnostiziert.
Bei einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Regenerationsbetriebes zur Regeneration eines Partikelfilters, dass ein exothermes Ereignis ausgeführt wird, um den Partikelfilter über eine Zieltemperatur zu erhitzen, die darin enthaltenes Partikelmaterial verbrennt. Das Verfahren umfasst ferner ein Ermitteln eines Temperaturprofils des Partikelfilters und ein Ermitteln einer Temperaturabweichung des Partikelfilters in Bezug auf die Zieltemperatur. Die Temperaturabweichung wird auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Temperaturprofil und einer Zieltemperatur ermittelt. Das Verfahren umfasst ferner ein Erzeugen eines Diagnosesignals, das den Regenerationsbetrieb auf Grundlage einer Mehrzahl von Temperaturabweichungen und einer gewählten Zeitperiode diagnostiziert.
Verschiedene Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Merkmale und Einzelheiten werden nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen deutlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
1 ein schematisches Diagramm eines Abgasbehandlungssystems gemäß beispielhafter Ausführungsformen ist;
2 ein Blockdiagramm ist, das ein Steuermodul, das einen Temperaturregelkreis eines Partikelfilterregenerationsbetriebs diagnostiziert, gemäß beispielhafter Ausführungsformen zeigt; und
3 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zur Diagnose eines Temperaturregelkreises eines Partikelfilterregenerationsbetriebs gemäß beispielhafter Ausführungsformen zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Es versteht sich, dass in den gesamten Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen. So wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck ”Modul” auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, einen kombinatorischen logischen Schaltkreis und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Das Hardware-Modul kann einen Mikrocontroller aufweisen, wie für den Fachmann zu verstehen sei. Bei Softwareimplementierung kann ein Modul in einem Speicher als ein nichtflüchtiges maschinenlesbares Speichermedium ausgeführt sein, das durch eine Verarbeitungsschaltung auslesbar ist und Anweisungen zur Ausführung durch die Verarbeitungsschaltung zur Ausführung eines Verfahrens speichert.
Unter Bezugnahme auf 1 ist nun ein Abgasbehandlungssystem 10 eines Verbrennungs-(IC)-Motors 12 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht. Der Motor 12 kann, ist aber nicht darauf beschränkt, einen Dieselmotor, einen Benzinmotor und einen Motor mit homogener Kompressionszündung aufweisen. Darüber hinaus kann das Abgasbehandlungssystem 10, das hierin beschrieben ist, in einem der oben erwähnten Motorsysteme implementiert sein. Der Motor 12 weist mindestens einen Zylinder 13 auf, der Kraftstoff aufnimmt, und ist derart konfiguriert, um eine Ansaugluft 20 von einem Luftansaugdurchgang 22 aufzunehmen. Der Ansaugluftdurchgang 22 weist einen Ansaugluftmassenstrom-(MAF)-Sensor 24 zur Ermittlung einer Ansaugluftmasse (mAir) des Motors 12 auf. Bei einer Ausführungsform kann der Ansaugluftmassenstromsensor 24 entweder ein Flügelmesser oder ein Ansaugluftmassenstromsensor vom Heißdraht-Typ sein. Es ist jedoch klar, dass auch andere Typen von Sensoren verwendet werden können. Eine Abgasleitung 14 kann Abgas 15, das in Reaktion auf die Verbrennung des Kraftstoffs in dem Zylinder 13 erzeugt wird, transportieren. Die Abgasleitung 14 kann ein oder mehrere Segmente aufweisen, die eine oder mehrere Nachbehandlungsvorrichtungen des Abgasbehandlungssystems 10 enthalten, wie unten ausführlicher diskutiert ist.
Weiter Bezug nehmend auf 1 weist das Abgasbehandlungssystem 10 ferner eine erste Oxidationskatalysator-(”OC”-)Vorrichtung 30, eine Vorrichtung 32 für selektive katalytische Reduktion (”SCR”) und eine Partikelfiltervorrichtung (”PF”) 34 auf. Bei mindestens einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung ist der PF ein Dieselpartikelfilter. Es sei angemerkt, dass das Abgasbehandlungssystem 10 der vorliegenden Offenbarung verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren der in 1 gezeigten Nachbehandlungsvorrichtungen und/oder andere Nachbehandlungsvorrichtungen (z. B. Mager-NOx-Fänger) aufweisen kann und nicht auf das vorliegende Beispiel beschränkt ist.
Die OC-Vorrichtung 30 kann beispielsweise ein Durchströmsubstrat aus Metall- oder -Keramik-Monolith aufweisen, das in eine Schale oder einen Kanister aus rostfreiem Stahl mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 gepackt ist. Das Substrat kann eine daran angeordnete Oxidationskatalysatorverbindung aufweisen. Die Oxidationskatalysatorverbindung kann als ein Washcoat aufgetragen werden und kann Platingruppenmetalle enthalten, wie Platin (”Pt”), Palladium (”Pd”), Rhodium (”Rh”) oder andere geeignete oxidierende Katalysatoren oder Kombinationen daraus. Die OC-Vorrichtung 30 kann nicht verbrannte gasförmige und nicht flüchtige KW und CO behandeln, die oxidiert werden, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden.
Die SCR-Vorrichtung 32 kann stromabwärts von der OC-Vorrichtung 30 angeordnet sein. Die SCR-Vorrichtung 32 kann zum Beispiel ein Durchströmsubstrat aus einem Keramik- oder Metallmonolithen umfassen, das in eine Schale oder Kanister aus rostfreiem Stahl mit einem Einlass und einem Auslass, die mit der Abgasleitung 14 in Fluidverbindung stehen, untergebracht sein. Das Substrat kann eine darauf aufgebrachte SCR-Katalysatorzusammensetzung umfassen. Die SCR-Katalysatorzusammensetzung kann einen Zeolith sowie eine oder mehrere Unedelmetallkomponenten aufweisen, wie Eisen (”Fe”), Kobalt (”Co”), Kupfer (”Cu”) oder Vanadium (”V”), die effizient dazu dienen können, NOx-Bestandteile in dem Abgas 15 in der Anwesenheit eines Reduktionsmittels, wie Ammoniak, umzuwandeln.
Der PF 34 kann stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 32 angeordnet sein und filtert das Abgas 15 von Kohlenstoff und anderem Partikelmaterial. Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann der PF 34 unter Verwendung eines keramischen Substrats eines Abgasfilters mit Wandströmungsmonolith aufgebaut sein, der in eine intumeszente oder nicht intumeszente Matte (nicht gezeigt) gewickelt ist, die sich bei Erwärmung ausdehnt, wobei das Filtersubstrat gesichert und isoliert wird, das in einer starren wärmebeständigen Schale oder einem starren wärmebeständigen Kanister eingebaut ist, die/der einen Einlass und einen Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 aufweist. Es sei angemerkt, dass das keramische Substrat eines Abgasfilters mit Wandströmungsmonolith lediglich beispielhafter Natur ist, und dass der PF 30 andere Filtervorrichtungen aufweisen kann, wie gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern, etc.
Das Abgas 15, das in den PF 34 eintritt, wird durch poröse, sich benachbart erstreckende Wände getrieben, die Kohlenstoff und anderes Partikelmaterial aus dem Abgas 15 abfangen. Dementsprechend wird das Abgas 15 gefiltert, bevor es aus dem Fahrzeugauspuffrohr ausgetragen wird. Wenn Abgas 15 durch das Abgasbehandlungssystem 10 strömt, ist der PF 34 einem Druck über den Einlass und den Auslass ausgesetzt. Mindestens ein Drucksensor 33 (beispielsweise ein Deltadrucksensor) kann eine Druckdifferenz (d. h. ΔP) über den PF 34 ermitteln. Obwohl ein einzelner Deltadrucksensor 33 dargestellt ist, versteht es sich, dass eine Mehrzahl von Drucksensoren verwendet werden kann, um Δp zu bestimmen. Die Menge von Partikeln, die durch den PF 34 abgefangen wird, steigt mit der Zeit, wodurch der Abgasgegendruck, dem der Motor 12 ausgesetzt ist, zunimmt. Ein Regenerationsbetrieb verbrennt den Kohlenstoff und Partikelmaterial, das in dem Filtersubstrat gesammelt ist, und regeneriert den PF 34, wie unten detaillierter diskutiert ist.
Ein Steuermodul 35 kann den Motor 12 und das Abgasbehandlungssystem 10 auf Grundlage von Daten, die von einem oder mehreren Sensoren bereitgestellt werden, überwachen und steuern. Bezug nehmend auf 1 steht das Steuermodul 35 in elektrischer Kommunikation mit dem Motor 12, dem Ansaugluftmassenstromsensor 24 und verschiedenen Temperatursensoren. Bei zumindest einer Ausführungsform weisen die Temperatursensoren einen ersten Temperatursensor 36, einen zweiten Temperatursensor 38, einen dritten Temperatursensor 40 und einen vierten Temperatursensor 42 auf. Der erste Temperatursensor 36 ist benachbart dem Einlass der OC-Vorrichtung 30 angeordnet, und der zweite Temperatursensor 38 ist benachbart der Auslass-OC-Vorrichtung 30 angeordnet. Demgemäß ermitteln der erste und zweite Temperatursensor 36, 38 das Temperaturprofil der OC-Vorrichtung 30. Der dritte Temperatursensor 40 ist zwischen dem SCR-Auslass und dem PF-Einlass angeordnet. Demgemäß ermittelt der dritte Temperatursensor 40 die Auslasstemperatur des SCR 32 und die Einlasstemperatur des PF 34. Der vierte Temperatursensor 42 ist stromabwärts von dem PF 34 angeordnet, um die Auslasstemperatur des PF 34 zu ermitteln. das Steuermodul 35 kann den Motor 12 auf Grundlage von Information, die durch einen oder mehrere der Sensoren 36, 38, 40, 42 bereitgestellt wird, steuern. Bei zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Temperatursensor benachbart dem Einlass und Auslass von jeder der OC-Vorrichtung 30, der SCR 32 und des PF 34 angeordnet sein. Die Messungen, die von den Temperatursensoren 36, 38, 40, 42 bereitgestellt werden, können auch dazu verwendet werden, den Regenerationsbetrieb zu diagnostizieren, wie nachfolgend detaillierter erläutert ist.
Weiter Bezug nehmend auf 1 weist das Abgasbehandlungssystem 10 ferner eine Zusatzkraftstoffeinspritzeinrichtung/-zündeinrichtung 44 auf, die stromaufwärts von der OC-Vorrichtung 30 angeordnet ist. Die Zusatz-Kraftstoffeinspritzeinrichtung/-zündeinrichtung 44 steht in elektrischer Kommunikation mit dem Steuermodul 35 und ist derart konfiguriert, Kraftstoff, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffkraftstoff, einzuspritzen und zu zünden. Beispielsweise kann das Steuermodul 35 die Zusatz-Kraftstoffeinspritzeinrichtung/-zündeinrichtung 44 aktiv steuern, um Kraftstoff, der in einer Kraftstoffversorgung (nicht gezeigt) gespeichert ist, einzuspritzen und zu zünden, wodurch ein exothermes Ereignis erzeugt wird, das die Temperatur des Abgases 15 erhöht. Bei zumindest einer Ausführungsform steuert das Steuermodul 35 die Menge an Kraftstoff, die eingespritzt wird, wie auch die Zeit, zu der der Kraftstoff gezündet wird. Die erhöhte Temperatur breitet sich entlang der Abgasleitung 14 aus und erhitzt den PF 34 auf Rußverbrennungstemperaturen, so dass das abgefangene Partikelmaterial und Ruß verbrannt werden und der PF 34 regeneriert wird. Das Steuermodul 35 kann die Temperatur des PF 34 auf Grundlage der Messungen des dritten und vierten Temperatursensors 40, 42 ermitteln. Beispielsweise kann eine Temperaturdifferenz zwischen dem dritten und dem vierten Temperatursensor 40, 42 ein Temperaturprofil des PF 34 angeben, das ermöglicht, dass das Steuermodul 35 ermittelt, ob das exotherme Ereignis, das durch den eingespritzten Kraftstoff erzeugt wird, den PF 34 auf die geeigneten Rußverbrennungstemperaturen erhitzt.
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Steuermoduls 35, das einen Temperaturregelkreis eines PF-Regenerationsbetriebs gemäß beispielhafter Ausführungsformen diagnostiziert. Verschiedene Ausführungsformen des Abgasbehandlungssystems 10 von 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine beliebige Anzahl von Teilmodulen aufweisen, die in das Steuermodul 35 eingebettet sind. Wie angemerkt sei, können die in 2 gezeigten Submodule genauso kombiniert oder weiter partitioniert sein. Eingänge in das Steuermodul 35 können von dem Abgasbehandlungssystem 10 erfasst, von anderen Steuermodulen, beispielsweise einem Motorsteuermodul, empfangen oder durch andere Submodule oder Module ermittelt werden. Wie in 2 gezeigt ist, weist das Steuermodul 35 gemäß zumindest einer Ausführungsform einen Speicher 102, ein Regenerationssteuermodul 104, ein Eintrittsbedingungsmodul 106, ein Temperaturdiagnosemodul 108 und ein Entprellmodul 110 auf. Jedes der Module 104 bis 110 bildet eine Schnittstelle mit dem Speicher 102 und kommuniziert elektrisch mit diesem, um nach Bedarf gespeicherte Werte abzurufen und zu aktualisieren. Beispielsweise kann der Speicher 102 einen oder mehrere Schwellenwerte, Zeitperioden, über die die Temperaturen gemessen wurden, und einen oder mehrere Offsetwerte speichern, die von einem oder mehreren der Module 104–110 verwendet werden, um ein Auftreten eines Temperaturfehlers zu ermitteln, wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist.
Bei einer Ausführungsform speichert der Speicher 102 des Steuermoduls 35 eine Anzahl konfigurierbarer Grenzen, Kennfelder, Datenwerte, Variablen und Schwellen, die dazu verwendet werden, eine Regeneration des PF 34 zu steuern. Bei zumindest einer beispielhaften Ausführungsform speichert der Speicher 102 eine oder mehrere Zielrußverbrennungstemperaturen. Die Rußverbrennungstemperaturen umfassen beispielsweise Temperaturen über etwa 450 Grad Celsius (etwa 840 Grad Fahrenheit), bei denen Ruß und Partikelmaterial verbrennen und/oder abbrennen. Die Rußverbrennungstemperaturen sind jedoch nicht darauf beschränkt. Der Speicher 102 kann auch eine oder mehrere Temperaturschwellen und/oder Temperaturschwellenbereiche, die einer jeweiligen Rußverbrennungstemperatur entsprechen, speichern.
Der Speicher 102 kann ferner ein augenblickliches detektiertes Bestanden- und/oder Fehler-Ereignis des Temperaturregelkreises sowie einen oder mehrere vorbestimmte Ereignisschwellenwerte speichern. Demgemäß kann das Temperaturdiagnosemodul 108 mit dem Speicher 102 kommunizieren und kann daher einen oder mehrerer Zähler nach einer Anzahl von Fehlern, die einen Fehlerschwellenwert übersteigen, inkrementieren.
Das Regenerationssteuermodul 104 kann Algorithmen, die dem Fachmann bekannt sind, anwenden, um zu ermitteln, wann der Regenerationsbetrieb auszulösen ist, um den PF 34 zu regenerieren. Beispielsweise kann der Regenerationsmodus eingestellt werden, wenn eine Rußbeladung eine in dem Speicher 102 definierte Schwelle überschreitet. Eine Regeneration des PF 34, wie in 1 gezeigt ist, kann auf Fahrzeugbetriebsbedingungen und/oder Abgasbedingungen basieren oder gemäß diesen beschränkt sein. Verschiedene Fahrzeugbetriebsbedingungen 114 und die Abgasbedingungen 116 können durch Sensoren und/oder andere Module vorgesehen werden. Bei zumindest einer Ausführungsform kann das Regenerationssteuermodul 104 auch eine oder mehrere Eintrittsbedingungen 118 empfangen, die von dem Eintrittsbedingungsmodul 106 überwacht und kommuniziert werden. Die Eintrittsbedingungen 118, die in das Eintrittsbedingungsmodul 106 eingegeben werden, können, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Motordrehzahl, Abgastemperatur, seit einer letzten Regeneration verstrichene Zeit, seit einer letzten Regeneration gefahrene Distanz, eine Menge an verbrauchtem Kraftstoff, einen Abgasvolumendurchfluss innerhalb eines spezifischen Bereiches und die Druckdifferenz über dem PF 34 aufweisen. Nachdem die Eintrittsbedingungen 118 erfüllt sind, kann das Regenerationssteuermodul 104 den Regenerationsbetrieb auslösen, der Partikelmaterial und Ruß wegbrennt, um den PF 34 zu regenerieren.
Beispielsweise kann das Regenerationssteuermodul 104 auf Werte in dem Speicher 102 zugreifen und das Regenerationssteuersignal 120 erzeugen, das den Regenerationsbetrieb auslöst. Ein oder mehrere Regenerationssteuersignale 120 können beispielsweise die Zusatzkraftstoffeinspritzeinrichtung/-zündeinrichtung 44 steuern. Bei zumindest einer Ausführungsform wird ein Regenerationssteuersignal 120 ausgegeben, das die Menge an Kraftstoff, die eingespritzt wird, und/oder die Zeit, zu der der Kraftstoff gezündet wird, steuert. Das Temperaturdiagnosemodul 108 kann Eintrittsbedingungen 118 von dem Eintrittsbedingungsmodul 106 empfangen. Wenn die Eintrittsbedingungen 118 erfüllt sind, kann das Temperaturdiagnosemodul 108 eine Diagnose des Regenerationsbetriebes ausführen, um sicherzustellen, dass Ziel-Rußverbrennungstemperaturen erreicht werden.
Das Temperaturdiagnosemodul kann eine Einlasstemperatur (T_EINLASS) 121 von dem dritten Temperatursensor 40 und eine Auslasstemperatur (T_AUSLASS) 122 von dem vierten Temperatursensor 42 empfangen. Auf Grundlage der Einlass- und Auslasstemperaturen kann das Temperaturdiagnosemodul ein Temperaturprofil des PF 34 ermitteln, wie oben beschrieben ist.
Das Temperaturdiagnosemodul 108 steht in elektrischer Kommunikation mit dem Regenerationsmodul 104 und kann ein exothermes Ereignis, d. h. eine Zeit, bei der der zusätzliche Kraftstoff gezündet wird, um die Abgastemperatur zu erhöhen, detektieren. In Ansprechen auf das exotherme Ereignis empfängt das Temperaturdiagnosemodul (T_EINLASS) 121 und (T_AUSLASS) 122 und ermittelt einen Temperaturdifferenzwert (ΔT = T_AUSLASS – T_EINLASS). Die Temperaturdifferenz (ΔT) gibt die Abweichung der erhöhten Temperatur (durch das exotherme Ereignis erzeugt) in Bezug auf die Zielrußverbrennungstemperatur an. Das Temperaturdiagnosemodul 108 vergleicht ΔT mit einem oder mehreren Schwellenwerten (T_TH), die in dem Speicher 102 gespeichert sind. Der T_TH umfasst, ist jedoch nicht darauf beschränkt, einen einzelnen Schwellenwert und einen Schwellenbereich, der einen Schwellenwert des unteren Endes und einen Schwellenwert des oberen Endes aufweist, der größer als der Schwellenwert des unteren Endes ist. Wenn ΔT T_TH nicht erfüllt, dann ermittelt das Temperaturdiagnosemodul 108 ein Auftreten eines Temperaturfehlers.
Beispielsweise kann, wenn ΔT unter T_TH liegt, dann das Temperaturdiagnosemodul 108 ein Ereignis mit geringem zusätzlichem Kraftstoff detektieren, was angibt, dass eine unzureichende Menge an zusätzlichem Kraftstoff durch die zusätzliche Kraftstoffeinspritzeinrichtung/-zündeinrichtung 44 während des vorhergehenden exothermen Ereignisses eingespritzt wurde. Wenn jedoch ΔT T_TH überschreitet, dann kann das Temperaturdiagnosemodul 108 ein Ereignis mit viel zusätzlichem Kraftstoff detektieren, was angibt, dass eine übermäßige Menge an zusätzlichem Kraftstoff durch die zusätzliche Kraftstoffeinspritzeinrichtung/-zündeinrichtung 44 während des vorhergehenden exothermen Ereignisses eingespritzt wurde. Obwohl der vorhergehende Diagnosebetrieb einen zusätzlichen Kraftstoffeinspritzbetrieb beschreibt, ist die Diagnose nicht darauf beschränkt. Das Diagnosemodul 108 kann andere Diagnosen ausführen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, eine Turboaufladeleistungsfähigkeit, die durch Ansaugluft und/oder Abgasleckage beeinflusst ist, fehlerhafte Abgastemperatursensoren, Kraftstoffqualität, Leistungsfähigkeit der OC-Vorrichtung 30/SCR-Vorrichtung 32/PF 34 und Leistungsfähigkeit der Kraftstoffeinspritzeinrichtung des Motors.
Das Temperaturdiagnosemodul 108 kann den Regenerationsbetrieb nach einem einzelnen Ereignis als fehlgeschlagen diagnostizieren. Bei einer anderen Ausführungsform kann jedoch das Temperaturdiagnosemodul 108 mit dem Entprellmodul 110, um zu ermitteln, ob der Regenerationsbetrieb fehlgeschlagen ist, gemäß einem Ereignisentprellschema kommunizieren, wie nachfolgend detaillierter diskutiert ist. Zusätzlich kann eine Ermittlung, dass der Regenerationsbetrieb fehlgeschlagen ist, umfassen, dass ermittelt wird, dass zumindest eines der Kraftstoffeinspritzeinrichtung/-zündeinrichtung 44 und des Regenerationsmoduls 104 fehlerhaft ist, d. h. unkorrekt arbeitet. Beispielsweise kann eine Einspritzung der richtigen Menge an Kraftstoff, um die richtige Rußverbrennungstemperatur (d. h. die Zieltemperatur) zu erzeugen, durch die fehlerhafte Kraftstoffeinspritzeinrichtung/-zündeinrichtung 44 fehlschlagen oder es kann ein Zünden des Kraftstoffs zum richtigen Zeitpunkt fehlschlagen. Ein Modul 104 für fehlerhafte Regeneration kann einen Fehler bei der Kommunikation der richtigen Anweisungen an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung/-zündeinrichtung 44 aufweisen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Temperaturdiagnosemodul 108 eine Mehrzahl von Temperaturdifferenzwerten (d. h. eine Mehrzahl von Temperaturabweichungen) erzeugen, die während eines Regenerationsbetriebs über eine gewählte Zeitperiode auftreten. Die gewählte Zeitperiode kann ein Anteil einer Zeitperiode sein, über die der Regenerationsbetrieb ausgeführt wird. Die Zeitperiode kann 300 Sekunden betragen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Temperaturdifferenzen können über die Zeitperiode integriert sein, um eine integrierte Temperaturabweichung zu ermitteln. Die integrierte Temperaturabweichung kann dann mit einer Temperaturschwelle verglichen werden, um zu ermitteln, ob ein Temperaturfehler aufgetreten ist. Demgemäß kann eine genauere und robustere Diagnose des PF-Regenerationsbetriebes erhalten werden.
Bei Beendigung der Zeitperiode vergleicht das Temperaturdiagnosemodul 108 die Gesamtzahl ermittelter Temperaturfehler mit einer ersten Schwelle. Wenn die Gesamtzahl von Temperaturfehlern die erste Schwelle überschreitet, inkrementiert das Temperaturdiagnosemodul 108 einen Zähler. Wenn die Gesamtfehlerzahl, die von dem Zähler angegeben ist, eine zweite Schwelle überschreitet, kann das Steuermodul 35 dann ein Fehlschlagen der Temperaturregelkreisdiagnose ermitteln. Ansonsten ermittelt das Steuermodul 35, dass die Temperaturregelkreisdiagnose richtig arbeitet. Zusätzlich kann das Steuermodul 35 das Fehlschlagen der Temperaturregelkreisdiagnose durch Erzeugen eines Signals angeben, das einen Alarm auslöst, der umfasst, jedoch nicht darauf beschränkt ist, einen visuellen Alarm und/oder einen hörbaren Alarm.
Nun Bezug nehmend auf 3 zeigt ein Flussdiagramm ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Regenerationsbetriebes zur Regeneration eines Partikelfilters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das Verfahren beginnt bei Betriebsschritt 300 und fährt mit Betriebsschritt 302 fort, um zu ermitteln, ob Eintrittsbedingungen erfüllt sind. Wenn die Eintrittsbedingungen nicht erfüllt sind, kehrt das Verfahren zu Betriebsschritt 300 zurück. Ansonsten fährt das Verfahren mit Betriebsschritt 304 fort, um einen oder mehrere Temperaturfehler zu ermitteln, die über eine vorbestimmte Zeitperiode während des Regenerationsbetriebes auftreten. Bei Betriebsschritt 306 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob die Anzahl von Temperaturfehlern einen Fehlerschwellenwert überschreitet. Wenn die Anzahl von Temperaturfehlern unterhalb des Schwellenwerts liegt, wird bei Betriebsschritt 308 ermittelt, dass der Regenerationsbetrieb vorüber ist, und das Verfahren endet bei Betriebsschritt 310.
Erneut Bezug nehmend auf Betriebsschritt 306 wird, wenn die Anzahl von Temperaturfehlern den Schwellenwert überschreitet, ein Zähler bei Betriebsschritt 312 inkrementiert. Bei Betriebsschritt 314 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob der Zählerwert des Zählers einen Zählerschwellenwert überschreitet. Wenn der Zählwert unterhalb der Zählschwelle liegt, kehrt das Verfahren zu Betriebsschritt 302 zurück, und es wird der Status der Eintrittsbedingungen ermittelt. Wenn der Zählwert die Zählschwelle überschreitet, wird bei Betriebsschritt 316 ein Alarm erzeugt, der ein Fehlschlagen des Temperaturregelkreises, der in dem Regenerationsbetrieb enthalten ist, angibt, und das Verfahren endet bei Betriebsschritt 310.
Obgleich die Erfindung mit Verweis auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente gegen Elemente derselben ersetzt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Schutzumfang abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern die Erfindung umfasst alle in den Schutzumfang der Anmeldung fallenden Ausführungsformen.

Claims

Abgasbehandlungssystem, das in einem Verbrennungsmotor enthalten ist, umfassend: einen Partikelfilter, um Partikelmaterial von hindurchströmendem Abgas zu sammeln; ein Regenerationsmodul in elektrischer Kommunikation mit einer Kraftstoffeinspritz-/zündvorrichtung, um einen Regenerationsbetrieb auszuführen, der den Partikelfilter regeneriert, wobei der Regenerationsbetrieb ein exothermes Ereignis aufweist, das den Partikelfilter über eine Zieltemperatur heizt, die das Partikelmaterial verbrennt; zumindest einen Temperatursensor, der benachbart des Partikelfilters angeordnet ist, um zumindest eine Temperatur des Abgases zu ermitteln; und ein Temperaturdiagnosemodul in elektrischer Kommunikation mit dem zumindest einen Temperatursensor, um ein Temperaturprofil des Partikelfilters auf Grundlage der Temperatur des Abgases zu ermitteln, eine Temperaturabweichung des Partikelfilters auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Temperaturprofil und einer Zieltemperatur zu ermitteln und ein Diagnosesignal zu erzeugen, das den Regenerationsbetrieb auf Grundlage einer Mehrzahl von Temperaturabweichungen und einer gewählten Zeitperiode diagnostiziert.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Temperatursensor einen ersten Temperatursensor, der an einem Einlass des Partikelfilters angeordnet ist, und einen zweiten Temperatursensor aufweist, der an einem Auslass des Partikelfilters angeordnet ist, und wobei die zumindest eine Temperatur eine Einlasstemperatur, die von dem ersten Temperatursensor ermittelt wird, und eine Auslasstemperatur aufweist, die von dem zweiten Temperatursensor ermittelt wird.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei das Temperaturdiagnosemodul eine Temperaturdifferenz auf Grundlage der Auslasstemperatur und der Einlasstemperatur ermittelt und die Temperaturabweichung in Ansprechen darauf ermittelt, dass die Temperaturdifferenz zumindest eines aus oberhalb der Zieltemperatur oder unterhalb der Zieltemperatur ist.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 3, wobei das Temperaturdiagnosemodul ein fehlerhaftes exothermes Ereignis in Ansprechen darauf ermittelt, dass die zumindest eine Temperaturabweichung eine Zieltemperaturschwelle überschreitet.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 4, wobei das Temperaturdiagnosemodul die Mehrzahl von Temperaturabweichungen über die gewählte Zeitperiode integriert, um eine integrierte Temperaturabweichung zu ermitteln.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 5, wobei das Temperaturdiagnosemodul in Ansprechen darauf, dass die integrierte Temperaturabweichung einen Schwellenwert für Fehlschlagen überschreitet, ermittelt, dass der Regenerationsbetrieb fehlgeschlagen ist.
Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 6, wobei das Ermitteln, dass der Regenerationsbetrieb fehlgeschlagen ist, umfasst, dass ermittelt wird, dass zumindest eine der Kraftstoffeinspritz-/zündvorrichtung und des Regenerationsmoduls fehlerhaft ist.
Verfahren zum Diagnostizieren eines Regenerationsbetriebs zum Regenerieren eines Filtersubstrats eines Partikelfilters, das in einem Abgasbehandlungssystem eines Verbrennungsmotors enthalten ist, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein exothermes Ereignis ausgeführt wird, um den Partikelfilter über eine Zieltemperatur zu heizen, die in dem Filtersubstrat enthaltenes Partikelmaterial verbrennt; ein Temperaturprofil des Partikelfilters ermittelt wird; eine Temperaturabweichung des Partikelfilters in Bezug auf die Zieltemperatur auf Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Temperaturprofil und einer Zieltemperatur ermittelt wird; und ein Diagnosesignal erzeugt wird, das den Regenerationsbetrieb auf Grundlage einer Mehrzahl von Temperaturabweichungen und einer gewählten Zeitperiode diagnostiziert.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend, dass eine Einlasstemperatur des Partikelfilters und eine Auslasstemperatur des Partikelfilters ermittelt werden, und das Temperaturprofil in Ansprechen auf eine Berechnung einer Temperaturdifferenz zwischen der Auslasstemperatur und der Einlasstemperatur ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend, dass die Temperaturabweichung in Ansprechen darauf ermittelt wird, dass die Temperaturdifferenz zumindest eines von über der Zieltemperatur oder unter der Zieltemperatur ist.