DE102018122843A1 - Process for regeneration of a particle filter - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters (30) im Abgaskanal (22) eines fremdgezündeten Verbrennungsmotors (10) mit mindestens einem Brennraum (12), welches folgende Schritte umfasst:- Betreiben des Verbrennungsmotors (10) in einem ersten Betriebszustand, wobei bei der Verbrennung in den Brennräumen (12) des Verbrennungsmotors (10) entstehende Partikel in einem im Abgaskanal (22) angeordneten Partikelfilter (30) eingelagert werden,- Ermitteln eines Beladungszustandes des im Abgaskanal (22) der Brennkraftmaschine (10) angeordneten Partikelfilters (30), und- Regenerieren des Partikelfilters (30), wenn ein Schwellenwert der Beladung erreicht oder überschritten ist.Es ist vorgesehen, dass zur Anhebung der Abgastemperatur und zum Aufheizen des Partikelfilters die Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume (12) des Verbrennungsmotors (10) in einer Heizphase des Partikelfilters (30) auf eine Mehrfacheinspritzung verstellt wird, wobei die Mehrfacheinspritzung zumindest eine späte Nacheinspritzung umfasst, welche in einer Expansionsphase des Kolbens im Zylinder erfolgt, wobei die unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC) aus der späten Nacheinspritzung mit dem Restsauerstoff an einer katalytisch wirksamen Fläche im Abgaskanal (22) exotherm umgesetzt werden, um den Partikelfilter (30) auf seine zur Oxidation von Rußpartikeln notwendige Regenerationstemperatur Treg aufzuheizen.Die Erfindung betrifft ferner ein Motorsteuergerät (50) zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to methods for the regeneration of a particle filter (30) in the exhaust gas duct (22) of a spark-ignition internal combustion engine (10) with at least one combustion chamber (12), which comprises the following steps: - Operating the internal combustion engine (10) in a first operating state, whereby in the Combustion in the combustion chambers (12) of the internal combustion engine (10), particles generated are stored in a particle filter (30) arranged in the exhaust gas duct (22), - determining a loading state of the particle filter (30) arranged in the exhaust gas duct (22) of the internal combustion engine (10), and - regeneration of the particle filter (30) when a threshold value of the load is reached or exceeded. It is provided that in order to raise the exhaust gas temperature and to heat the particle filter, the injection of fuel into the combustion chambers (12) of the internal combustion engine (10) in one Heating phase of the particle filter (30) is adjusted to a multiple injection, the multiple injection ng comprises at least one late post-injection, which takes place in an expansion phase of the piston in the cylinder, the unburned hydrocarbons (HC) from the late post-injection being reacted exothermically with the residual oxygen on a catalytically active surface in the exhaust gas duct (22) in order to remove the particle filter (30 ) to its regeneration temperature Treg necessary for the oxidation of soot particles. The invention further relates to an engine control unit (50) for carrying out such a method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Ottomotors sowie ein Steuergerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for the regeneration of a particle filter in the exhaust gas duct of a gasoline engine and a control device for performing such a method.

Die kontinuierliche Verschärfung der Abgasgesetzgebung stellt hohe Anforderungen an die Fahrzeughersteller, welche durch entsprechende Maßnahmen zur Reduktion der motorischen Rohemissionen und durch eine entsprechende Abgasnachbehandlung gelöst werden. Mit Einführung der Gesetzgebungsstufe EU6 wird für Ottomotoren ein Grenzwert für eine Partikelanzahl vorgeschrieben, der in vielen Fällen den Einsatz eines Ottopartikelfilters notwendig macht. Im Fahrbetrieb wird ein solcher Ottopartikelfilter mit Ruß beladen. Damit der Abgasgegendruck nicht zu stark ansteigt, muss dieser Ottopartikelfilter kontinuierlich oder periodisch regeneriert werden. Um eine thermische Oxidation des im Ottopartikelfilter zurückgehaltenen Rußes mit Sauerstoff durchzuführen, ist ein hinreichend hohes Temperaturniveau in Verbindung mit gleichzeitig vorhandenem Sauerstoff in der Abgasanlage des Ottomotors notwendig. Da moderne Ottomotoren normalerweise ohne Sauerstoffüberschuss mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (λ=1) betrieben werden, sind dazu zusätzliche Maßnahmen erforderlich. Dazu kommen als Maßnahmen beispielsweise eine Temperaturerhöhung durch eine Zündwinkelverstellung, eine zeitweise Magerverstellung des Ottomotors, das Einblasen von Sekundärluft in die Abgasanlage oder eine Kombination dieser Maßnahmen infrage. Bevorzugt wird bislang eine Zündwinkelverstellung in Richtung spät in Kombination mit einer Magerverstellung des Ottomotors angewandt, da dieses Verfahren ohne zusätzliche Bauteile auskommt und in den meisten Betriebspunkten des Ottomotors eine ausreichende Sauerstoffmenge liefern kann.The continual tightening of exhaust gas legislation places high demands on vehicle manufacturers, which can be solved by taking appropriate measures to reduce raw engine emissions and by treating the exhaust gas accordingly. With the introduction of legislative level EU6, a limit value for the number of particles is stipulated for gasoline engines, which in many cases makes the use of a gasoline particle filter necessary. When driving, such a gasoline particulate filter is loaded with soot. So that the exhaust gas back pressure does not increase too much, this gasoline particle filter must be regenerated continuously or periodically. In order to carry out a thermal oxidation of the soot retained in the gasoline particle filter with oxygen, a sufficiently high temperature level in connection with oxygen present in the exhaust system of the gasoline engine is necessary. Since modern gasoline engines are normally operated without an excess of oxygen with a stoichiometric combustion air ratio (λ = 1), additional measures are required. Possible measures include, for example, increasing the temperature by adjusting the ignition angle, temporarily adjusting the lean gasoline engine, blowing secondary air into the exhaust system or a combination of these measures. Up to now, an ignition angle adjustment in the late direction has preferably been used in combination with a lean adjustment of the gasoline engine, since this method does not require any additional components and can supply a sufficient amount of oxygen in most operating points of the gasoline engine.

Aus der DE 10 2010 039 013 A1 ist ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters bekannt, wobei in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors stromab eines Partikelfilters ein Drei-Wege-Katalysator angeordnet ist, wobei die Oxidation des im Partikelfilter zurückgehaltenen Rußes durch eine Regenerationsphase erfolgt, und wobei die Regeneration des Partikelfilters durch eine erste, stromaufwärts des Partikelfilters angeordnete Lambdasonde und eine zweite, stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators angeordnete Lambdasonde und einen stromaufwärts des Partikelfilter angeordneten Temperatursensor erfolgt. Während der Regeneration des Partikelfilters ist vorgesehen, dass mittels einer Lambdaregelung und der zweiten Lambdasonde, welche stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators angeordnet ist, ein Lambdawert von λ=1 stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators eingeregelt wird. Dadurch kann während der Regeneration des Partikelfilters für alle schädlichen Abgaskomponenten eine ausreichende Konvertierung durch den Drei-Wege-Katalysator erreicht werden. Durch das Verfahren kann die Oxidation von Ruß auf dem Partikelfilter detektiert werden, wobei während der Regenerationsphase des Partikelfilters über den zeitlichen Verlauf des Signals der ersten Lambdasonde im Vergleich zu dem Signal der zweiten Lambdasonde direkt oder indirekt ein Sauerstoffverbrauch durch Oxidation des Rußes auf dem Partikelfilter festgestellt werden kann. Nachteilig an dem Verfahren ist jedoch, dass zur Oxidation von Ruß Temperaturen von mindestens 580°C erreicht werden müssen und dies in einem niedrigen Teillastbetrieb und bei Kurzstreckenfahren nicht gewährleistet ist.From the DE 10 2010 039 013 A1 A method for regeneration of a particle filter is known, a three-way catalytic converter being arranged in an exhaust gas duct of an internal combustion engine downstream of a particle filter, the soot retained in the particle filter being oxidized by a regeneration phase, and the regeneration of the particle filter being carried out by a first, Lambda probe arranged upstream of the particle filter and a second lambda probe arranged downstream of the three-way catalytic converter and a temperature sensor arranged upstream of the particle filter. During the regeneration of the particle filter, it is provided that a lambda value of λ = 1 downstream of the three-way catalyst is adjusted by means of a lambda control and the second lambda probe, which is arranged downstream of the three-way catalyst. As a result, an adequate conversion can be achieved by the three-way catalytic converter for all harmful exhaust gas components during the regeneration of the particle filter. The method can detect the oxidation of soot on the particulate filter, during the regeneration phase of the particulate filter directly or indirectly determining an oxygen consumption by oxidizing the soot on the particulate filter over the course of the signal of the first lambda probe compared to the signal of the second lambda probe can be. A disadvantage of the process, however, is that temperatures of at least 580 ° C. must be reached for the oxidation of soot and this cannot be guaranteed in a low part-load operation and when driving short distances.

Aus der DE 10 2009 028 237 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung der Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors bekannt, wobei der Partikelfilter im Abgaskanal stromauf eines Drei-Wege-Katalysators angeordnet ist, und wobei die Regeneration des Partikelfilters durch einen oxidativen Abbrand in einer Regenerationsphase des Partikelfilters erfolgt. Dabei ist vorgesehen, dass während der Regenerationsphase der Verbrennungsmotor zumindest teilweise mit einem mageren Verbrennungsgemisch betrieben wird, wobei die Oxidation des Rußes auf dem Partikelfilter durch eine erste, stromaufwärts des Partikelfilters angeordnete Lambdasonde und eine zweite, stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators angeordnete Lambdasonde überwacht oder geregelt wird. Nachteilig ist auch hier, dass keine über die aus dem Stand der Technik hinaus bekannten Maßnahmen zum Heizen im Abgaskanal vorgeschlagen werden, sodass eine Regeneration des Partikelfilters bei niedrigem Teillastbetrieb und bei Kurzstreckenfahrten nicht gewährleistet werden kann.From the DE 10 2009 028 237 A1 A method for monitoring the regeneration of a particle filter in the exhaust gas duct of an internal combustion engine is known, the particle filter being arranged in the exhaust gas duct upstream of a three-way catalytic converter, and the regeneration of the particle filter being carried out by oxidative combustion in a regeneration phase of the particle filter. It is provided that during the regeneration phase the internal combustion engine is operated at least partially with a lean combustion mixture, the oxidation of the soot on the particle filter being monitored by a first lambda sensor arranged upstream of the particle filter and a second lambda sensor arranged downstream of the three-way catalytic converter or is regulated. It is also disadvantageous here that no measures for heating in the exhaust gas duct which are known from the prior art are proposed, so that regeneration of the particle filter at low part-load operation and on short journeys cannot be guaranteed.

Darüber hinaus offenbart die DE 10 2016 110 632 A1 ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Ottomotors, wobei zur Aufheizung des Partikelfilters auf seine Regenerationstemperatur eine Gruppe von Brennräumen des Ottomotors mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis und eine weitere Gruppe von Brennräumen mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben werden, wobei die unverbrannten Kraftstoffkomponenten an einer Drei-Wege-katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters mit dem Sauerstoff aus den mit überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betriebenen Brennräumen exotherm umgesetzt werden, sodass sich der Partikelfilter aufheizt.In addition, the DE 10 2016 110 632 A1 a method for the regeneration of a particle filter in the exhaust gas duct of a gasoline engine, wherein to heat the particle filter to its regeneration temperature, a group of combustion chambers of the gasoline engine with a substoichiometric combustion air ratio and another group of combustion chambers with an over-stoichiometric combustion air ratio are operated, the unburned fuel components being operated on a three- Path-catalytically effective coating of the particle filter with which oxygen from the combustion chambers operated with a stoichiometric combustion air ratio is exothermic, so that the particle filter heats up.

Nachteilig an den bekannten Verfahren ist jedoch, dass eine entsprechende Verstellung der Einspritzparameter zu einer Wirkungsgradverschlechterung des Verbrennungsmotors und somit zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs führt. Durch eine Verstellung des Zündwinkels kann zudem die Laufruhe des Verbrennungsmotors negativ beeinflusst werden. Das Einbringen von Sekundärluft in die Abgasanlage erfordert zusätzliche Bauteile, wodurch die Kosten für die Abgasanlage und die Montage der Abgasanlage steigen. Zudem kann eine Sekundärluftverbrennung zu akustischen Auffälligkeiten führen und somit von den Fahrzeuginsassen als negativ aufgenommen werden.However, a disadvantage of the known methods is that a corresponding adjustment of the injection parameters leads to a deterioration in the efficiency of the internal combustion engine and thus to an increase in fuel consumption. By a Adjusting the ignition angle can also adversely affect the smooth running of the internal combustion engine. The introduction of secondary air into the exhaust system requires additional components, which increases the costs for the exhaust system and the assembly of the exhaust system. Secondary air combustion can also lead to acoustic abnormalities and thus be perceived as negative by the vehicle occupants.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Partikelfilter in der Abgasanlage eines Ottomotors zu regenerieren und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden.The object of the invention is to regenerate a particle filter in the exhaust system of a gasoline engine and to overcome the disadvantages known from the prior art.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines fremdgezündeten Verbrennungsmotors mit mindestens einem Brennraum gelöst, welches folgende Schritte umfasst:

  • - Betreiben des Verbrennungsmotors in einem ersten Betriebszustand, wobei bei der Verbrennung in den Brennräumen des Verbrennungsmotors (10) entstehende Partikel in einem im Abgaskanal angeordneten Partikelfilter eingelagert werden,
  • - Ermitteln eines Beladungszustandes des im Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters, und
  • - Regenerieren des Partikelfilters, wenn ein Schwellenwert der Beladung erreicht oder überschritten ist.
According to the invention, this object is achieved by a method for regenerating a particle filter in the exhaust duct of a spark-ignition internal combustion engine with at least one combustion chamber, which comprises the following steps:
  • - Operation of the internal combustion engine in a first operating state, with the combustion in the combustion chambers of the internal combustion engine ( 10th ) resulting particles are stored in a particle filter arranged in the exhaust gas duct,
  • - Determining a loading state of the particle filter arranged in the exhaust gas duct of the internal combustion engine, and
  • - Regeneration of the particle filter when a threshold value of the load is reached or exceeded.

Es ist vorgesehen, dass zur Anhebung der Abgastemperatur und zum Aufheizen des Partikelfilters die Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume des Verbrennungsmotors in einer Heizphase des Partikelfilters auf eine Mehrfacheinspritzung verstellt wird, wobei die Mehrfacheinspritzung zumindest eine späte Nacheinspritzung umfasst, welche in einer Expansionsphase des Kolbens im Zylinder erfolgt, wobei die unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC) aus der späten Nacheinspritzung mit dem Restsauerstoff an einer katalytisch wirksamen Fläche im Abgaskanal exotherm umgesetzt werden, um den Partikelfilter auf seine zur Oxidation von Rußpartikeln notwendige Regenerationstemperatur Treg aufzuheizen.It is provided that in order to raise the exhaust gas temperature and to heat up the particle filter, the injection of fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine is adjusted to a multiple injection in a heating phase of the particle filter, the multiple injection comprising at least one late post-injection, which occurs in an expansion phase of the piston in the Cylinder takes place, the unburned hydrocarbons (HC) from the late post-injection with the residual oxygen being converted exothermically on a catalytically active surface in the exhaust gas duct in order to heat the particle filter to its regeneration temperature Treg, which is necessary for the oxidation of soot particles.

Durch das vorgeschlagene Verfahren ist eine Aufheizung des Partikelfilters auf seine Regenerationstemperatur möglich, ohne dass der Fahrer eine Komforteinbuße verspürt. Dabei werden durch die späte Nacheinspritzung, also eine Nacheinspritzung im Expansionshub des Kolbens, unverbrannte Kohlenwasserstoffe in die Abgasanlage gefördert, welche mit dem Restsauerstoff aus dem Abgas durch einen leicht überstöchiometrischen Betrieb des Verbrennungsmotors an einer katalytisch wirksamen Oberfläche umgesetzt werden. Durch diese exotherme Umsetzung steigt die Temperatur stromabwärts der katalytischen Oberfläche, sodass der Partikelfilter aufgeheizt wird und seine Regenerationstemperatur erreicht. Im Vergleich zu anderen bekannten Maßnahmen wie einer Verstellung des Zündwinkels erfolgt durch das vorgeschlagene Verfahren keine signifikante Verschlechterung des Wirkungsgrades des Verbrennungsmotors. Da die Wärme erst durch die exotherme Umsetzung des Kraftstoffs auf der katalytisch wirksamen Oberfläche freigesetzt wird, können die Wärmeverluste über die Wände des Abgaskanals minimiert werden, was das Aufheizen des Partikelfilters begünstigt.The proposed method allows the particle filter to be heated to its regeneration temperature without the driver feeling any loss of comfort. The late post-injection, i.e. post-injection in the expansion stroke of the piston, delivers unburned hydrocarbons to the exhaust system, which are reacted with the residual oxygen from the exhaust gas by slightly over-stoichiometric operation of the internal combustion engine on a catalytically active surface. This exothermic reaction increases the temperature downstream of the catalytic surface, so that the particle filter is heated up and reaches its regeneration temperature. In comparison to other known measures, such as adjusting the ignition angle, the proposed method does not significantly reduce the efficiency of the internal combustion engine. Since the heat is only released through the exothermic conversion of the fuel on the catalytically active surface, the heat losses through the walls of the exhaust gas duct can be minimized, which favors the heating of the particle filter.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens zur Regeneration eines Partikelfilters möglich.The measures specified in the dependent claims permit advantageous improvements and further developments of the method for regenerating a particle filter specified in the independent claim.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zeitpunkt oder die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung variabel in Abhängigkeit von weiteren Motorparametern des Verbrennungsmotors gewählt wird. Da der Zeitpunkt und die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung signifikant den Ort und die Intensität der Exothermie beeinflussen, ist es vorteilhaft, den Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung variable zu gestalten und an die jeweiligen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors anpassen zu können.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the time or the injection quantity of the late post-injection is selected variably as a function of further engine parameters of the internal combustion engine. Since the time and the injection quantity of the late post-injection significantly influence the location and the intensity of the exotherm, it is advantageous to make the injection time and the injection quantity of the late post-injection variable and to be able to adapt it to the respective operating conditions of the internal combustion engine.

Bevorzugt ist dabei, wenn der Zeitpunkt oder die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung in Abhängigkeit von der aktuellen Motorlast gewählt wird. Mit der Motorlast steigen in der Regel auch das Drehmoment und die notwendige Kraftstoffmenge zur Erzeugung der geforderten Leistung. Dadurch nimmt in der Regel die Abgastemperatur zu. Je höher die Motorlast, desto kleiner kann die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung gewählt werden.It is preferred if the time or the injection quantity of the late post-injection is selected as a function of the current engine load. As a rule, the engine load also increases the torque and the amount of fuel required to generate the required power. This usually increases the exhaust gas temperature. The higher the engine load, the smaller the amount of late post-injection can be selected.

Alternativ oder zusätzlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Zeitpunkt oder die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung in Abhängigkeit von der aktuellen Motordrehzahl gewählt wird. Mit der Drehzahl steigt der Volumenstrom an Abgas, welcher aus den Brennräumen des Verbrennungsmotors in die Abgasanlage gefördert wird. Mit der Zunahme des Volumenstroms kann auch die Einspritzmenge für die späte Nacheinspritzung angehoben werden, da bei gleichen Betriebsbedingen eine bessere Durchmischung von Restsauerstoff und unverbrannten Kohlenwasserstoffen erzielt wird.Alternatively or additionally, it is advantageously provided that the time or the injection quantity of the late post-injection is selected as a function of the current engine speed. With the speed, the volume flow of exhaust gas increases, which is conveyed from the combustion chambers of the internal combustion engine into the exhaust system. With the increase in the volume flow, the injection quantity for the late post-injection can also be increased, since a better mixing of residual oxygen and unburned hydrocarbons is achieved with the same operating conditions.

Alternativ oder zusätzlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Zeitpunkt oder die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung in Abhängigkeit von der Brennraumtemperatur des entsprechenden Brennraums des Verbrennungsmotors gewählt wird. Bei hohen Brennraumtemperaturen kann es vorteilhaft sein, den Zeitpunkt der späten Nacheinspritzung in Richtung „spät“ zu verschieben, um eine teilweise Umsetzung des Kraftstoffs im Brennraum oder im Auslass des Verbrennungsmotors zu vermeiden.Alternatively or additionally, it is advantageously provided that the time or the injection quantity of the late post-injection depends on the combustion chamber temperature of the corresponding one Combustion chamber of the internal combustion engine is selected. At high combustion chamber temperatures, it can be advantageous to shift the time of the late post-injection towards "late" in order to avoid a partial conversion of the fuel in the combustion chamber or in the exhaust of the combustion engine.

Alternativ oder zusätzlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Zeitpunkt oder die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung in Abhängigkeit von der Temperatur des Partikelfilters oder eines dem Partikelfilter vorgeschalteten Katalysators gewählt wird. Je höher die Temperatur des Partikelfilters bereits ist, desto geringer kann die Heizmaßnahme ausfallen. Dementsprechend kann die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung reduziert werden.Alternatively or additionally, it is advantageously provided that the time or the injection quantity of the late post-injection is selected as a function of the temperature of the particle filter or of a catalytic converter connected upstream of the particle filter. The higher the temperature of the particle filter, the lower the heating measure can be. Accordingly, the late post-injection injection amount can be reduced.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, dass zumindest ein Brennraum des Verbrennungsmotors in der Heizphase des Partikelfilters mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. Um für die exotherme Umsetzung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe hinreichend viel Sauerstoff zur Verfügung zu stellen, ist vorgesehen, dass in der Heizphase zumindest ein Brennraum mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. Bevorzugt werden in der Heizphase alle Brennräume mit einem leicht überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis von 1,02 < λ < 1,2 betrieben.In a preferred embodiment variant of the method, it is provided that at least one combustion chamber of the internal combustion engine is operated with an over-stoichiometric combustion air ratio in the heating phase of the particle filter. In order to provide a sufficient amount of oxygen for the exothermic conversion of the unburned hydrocarbons, it is provided that at least one combustion chamber is operated with an over-stoichiometric combustion air ratio in the heating phase. In the heating phase, all combustion chambers are preferably operated with a slightly superstoichiometric combustion air ratio of 1.02 <λ <1.2.

In einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Regeneration des Partikelfilters nur dann eingeleitet wird, wenn eine Light-Off-Temperatur des Katalysators oder der Drei-Wege-katalytischen Beschichtung des Partikelfilters erreicht ist. Um eine hinreichende exotherme Umsetzung auf der katalytischen Oberfläche des Drei-Wege-Katalysators oder des Vier-Wege-Katalysators zu realisieren, ist es notwendig, dass der entsprechende Katalysator eine Betriebstemperatur erreicht hat.A further improvement of the method provides that regeneration of the particle filter is only initiated when a light-off temperature of the catalyst or the three-way catalytic coating of the particle filter has been reached. In order to achieve a sufficient exothermic conversion on the catalytic surface of the three-way catalyst or the four-way catalyst, it is necessary that the corresponding catalyst has reached an operating temperature.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Mehrfacheinspritzung mindestens zwei Drehmoment-generierende Kraftstoffeinspritzungen und eine späte Nacheinspritzung umfasst.In an advantageous embodiment of the method it is provided that the multiple injection comprises at least two torque-generating fuel injections and a late post-injection.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Lambdaregelung des Verbrennungsmotors in der Heizphase durch eine Lambdasonde stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators und stromaufwärts des Partikelfilters erfolgt. Um auch während der Heizphase eine im Wesentlichen vollständige Konvertierung der Schadstoffe sicherstellen zu können, ist vorgesehen, dass stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators ein stöchiometrisches Abgas vorliegt und die unverbrannten Kohlenwasserstoffe vollständig mit dem Restsauerstoff im Abgas umgesetzt werden. Durch eine Lambdaregelung durch die Lambdasonde stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators kann dies in der Heizphase sichergestellt werden, da stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators aufgrund der erhöhten Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Restsauerstoff entsprechende Schwankungen auftreten und die Regelgenauigkeit negativ beeinflusst wird.In a further preferred embodiment of the invention, lambda control of the internal combustion engine takes place in the heating phase by means of a lambda probe downstream of the three-way catalytic converter and upstream of the particle filter. In order to be able to ensure an essentially complete conversion of the pollutants even during the heating phase, it is provided that there is a stoichiometric exhaust gas downstream of the three-way catalytic converter and that the unburned hydrocarbons are completely converted with the residual oxygen in the exhaust gas. This can be ensured in the heating phase by lambda control by the lambda probe downstream of the three-way catalytic converter, since corresponding fluctuations occur upstream of the three-way catalytic converter due to the increased amount of unburned hydrocarbons and residual oxygen and the control accuracy is negatively influenced.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Partikelfilter eine drei-Wege-katalytisch wirksame Beschichtung aufweist und als Vier-Wege-Katalysator ausgeführt ist. Durch eine drei-Wege-katalytische Beschichtung des Partikelfilters kann die Wärme zum Aufheizen des Partikelfilters direkt an dessen Oberfläche erzeugt werden. Somit können die Verluste über die Wand des Abgaskanals minimiert werden, sodass eine besonders effiziente Aufheizung des Partikelfilters möglich ist.In a preferred embodiment of the method it is provided that the particle filter has a three-way catalytically active coating and is designed as a four-way catalyst. Through a three-way catalytic coating of the particle filter, the heat for heating the particle filter can be generated directly on its surface. The losses over the wall of the exhaust gas duct can thus be minimized, so that the particulate filter can be heated particularly efficiently.

In einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Heizphase mit der späten Nacheinspritzung abgeschaltet wird, wenn der Partikelfilter eine definierte ober Schwellentemperatur erreicht hat. Für die Oxidation der im Partikelfilter zurückgehaltenen Rußpartikel ist eine Mindesttemperatur von etwa 580°C - 600°C notwendig. Zu hohe Temperaturen können jedoch zu einer thermischen Schädigung des Partikelfilters führen. Um dies zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Heizphase zu beenden, wenn der Partikelfilter eine obere Schwellentemperatur erreicht hat. Diese obere Schwellentemperatur liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 650°C und 700°C, um ein sofortiges Auskühlen unter die notwendige Mindesttemperatur zu vermeiden.A further improvement of the method provides that the heating phase is switched off with the late post-injection when the particle filter has reached a defined upper threshold temperature. A minimum temperature of around 580 ° C - 600 ° C is required for the oxidation of the soot particles retained in the particle filter. However, temperatures that are too high can lead to thermal damage to the particle filter. To avoid this, it is advantageous to end the heating phase when the particle filter has reached an upper threshold temperature. This upper threshold temperature is preferably in the range between 650 ° C and 700 ° C in order to avoid immediate cooling below the necessary minimum temperature.

Bevorzugt ist dabei, dass die Heizphase mit der späten Nacheinspritzung wieder aktiviert wird, wenn die Temperatur des Partikelfilters unter eine untere Schwellentemperatur abfällt. Sinkt die Temperatur des Partikelfilters während der Regeneration des Partikelfilters unter eine untere Schwellentemperatur, welche vorzugsweise im Bereich von 580°C bis 600°C liegt, so kommt die Rußoxidation zum Erliegen. Um eine vollständige Regeneration des Partikelfilters zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Heizmaßnahme wieder aktiviert wird, wenn die Temperatur des Partikelfilters unter eine untere Schwellentemperatur abgefallen ist. It is preferred that the heating phase is reactivated with the late post-injection when the temperature of the particle filter drops below a lower threshold temperature. If the temperature of the particle filter drops below a lower threshold temperature during the regeneration of the particle filter, which is preferably in the range from 580 ° C. to 600 ° C., the soot oxidation comes to a standstill. In order to enable complete regeneration of the particle filter, it is provided that the heating measure is reactivated when the temperature of the particle filter has dropped below a lower threshold temperature.

Erfindungsgemäß wird ein Motorsteuergerät für einen vorzugsweise mittels Zündkerzen fremdgezündeten Verbrennungsmotor vorgeschlagen, welches dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters durchzuführen, wenn ein maschinenlesbarer Programmcode durch das Motorsteuergerät ausgeführt wird. Durch eine einsprechende Software auf dem Motorsteuergerät kann das Verfahren auf einfache Art und Weise bei fremdgezündeten Verbrennungsmotoren nach dem Ottoprinzip umgesetzt werden.According to the invention, an engine control device is proposed for an internal combustion engine, which is preferably spark-ignited by means of spark plugs, which is set up to carry out a method according to the invention for the regeneration of a particle filter when a machine-readable program code is executed by the engine control device. Appropriate software on the engine control unit makes the process simple Way to be implemented in spark ignition internal combustion engines according to the gasoline principle.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can be combined with one another with advantage, unless otherwise stated in the individual case.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit einer Abgasanlage, in der ein Partikelfilter angeordnet ist;
  • 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Verbrennungsmotor mit einer Abgasanlage, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters durchgeführt werden kann;
  • 3 ein Diagramm, bei dem der Druck im Zylinder über der Drehung der Kurbelwelle bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regeneration eines Partikelfilters dargestellt ist; und
  • 4 ein Diagramm, in dem der Temperaturverlauf an einem dem Partikelfilter vorgeschalteten Drei-Wege-Katalysator und dem Partikelfilter während der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regeneration eines Partikelfilters dargestellt ist.
The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. The same components or components with the same function are identified by the same reference numbers. Show it:
  • 1 a schematic representation of an internal combustion engine with an exhaust system, in which a particle filter is arranged;
  • 2nd a further embodiment of an internal combustion engine with an exhaust system, in which a method according to the invention for the regeneration of a particle filter can be carried out;
  • 3rd a diagram in which the pressure in the cylinder against the rotation of the crankshaft is shown when performing a method according to the invention for the regeneration of a particle filter; and
  • 4th a diagram in which the temperature profile at a three-way catalyst upstream of the particle filter and the particle filter is shown while carrying out a method according to the invention for the regeneration of a particle filter.

1 zeigt einen Verbrennungsmotor 10 mit mehreren Brennräumen 12, wobei an jedem der Brennräume 12 ein Kraftstoffinjektor 16 zur Einspritzung eines Brennstoffs in den jeweiligen Brennraum 12 und eine Zündkerze 14 angeordnet ist. Der Verbrennungsmotor 10 ist als mittels Zündkerzen 14 fremdgezündeter Ottomotor ausgeführt und weist vorzugsweise drei, vier oder sechs Brennräume 12 auf. Der Verbrennungsmotor 10 ist mit seinem Auslass 18 mit einer Abgasanlage 20 verbunden. Stromabwärts des Auslasses 18 des Verbrennungsmotors 10 ist in einem Abgaskanal 22 der Abgasanlage eine Turbine 26 eines Abgasturboladers 24 angeordnet. Stromab der Turbine 26 des Abgasturboladers 24 ist ein Drei-Wege-Katalysator 28 angeordnet. Stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators 28 ist im Abgaskanal 22 ein Partikelfilter 30 angeordnet. Dabei ist der Drei-Wege-Katalysator 28 vorzugsweise motornah und der Partikelfilter 30 vorzugsweise in Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Dadurch ist es möglich, unverbrannte Kraftstoffkomponenten auf dem Drei-Wege-Katalysator 28 exotherm umzusetzen und somit das Abgas aufzuheizen, sodass der Partikelfilter 30 auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen wie niedrigen Außentemperaturen, geringer Motorlast oder Kurzstreckenbetrieb seine Regenerationstemperatur Treg erreicht. Unter einer motornahen Anordnung wird dabei eine Anordnung mit einem mittleren Abgaslaufweg von höchstens 50 cm, insbesondere von höchstens 30 cm, nach dem Auslass 18 des Verbrennungsmotors 10 verstanden. Stromabwärts der Turbine 26 des Abgasturboladers 24 und stromaufwärts des Drei-Wege-Katalysators 28 ist eine erste Lambdasonde 36 angeordnet. Stromab des Drei-Wege-Katalysators 28 und stromaufwärts des Partikelfilters 30 ist eine zweite Lambdasonde 38 angeordnet. Die Lambdasonden 36, 38 sind über Signalleitungen 42, 44 mit einem Motorsteuergerät 50 des Verbrennungsmotors 10 verbunden, über welches die Einspritzmenge und der Einspritzzeitpunkt an Kraftstoff vorzugsweise individuell für die einzelnen Brennräume 12 des Verbrennungsmotors 10 gesteuert oder geregelt werden kann. Alternativ zu einem Verbrennungsmotor 10 mit drei, vier oder sechs Brennräumen 12 sind auch andere Ausführungsformen des Verbrennungsmotors 10 mit einem Brennraum 12 denkbar. 1 shows an internal combustion engine 10th with several combustion chambers 12th , being at each of the combustion chambers 12th a fuel injector 16 for injecting a fuel into the respective combustion chamber 12th and a spark plug 14 is arranged. The internal combustion engine 10th is as by means of spark plugs 14 spark ignition engine and preferably has three, four or six combustion chambers 12th on. The internal combustion engine 10th is with its outlet 18th with an exhaust system 20th connected. Downstream of the outlet 18th of the internal combustion engine 10th is in an exhaust duct 22 a turbine in the exhaust system 26 of an exhaust gas turbocharger 24th arranged. Downstream of the turbine 26 of the exhaust gas turbocharger 24th is a three way catalyst 28 arranged. Downstream of the three-way catalytic converter 28 is in the exhaust duct 22 a particle filter 30th arranged. Here is the three-way catalyst 28 preferably close to the engine and the particle filter 30th preferably arranged in the underbody position of a motor vehicle. This makes it possible to have unburned fuel components on the three-way catalyst 28 implement exothermic and thus heat the exhaust gas, so that the particle filter 30th its regeneration temperature Treg is reached even under unfavorable operating conditions such as low outside temperatures, low engine load or short-distance operation. An arrangement close to the engine is an arrangement with an average exhaust gas flow path of at most 50 cm, in particular of at most 30 cm, after the outlet 18th of the internal combustion engine 10th Roger that. Downstream of the turbine 26 of the exhaust gas turbocharger 24th and upstream of the three-way catalyst 28 is a first lambda probe 36 arranged. Downstream of the three-way catalytic converter 28 and upstream of the particulate filter 30th is a second lambda sensor 38 arranged. The lambda sensors 36 , 38 are over signal lines 42 , 44 with an engine control unit 50 of the internal combustion engine 10th connected, via which the injection quantity and the injection time of fuel preferably individually for the individual combustion chambers 12th of the internal combustion engine 10th can be controlled or regulated. As an alternative to an internal combustion engine 10th with three, four or six combustion chambers 12th are other embodiments of the internal combustion engine 10th with a combustion chamber 12th conceivable.

Im Betrieb des Verbrennungsmotors 10 wird Partikelfilter 30 mit Partikeln beladen. Wird eine festgelegte Schwelle der Rußbeladung auf dem Partikelfilter 30 ermittelt, was beispielsweise durch eine Differenzdruckmessung über den Partikelfilter 30 oder durch ein Beladungsmodell erfolgen kann, wird ein Regenerationsverfahren eingeleitet. Dazu wird in einer anschließenden Heizphase der Partikelfilter 30 auf eine Regenerationstemperatur von mindestens 600°C aufgeheizt. Die Aufheizung des Partikelfilters 30 erfolgt durch eine exotherme Umsetzung von unverbrannten Kraftstoffkomponenten, insbesondere unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid, welche auf dem Drei-Wege-Katalysator 28 exotherm umgesetzt werden. Voraussetzung für die exotherme Umsetzung der unverbrannten Kraftstoffkomponenten ist es, dass eine Light-Off-Temperatur des Drei-Wege-Katalysators 28 erreicht ist. Um den Partikelfilter 30 dann weiter bis zu der Regenerationstemperatur Treg aufzuheizen, bei der der im Partikelfilter 30 zurückgehaltene Ruß oxidiert werden kann, erfolgt in der Heizphase eine Mehrfacheinspritzung von Kraftstoff in die Brennräume 12 des Verbrennungsmotors 10, welche zumindest eine späte Nacheinspritzung zur Bereitstellung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen umfasst. Unter einer späten Nacheinspritzung ist in diesem Zusammenhang eine Kraftstoffeinspritzung in die Brennräume 12 zu verstehen, welche während der Expansionsbewegung des Kolbens im Zylinder erfolgt.In the operation of the internal combustion engine 10th becomes a particle filter 30th loaded with particles. Will a specified threshold of soot loading on the particulate filter 30th determines what, for example, by measuring the differential pressure via the particle filter 30th or can be done by a loading model, a regeneration process is initiated. For this purpose, the particle filter is used in a subsequent heating phase 30th heated to a regeneration temperature of at least 600 ° C. The heating of the particle filter 30th takes place through an exothermic conversion of unburned fuel components, especially unburned hydrocarbons and carbon monoxide, which are based on the three-way catalytic converter 28 can be implemented exothermically. A prerequisite for the exothermic conversion of the unburned fuel components is that the three-way catalytic converter has a light-off temperature 28 is reached. To the particle filter 30th then continue to heat up to the regeneration temperature Treg, at which in the particle filter 30th retained soot can be oxidized, fuel is injected multiple times into the combustion chambers in the heating phase 12th of the internal combustion engine 10th , which includes at least a late post-injection to provide unburned hydrocarbons. In this context, a late post-injection is a fuel injection into the combustion chambers 12th to understand what happens in the cylinder during the expansion movement of the piston.

Der Kraftstoff aus der späten Nacheinspritzung wird unverbrannt in die Abgasanlage 20 gefördert. Die unverbrannten Kohlenwasserstoffe werden mit dem Restsauerstoff in der Abgasanlage, insbesondere an der katalytisch wirksamen Oberfläche des Drei-Wege-Katalysators 28 exotherm umgesetzt. Der notwendige Sauerstoff wird über die Lambdaregelung des Verbrennungsmotors 10 eingestellt. Dazu sind die Kraftstoffinjektoren 16 über eine weitere Signalleitung 46 mit dem Motorsteuergerät 50 des Verbrennungsmotors 10 verbunden. Ferner können weitere Signalleitungen 40, 48, beispielsweise zur Erfassung eines Brennraumdrucks oder einer Brennraumtemperatur vorgesehen sein.The fuel from the late post-injection is unburned in the exhaust system 20th promoted. The unburned hydrocarbons are mixed with the residual oxygen in the exhaust system, especially on the catalytically active surface of the three-way catalytic converter 28 implemented exothermic. The oxygen required is determined by the lambda control of the internal combustion engine 10th set. For this are the fuel injectors 16 via another signal line 46 with the engine control unit 50 of the internal combustion engine 10th connected. Furthermore, further signal lines can 40 , 48 , for example, for detecting a combustion chamber pressure or a combustion chamber temperature.

Alternativ zu einem Drei-Wege-Katalysator 28 mit nachgeschaltetem Partikelfilter 30, kann auch ein sogenannter Vier-Wege-Katalysator 34, also ein Partikelfilter 30 mit einer Drei-Wege-katalytisch wirksamen Beschichtung 32 vorgesehen sein. Dabei wird die zur Regeneration des Partikelfilters 30 notwendige Wärme durch die exotherme Reaktion direkt an der katalytisch wirksamen Oberfläche 32 des Vier-Wege-Katalysators 34 erzeugt. In diesem Fall kann der Partikelfilter 30 in Unterbodenlage entfallen.As an alternative to a three-way catalytic converter 28 with downstream particle filter 30th , can also be a so-called four-way catalytic converter 34 , so a particle filter 30th with a three-way catalytically effective coating 32 be provided. This is used to regenerate the particle filter 30th necessary heat due to the exothermic reaction directly on the catalytically active surface 32 of the four-way catalyst 34 generated. In this case, the particle filter 30th in the underbody position.

In 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors mit einer Abgasanlage 20 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regeneration eines Partikelfilters 30 dargestellt. Bei im Wesentlichen gleichen Aufbau wie zu 1 ausgeführt ist in diesem Ausführungsbeispiel stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators 28 ein Vier-Wege-Katalysator 34, also ein Partikelfilter 30 mit einer drei-Wege-katalytisch wirksamen Beschichtung 32, angeordnet.In 2nd is an alternative embodiment of an internal combustion engine with an exhaust system 20th for carrying out a method according to the invention for the regeneration of a particle filter 30th shown. With essentially the same structure as for 1 is executed in this embodiment downstream of the three-way catalyst 28 a four-way catalyst 34 , so a particle filter 30th with a three-way catalytically effective coating 32 , arranged.

In 3 ist der Verlauf des Zylinderdrucks P über die Drehung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10 dargestellt. Dabei ist ein Einspritzmuster einer Mehrfacheinspritzung mit drei Einspritzereignissen pro Zündung dargestellt. Es erfolgt zum Zeitpunkt t1 eine erste Einspritzung und zum Zeitpunkt t2 eine zweite Einspritzung, welche zur Drehmomenterzeugung des Verbrennungsmotors 10 dienen. Zum Zeitpunkt tv erfolgt eine dritte Einspritzung, welche vornehmlich dem Aufheizen des Partikelfilters 30 oder des Vier-Wege-Katalysators 34 dient. Diese Einspritzung erfolgt im Expansionstakt des Verbrennungsmotors 10 und nimmt nicht mehr an dem Drehmoment teil, führt jedoch zu einer Anreicherung des Abgases mit unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC). In Kombination mit einer überstöchiometrischen Gemischbildung wird eine zusätzliche Exothermiesteigerung im Abgaskanal 22 durch die exotherme Umsetzung dieser unverbrannten Kohlenwasserstoffe an der katalytisch wirksamen Oberfläche des Drei-Wege-Katalysators 28 oder des Vier-Wege-Katalysators 34 erreicht. Der Zeitpunkt tv der Nacheinspritzung ist entscheidend für die Gemischaufbereitung und beeinflusst somit maßgebend den Ort und die Intensität der Exothermie.In 3rd is the curve of the cylinder pressure P about the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine 10th shown. An injection pattern of a multiple injection with three injection events per ignition is shown. It is done at the time t 1 a first injection and at the time t 2 a second injection, which is used to generate the torque of the internal combustion engine 10th serve. At the time t v there is a third injection, which is primarily the heating of the particle filter 30th or the four-way catalyst 34 serves. This injection takes place in the expansion stroke of the internal combustion engine 10th and no longer participates in the torque, but leads to an enrichment of the exhaust gas with unburned hydrocarbons (HC). In combination with an over-stoichiometric mixture formation, there is an additional increase in exotherm in the exhaust gas duct 22 through the exothermic conversion of these unburned hydrocarbons on the catalytically active surface of the three-way catalyst 28 or the four-way catalyst 34 reached. Point of time t v post-injection is crucial for mixture preparation and thus has a decisive influence on the location and intensity of the exothermic reaction.

4 zeigt den zeitlichen Verlauf bei dem die Temperatur T28 am Drei-Wege-Katalysator 28 und die Temperatur T30 am Partikelfilter 30 in Korrelation mit der Aktivierung der Heizmaßnahme dargestellt sind. Dabei ist die Heizmaßnahme im Normalbetrieb I deaktiviert und wird zur Aufheizung des Partikelfilters 30 oder des Vier-Wege-Katalysators 34 in der Phase II aktiviert. Dabei ist zu erkennen, dass die Heizmaßnahme zu einem Abfall der Temperatur T28 am Drei-Wege-Katalysator 28 und zu einer Steigerung der Temperatur T30 am Partikelfilter 30 führt. 4th shows the time course at which the temperature M 28 on the three-way catalytic converter 28 and the temperature M 30 on the particle filter 30th are shown in correlation with the activation of the heating measure. The heating measure is deactivated in normal operation I and is used to heat up the particle filter 30th or the four-way catalyst 34 activated in phase II. It can be seen that the heating measure leads to a drop in temperature M 28 on the three-way catalytic converter 28 and an increase in temperature M 30 on the particle filter 30th leads.

Nach dem Abschluss der Regeneration des Partikelfilters 30 wird das Verfahren beendet und die Kraftstoffeinspritzung wieder an den Normalbetrieb angepasst, bei dem zumindest die späte Nacheinspritzung deaktiviert ist.After completion of the regeneration of the particle filter 30th the method is ended and the fuel injection is again adapted to normal operation, in which at least the late post-injection is deactivated.

Alternativ kann das vorgeschlagene Verfahren auch mit anderen bekannten Heizmaßnahmen, wie einem externen Abgasbrenner oder dem Einbringen von Kraftstoff und Sekundärluft in den Abgaskanal, kombiniert werden.Alternatively, the proposed method can also be combined with other known heating measures, such as an external exhaust gas burner or the introduction of fuel and secondary air into the exhaust gas duct.

BezugszeichenlisteReference list

1010th
VerbrennungsmotorInternal combustion engine
1212th
BrennraumCombustion chamber
1414
Zündkerzespark plug
1616
KraftstoffinjektorFuel injector
1818th
Auslass Outlet
2020th
AbgasanlageExhaust system
2222
AbgaskanalExhaust duct
2424th
AbgasturboladerExhaust gas turbocharger
2626
Turbineturbine
2828
Drei-Wege-Katalysator Three way catalyst
3030th
PartikelfilterParticle filter
3232
katalytische Beschichtungcatalytic coating
3434
Vier-Wege-KatalysatorFour-way catalyst
3636
erste Lambdasondefirst lambda sensor
3838
zweite Lambdasonde second lambda sensor
4040
SignalleitungSignal line
4242
SignalleitungSignal line
4444
SignalleitungSignal line
4646
SignalleitungSignal line
4848
Signalleitung Signal line
5050
Motorsteuergerät Engine control unit
FWCFWC
Vier-Wege-KatalysatorFour-way catalyst
OPFOPF
OttopartikelfilterPetrol particle filter
PP
Druckprint
TT
Temperatur temperature
TWC TWC
Drei-Wege-Katalysator Three way catalyst
T28 M 28
Temperatur vor KatalysatorTemperature before catalyst
T30 M 30
Temperatur des PartikelfiltersParticle filter temperature

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102010039013 A1 [0003]DE 102010039013 A1 [0003]
  • DE 102009028237 A1 [0004]DE 102009028237 A1 [0004]
  • DE 102016110632 A1 [0005]DE 102016110632 A1 [0005]

Claims (14)

Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters (30) im Abgaskanal (22) eines Verbrennungsmotors (10) mit mindestens einem Brennraum (12), umfassend folgende Schritte: - Betreiben des Verbrennungsmotors (10) in einem ersten Betriebszustand, wobei bei der Verbrennung in den Brennräumen (12) des Verbrennungsmotors (10) entstehende Partikel in einem im Abgaskanal (22) angeordneten Partikelfilter (30) eingelagert werden, - Ermitteln eines Beladungszustandes des im Abgaskanal (22) der Brennkraftmaschine (10) angeordneten Partikelfilters (30), und - Regenerieren des Partikelfilters (30), wenn ein Schwellenwert der Beladung erreicht oder überschritten ist, wobei - die Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume (12) des Verbrennungsmotors (10) zur Anhebung der Abgastemperatur (TEG) und zum Aufheizen des Partikelfilters (30) auf eine Mehrfacheinspritzung verstellt wird, wobei - die Mehrfacheinspritzung zumindest eine späte Nacheinspritzung umfasst, welche in einer Expansionsphase des Kolbens im Zylinder erfolgt, wobei - die unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC) aus der späten Nacheinspritzung mit dem Restsauerstoff an einer katalytisch wirksamen Fläche im Abgaskanal (22) exotherm umgesetzt werden, um den Partikelfilter (30) auf seine zur Oxidation von Rußpartikeln notwendige Regenerationstemperatur Treg aufzuheizen.Method for the regeneration of a particle filter (30) in the exhaust gas duct (22) of an internal combustion engine (10) with at least one combustion chamber (12), comprising the following steps: - operating the internal combustion engine (10) in a first operating state, the combustion in the combustion chambers ( 12) particles produced by the internal combustion engine (10) are stored in a particle filter (30) arranged in the exhaust gas duct (22), - determining a loading state of the particle filter (30) arranged in the exhaust gas duct (22) of the internal combustion engine (10), and - regenerating the particle filter (30) when a threshold value of the load is reached or exceeded, wherein - the injection of fuel into the combustion chambers (12) of the internal combustion engine (10) to raise the exhaust gas temperature (T EG ) and to heat the particle filter (30) to a multiple injection is adjusted, wherein - the multiple injection comprises at least one late post-injection, which occurs in an expansion phase of the Piston takes place in the cylinder, whereby - the unburned hydrocarbons (HC) from the late post-injection with the residual oxygen are exothermically converted on a catalytically active surface in the exhaust gas duct (22) in order to heat the particle filter (30) to its regeneration temperature Treg, which is necessary for the oxidation of soot particles . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt tv oder die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung variabel in Abhängigkeit von weiteren Motorparametern des Verbrennungsmotors (10) gewählt wird .Procedure according to Claim 1 , characterized in that the point in time t v or the injection quantity of the late post-injection is selected as a function of further engine parameters of the internal combustion engine (10). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt oder die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung in Abhängigkeit von der aktuellen Motorlast gewählt wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the time or the injection quantity of the late post-injection is selected as a function of the current engine load. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt oder die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung in Abhängigkeit von der aktuellen Motordrehzahl gewählt wird.Procedure according to Claim 2 or 3rd , characterized in that the time or the injection quantity of the late post-injection is selected as a function of the current engine speed. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt oder die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung in Abhängigkeit von der Brennraumtemperatur des entsprechenden Brennraums (12) des Verbrennungsmotors (10) gewählt wird.Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the time or the injection quantity of the late post-injection is selected as a function of the combustion chamber temperature of the corresponding combustion chamber (12) of the internal combustion engine (10). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt oder die Einspritzmenge der späten Nacheinspritzung in Abhängigkeit der Temperatur des Partikelfilters (30) oder eines dem Partikelfilter (30) vorgeschalteten Katalysators (28) gewählt wird.Method according to one of Claims 2 to 5, characterized in that the point in time or the injection quantity of the late post-injection is selected as a function of the temperature of the particle filter (30) or of a catalytic converter (28) connected upstream of the particle filter (30). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Brennraum (12) des Verbrennungsmotors (10) in der Heizphase des Partikelfilters (30) mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (Ä > 1) betrieben wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one combustion chamber (12) of the internal combustion engine (10) is operated in the heating phase of the particle filter (30) with an over-stoichiometric combustion air ratio (Ä> 1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeneration des Partikelfilters (30) nur dann eingeleitet wird, wenn eine Light-Off-Temperatur des Katalysators (28) oder der drei-Wege-katalytischen Beschichtung (32) des Partikelfilters (14) erreicht ist.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that regeneration of the particle filter (30) is initiated only when a light-off temperature of the catalyst (28) or the three-way catalytic coating (32) of the particle filter (14) is reached. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrfacheinspritzung mindestens zwei Drehmoment-generierende Kraftstoffeinspritzungen und eine späte Nacheinspritzung umfasst.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the multiple injection comprises at least two torque-generating fuel injections and a late post-injection. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lambdaregelung des Verbrennungsmotors (10) durch eine Lambdasonde (38) stromabwärts des Drei-Wege-Katalysators (28) und stromaufwärts des Partikelfilters (30) erfolgt.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that a lambda control of the internal combustion engine (10) is carried out by a lambda probe (38) downstream of the three-way catalytic converter (28) and upstream of the particle filter (30). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (30) eine drei-Wege-katalytisch wirksame Beschichtung (32) aufweist und als Vier-Wege-Katalysator (34) ausgeführt ist.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the particle filter (30) has a three-way catalytically active coating (32) and is designed as a four-way catalyst (34). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizphase mit der späten Nacheinspritzung abgeschaltet wird, wenn der Partikelfilter (30) eine definierte obere Schwellentemperatur (TSO) erreicht hat.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the heating phase is switched off with the late post-injection when the particle filter (30) has reached a defined upper threshold temperature (T SO ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizphase mit der späten Nacheinspritzung wieder aktiviert wird, wenn die Temperatur des Partikelfilters (30) während der Regeneration des Partikelfilters (30) unter eine untere Schwellentemperatur (TSU) abfällt.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the heating phase is reactivated with the late post-injection if the temperature of the particle filter (30) falls below a lower threshold temperature (T SU ) during the regeneration of the particle filter (30). Motorsteuergerät (50) für einen Verbrennungsmotor (10), wobei das Motorsteuergerät (50) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchzuführen, wenn ein maschinenlesbarer Programmcode durch das Motorsteuergerät (50) ausgeführt wird.Engine control unit (50) for an internal combustion engine (10), the engine control unit (50) being set up to carry out a method according to one of claims 1 to 13 when a machine-readable program code is executed by the engine control unit (50).
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