DE102021209373A1

DE102021209373A1 - Verfahren zur Bestimmung der aktuellen Beladung eines Partikelfilters eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102021209373A1
Application number: DE102021209373.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Baumann; Benedikt Alt; Alexandre Wagner; Fabian Straub; Evgenij Pachomow
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-08-26
Filing date: 2021-08-26
Publication date: 2023-03-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Beladung eines Partikelfilters nach dem Wandstromprinzip, umfassend ein Bestimmen (304, 404) eines ersten modellierten Strömungswiderstands (k_flow,ident) des Partikelfilters auf Grundlage eines Abgasmassenstroms (ṁ_exh), eines Differenzdrucks (Δp) über dem Partikelfilter sowie einer Temperatur (T_us) und eines Drucks (p_us) vor dem Partikelfilter; ein Bestimmen (375, 475) eines zweiten modellierten Strömungswiderstands (k_flow,mod) des Partikelfilters auf Grundlage eines Abgasmassenstroms, einer modellierten aktuellen Beladung des Partikelfilters, sowie einer Temperatur (T_us) und eines Drucks (p_us) vor dem Partikelfilter; Bilden einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten modellierten Strömungswiderstand, und Berechnen mindestens eines Korrekturwerts (ṁ_soot,in,corr, ṁ_{soot,layer,corr}, ṁ_{soot,wall,corr}) für einen Partikelmassenstrom in den Partikelfilter aus der gebildeten Differenz, und Bestimmen (355, 365, 455, 465) einer aktuellen angepassten Beladung des Partikelfilters unter Verwendung des mindestens einen Korrekturwerts für den Partikelmassenstrom.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der aktuellen Beladung eines Partikelfilters für einen Verbrennungsmotor sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Hintergrund der Erfindung
Die strengen Grenzwerte der heutigen Abgasgesetzgebung sind allein mit innermotorischen Maßnahmen der Verbrennungsmotoren nicht mehr zu erreichen. Um die Abgaswerte auf das vom Gesetzgeber geforderte Niveau zu reduzieren, werden daher zunehmend sowohl in Diesel- als auch in Ottomotoren Partikelfilter im Abgasstrang eingesetzt. Häufig handelt es sich um Wandstromfilter, die im Laufe des Fahrzeuglebens mit Ruß- und Aschepartikeln beladen werden, die ihrerseits die Filtrationseffizienz des Filters entscheidend steigern. Dabei lagern sich Partikel sowohl innerhalb der porösen Wand als auch als Partikelschicht auf der Wandoberfläche ab. Während die Asche dauerhaft im Filter verbleibt und somit einen konstanten Filtrationsbeitrag liefert, ist der Filtrationsbeitrag durch den Ruß insbesondere von der Rußpartikelbeladung abhängig. Die optimale Filtrationseffizienz kann folglich durch einen gezielten Auf- bzw. Abbau einer Rußpartikelschicht unter bestimmten Bedingungen wie z.B. hohen Filtertemperaturen oder Sauerstoffüberschuss erreicht werden.
Leere Partikelfilter verfügen nur über eine eingeschränkte Filtrationseffizienz. Deshalb ist es wichtig, dass diese Filter schnellstmöglich mit Asche oder Ruß vorbeladen werden, um die Filtrationseffizienz auf das nötige Niveau zu bringen.
Das gezielte Vorbeladen des Filters vor dem Einbau oder eine starke Berußung des Filters kurz nach dem Motorstart sind dazu als Maßnahmen geeignet. Im Laufe der Fahrt erhöht sich der Filterwirkungsgrad, da die einzelnen Poren in der Filterwand zunehmend befüllt werden.
Bei ausreichend hohen Temperaturen und starken Sauerstoffangebot kann dagegen die Rußpartikelschicht, die sich auf der Filterwand bildet, sehr schnell abbrennen, was zu einem starken Verlust der Filtrationseffizienz führt. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, diesen Abbrennvorgang, also die Oxidation der Rußpartikelschicht, rechtzeitig zu stoppen, so dass der Partikelfilter nur bis zu einer bestimmten Grenze regeneriert und die Filtrationseffizienz auf dem gewünschten Niveau gehalten wird.
Im Laufe des Fahrzeuglebens setzt sich der Partikelfilter immer mehr mit Asche zu, die sich im Gegensatz zu den Rußpartikeln nicht wieder abbrennen lässt und somit für eine permanent hohe Filtrationseffizienz sorgt. Bei allzu hoher Beladung steigt allerdings der Abgasgegendruck, was wiederum zu Verbrauchsnachteilen führt. Als Folge sollte der Filter ab einer kritischen Aschebeladung ausgetauscht werden.
Zur Bestimmung der Filterbeladung kann ein Verfahren auf Grundlage eines gemessenen Differenzdrucks am Partikelfilter verwendet werden. Dazu wird die Differenz der Drücke am Ein- und Ausgang des Filters erfasst und aus der Änderung dieses Differenzdrucks eine Änderung im Filterströmungswiderstand abgeleitet, was wiederum näherungsweise auf die Partikelbeladung des gesamten Filters schließen lässt. Dieser grobe Beladungswert kann genutzt werden, um die Maßnahmen zur Verbesserung der Filtrationseffizienz anzusteuern. So ist es in bestimmten Fahrsituationen beispielsweise möglich, Ruß verstärkt aufzubauen, Ruß abzubauen oder eine exotherme Rußabbrandreaktion zu stoppen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Bestimmung, insbesondere dynamischen Modellierung einer Beladung eines Partikelfilters nach dem Wandstromprinzip sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Durch diese Lösung wird eine Möglichkeit geschaffen, eine bessere Aussage darüber treffen zu können, zu welchem Anteil der Partikelfilter aktuell mit Asche bzw. Ruß beladen ist und wo der aktuelle Wirkungsgrad des Filters tatsächlich liegt. Dies vereinfacht es, den Wirkungsgrad des Partikelfilters mit geeigneten Maßnahmen in einem optimalen Bereich zu halten. Insbesondere können mit dem vorgeschlagenen Verfahren auch weitere Einflüsse auf die Filterbeladung, wie etwa Kraftstoffqualität, Effekte beim Regenerationsvorgang indirekt durch die Verwendung der beschriebenen gemessenen und modellierten Werte mit einbezogen werden und die bisherigen mathematischen Modelle für die Beladung im Fahrbetrieb kontinuierlich korrigiert und nachgeführt werden.
Dabei wird im Einzelnen ein Verfahren vorgeschlagen, wobei ein erster modellierter Strömungswiderstand des Partikelfilters auf Grundlage eines Abgasmassenstroms, eines Differenzdrucks über dem Partikelfilter sowie einer Temperatur und eines Drucks vor dem Partikelfilter bestimmt wird, und ein zweiter modellierter Strömungswiderstand des Partikelfilters auf Grundlage eines Abgasmassenstroms, einer modellierten aktuellen Beladung des Partikelfilters sowie einer Temperatur und eines Drucks vor dem Partikelfilter bestimmt wird. Anschließend wird die Differenz aus diesem ersten und zweiten modellierten Strömungswiderstand gebildet, und aus der gebildeten Differenz wird mindestens ein Korrekturwert für einen Partikelmassenstrom in den Partikelfilter gebildet. Dabei können die Werte für den Abgasmassenstrom direkt über einen Sensor gemessen werden oder aus anderen Werten, wie etwa Temperatur und Druck, ermittelt werden. Auch der Differenzdruck kann direkt gemessen werden oder zum Beispiel aus zwei Druckmessungen vor und nach dem Filter ermittelt werden. Ebenso können auch die Werte für Temperatur und Druck zumindest teilweise berechnet werden.
In allen Fällen ist es auch möglich, Werte zu interpolieren oder aus Näherungsfunktionen anhand einzelner Messungen für weitere Zeitpunkte abzuschätzen. Anschließend kann unter Verwendung des mindestens einen Korrekturwerts für den Partikelmassenstrom eine angepasste aktuelle Beladung des Partikelfilters bestimmt werden. Durch die Verwendung des Korrekturwerts wird eine genauere Bestimmung der tatsächlichen Beladung eines Partikelfilters erreicht. Damit ist es dann wiederum möglich, frühzeitig Maßnahmen (z.B. Anpassungen im Kraftstoffsystem oder Schubabschaltverbot) einzuleiten, um die Filtrationseffizienz rechtzeitig zu erhöhen oder aus Bauteilschutzgründen (z.B. hohe Temperaturbelastung beim Abbrand) einer zu hohen Ansammlung von Rußpartikeln im Filter entgegenzuwirken. Durch gezielteren Einsatz dieser Maßnahmen kann auch vermieden werden, dass Maßnahmen mit unnötig hohem Kraftstoffverbrauch oder erhöhtem Kohlendioxidausstoß aufgrund von ungenauen Daten über das Filterverhalten ausgelöst werden.
Dabei kann das Bestimmen einer angepassten modellierten Filterbeladung weiter das Berechnen eines angepassten Partikelmassenstroms in den Partikelfilter auf Grundlage einer modellierten Filtereffizienz und eines auf Grundlage eines Rohemissionsmodells berechneten Partikelmassenstroms in den Filter umfassen, wobei ein Korrekturwert für den Partikelmassenstrom zu dem auf Grundlage des Rohemissionsmodells berechneten Partikelmassenstrom addiert wird.
In beispielhaften Ausführungsformen kann das Bestimmen der aktuellen angepassten Beladung des Partikelfilters insbesondere das Bestimmen einer aktuellen angepassten Beladung der Filterwand und das Bestimmen einer aktuellen angepassten Beladung der Partikelschicht des Partikelfilters umfassen.
Eine solche Bestimmung der angepassten Beladung von Wand und Partikelschicht kann vorgenommen werden, indem jeweils eine Filtereffizienz der Filterwand und der Partikelschicht in Abhängigkeit von einer aktuellen Beladung des Partikelfilters bestimmt wird, und dann die aktuelle angepasste Beladung der Filterwand auf Grundlage der Filtereffizienz der Filterwand und einem auf Grundlage eines Rohemissionsmodells berechneten Partikelmassenstroms in den Filter berechnet wird, und analog die aktuelle angepasste Beladung der Partikelschicht auf Grundlage der Filtereffizienz der Partikelschicht und einem auf Grundlage eines Rohemissionsmodells berechneten Partikelmassenstroms in den Filter berechnet wird. Zur Berechnung der Filtereffizienz kann auch eine in einem vorherigen Durchlauf bestimmte, angepasste Beladung genutzt werden, um das Verfahren dynamisch anzupassen.
Alternativ oder zusätzlich zu der Verwendung eines Korrekturwerts für den in den Filter eingehenden Partikelmassenstrom aus einem Rohemissionsmodell kann zunächst ein erster Korrekturwert aus der Differenz der modellierten Strömungswiderstände bestimmt werden, und dann kann dieser erste Korrekturwert in einen zweiten Korrekturwert für einen Partikelmassenstrom in eine Filterwand des Partikelfilters und einen dritten Korrekturwert für einen Partikelmassenstrom in eine Partikelschicht des Partikelfilters aufgeteilt werden. Auf diese Weise kann die Korrektur genauer für Wand und Schicht angewendet werden, insbesondere bei sehr unterschiedlichen Massenströmen, z.B. im Verlauf einer vollständigen Regeneration.
Dabei kann die aktuelle angepasste Beladung der Filterwand beispielsweise durch eine Integration eines ersten Eingangswerts über die Zeit berechnet werden, wobei der erste Eingangswert aus dem Partikelmassenstrom in die Filterwand, dem zweiten Korrekturwert sowie einem durch Filterregeneration entstehenden Partikelmassenstrom aus der Filterwand gebildet wird; und die aktuelle angepasste Beladung der Partikelschicht kann durch eine Integration eines zweiten Eingangswerts über die Zeit berechnet werden, wobei der zweite Eingangswert aus dem Partikelmassenstrom in die Filterschicht, dem dritten Korrekturwert sowie einem durch Filterregeneration entstehenden Partikelmassenstrom aus der Partikelschicht gebildet wird.
In allen Ausführungsformen kann eine aktuelle angepasste Beladung des Partikelfilters, die mit Hilfe der genannten Verfahrensschritte berechnet wurde, beispielsweise zur Ansteuerung einer Regeneration des Partikelfilters verwendet werden. Außerdem kann die aktuelle angepasste Beladung in allen Berechnungen und Modellen eingesetzt werden, die die Beladung des Partikelfilters verwenden, so dass eine dynamische Anpassung im aktiven Fahrbetrieb entsteht.
Zur Umsetzung der beschriebenen Modellierungen und Berechnungen kann das Verfahren das Messen von mindestens einem der folgenden Parameterwerte kontinuierlich oder in vorgegebenen Intervallen umfassen: ein Druck vor dem Partikelfilter, eine Temperatur vor dem Partikelfilter, ein Abgasmassenstrom vor dem Partikelfilter, ein Abgasmassenstrom vor dem Partikelfilter, ein Differenzdruck über den Partikelfilter. Diese Werte können durch Sensoren erfasst, abgespeichert und optional auch mit weiteren Zwischenschritten, wie etwa Näherungsfunktionen bzw. Parameterschätzern, für die Verwendung in den Modellierungen angepasst werden.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass man mit einer genauen Information zur Beladung des Partikelfilters eines Verbrennungsmotors (Otto oder Diesel) in der Lage ist, die Maßnahmen zur Verbesserung der Filtrationseffizienz (z.B. Anpassungen im Kraftstoffsystem, so dass größere Rußpartikel entstehen) und zum Bauteilschutz (z.B. Schubabschaltverbot, d.h. Einspritzung trotz Schubphase, um Sauerstoffüberschuss zu verringern) zielgerichtet einleiten kann. Eine hohe Filtrationseffizienz gilt als entscheidendes Kriterium, um die anspruchsvollen Grenzwerte in der Abgasgesetzgebung einhalten zu können. Weiterhin können der Kraftstoffverbrauch und der Kohlenstoffdioxidausstoß verringert werden, wenn keine unnötigen Schubabschaltverbote ausgesprochen werden. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die verwendeten physikalischen Modelle mit dem gemessenen Differenzdruck gezielt nachgeführt werden. Da eine Abweichung zwischen modelliertem und gemessenen Differenzdruck in vielen Fällen eine Abweichung der modellierten Rußmasse von der tatsächlichen Rußmasse nach sich zieht, lässt sich die Genauigkeit des gesamten Modells mit einer Adaption über den gemessenen Differenzdruck entsprechend verbessern.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Figurenliste

1 zeigt beispielhaft einen Partikelfilter in einem Fahrzeug, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren angewendet werden kann;
2a und 2b stellen eine Übersicht des physikalischen Modells für einen Partikelfilter dar, in dem ein erfindungsgemäßes Verfahren verwendet werden kann;
3a zeigt schematisch die Berechnung eines Korrekturwerts für den Partikelmassenstrom in einer möglichen Ausführungsform;
3b zeigt eine beispielhafte Modellierung von Parametern des Partikelfilters, bei der ein Korrekturwert für den Partikelmassenstrom einfließen kann;
4a zeigt schematisch die Berechnung von aufgeteilten Korrekturwerten für die Partikelmassenströme in Filterwand und Rußschicht gemäß einer möglichen Ausführungsform; und
4b zeigt eine beispielhafte Modellierung von Parametern des Partikelfilters, bei der aufgeteilte Korrekturwerte für Filterwand und Schicht einfließen.

Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt beispielhaft ein Partikelfilterelement 1 schematisch im Längsschnitt, in dem Ausführungsformen der Erfindung zur Anwendung kommen können. Dabei wird von einem Verbrennungsmotor stammendes Abgas 4 mit enthaltenen Partikeln unterschiedlicher Größen und Massen in den Filter eingeleitet. Der Abgasstrom durch den Filter ist durch Pfeile angedeutet. Im Inneren des Filters sind Wandelemente 10 aus einem porösen bzw. teildurchlässigen Material eingebracht, die beispielsweise eine wabenförmige Struktur mit an ihren Enden wechselseitig abgeschlossenen Kanälen 12 bilden können, so dass das einströmende Abgas 4 durch die Kanalwände 10 treten muss und die enthaltenen Partikel an und in den Wänden 10 abgelagert werden. Als Partikelschicht oder Rußschicht wird im Folgenden die Schicht aus Partikeln bzw. Ruß bezeichnet, die sich im Filter auf den Wänden als Partikelschicht aufgrund der durchströmenden Abgase aufbaut. Als Filterwand werden die Wände des Partikelfilters bezeichnet, die von den Abgasen durchströmt werden und in denen sich aufgrund ihres porösen Aufbaus ebenfalls Partikel ablagern. Das so gefilterte Abgas wird dann im Abgassystem 6 weitergeleitet.
Je nach Ausführung kann ein Partikelfilterelement 1 auch kombiniert mit einem Katalysator ausgebildet werden, oder ein oder mehrere Katalysatorelemente können an anderen Stellen im Abgassystem vorgesehen sein.
Vor und nach dem Filterelement 1 können verschiedene Sensoren vorgesehen sein, um Messgrößen des Abgasstroms bzw. des Filters im Betrieb zu bestimmen. Beispielsweise dient jeweils ein Drucksensor vor und/oder nach dem Filterelement zur Messung des Drucks vor (p_us) bzw. nach (p_ds) dem Filterelement. Aus den beiden Werten kann dann ein Differenzdruck bestimmt werden. Es ist auch möglich, dass alternativ oder zusätzlich ein einzelner Drucksensor zur direkten Messung des Differenzdrucks Δp über das Filterelement vorhanden ist.
Ein Massenstromsensor, beispielsweise ein Luftmassenmesser bzw. Durchflusssensor, kann zur Messung des Abgasmassenstroms ṁ_exh eingesetzt werden. Durch einen Sauerstoffsensor wie eine Lambdasonde kann die Sauerstoffkonzentration w_O2 im Abgasstrom bestimmt werden. Der Sauerstoffgehalt ist beispielsweise zur Modellierung der Abgasbestandteile über das Rohemissionsmodell erforderlich. Außerdem kann die Temperatur T des Abgases an verschiedenen Stellen des Abgassystems erfasst werden, beispielsweise vor (T_us) und/oder nach (T_ds) dem Partikelfilter. Auch im Partikelfilter selbst kann ein Temperatursensor verbaut sein.
Die erfassten Sensormesswerte können dann einer geeigneten Steuereinrichtung, wie etwa dem Motorsteuergerät oder auch einem separaten Steuergerät zugeführt werden, wo sie für verschiedene Zwecke weiterverarbeitet werden können, z.B. zur Steuerung des Motorbetriebs, zur Analyse von relevanten Größen im Abgassystem, zur Steuerung von Maßnahmen zur Abgasbehandlung oder zur Modellierung anderer unbekannter Größen. Ebenso können diese Messwerte auch abgespeichert werden oder an weitere Steuereinrichtungen weitergeleitet werden. Umgekehrt ist es auch möglich, dass Messwerte, die nachfolgend zur Berechnung genutzt werden, nicht direkt als Ausgangssignal der jeweiligen Sensoren, sondern von einer Steuereinheit oder einem Speicherelement empfangen werden. In dem Steuergerät ist wiederum eine Recheneinheit wie ein Prozessor oder ein Mikrocontroller vorhanden, der in der Lage ist, mittels der erfassten Messwerte vorgegebene Berechnungen und Modellierungen von Größen vorzunehmen, die für die Steuerung relevant sind und diese modellierten Werte auch abzuspeichern, an andere Einheiten weiterzuleiten oder in weiteren Modellierungen weiterzuverwenden.
Insbesondere können die Sensormesswerte auch verwendet werden, um wie nachstehend beschrieben dynamischen Korrekturwerte für die Filterbeladung des Partikelfilters zu bestimmen.
2a und 2b zeigen beispielhaft eine Übersicht über ein physikalisches Modell zur Bestimmung verschiedener Filterparameter, insbesondere der Beladung eines Partikelfilters. Die Werte für die Filterwand werden jeweils mit dem Index „wall“ bezeichnet, während die Werte für die Rußschicht mit dem Index „layer“ bezeichnet werden.
Die grundsätzlichen physikalischen Modelle, die hier verwendet werden, wie etwa ein Differenzdruckmodell, ein Rohemissionsmodell zur Modellierung der im Motorbetrieb entstehenden Abgasbestandteile, verschiedene Modelle zur Regeneration von Partikelfiltern, verschiedene Modellierungen für Parameter wie den Durchflusswiderstand im Filter und weitere Zusammenhänge sind im Fach bekannt. Für die Details der Modellierungen und der mathematischen Zusammenhänge, die für die Idee der Erfindung nicht wesentlich sind, wird beispielsweise ausdrücklich auf die folgenden Dokumente verwiesen:

Konstandopoulos A. G., „Flow Resistance Descriptors for Diesel Particulate Filters: Definitions, Measurements and Testing“, SAE Tech. Paper No. 2003-01-0846 (SP-1755), 2003;
Konstandopoulos A. G. und Kostoglou M., „Periodically Reversed Flow Regeneration of Diesel Particulate Traps“, SAE Tech. Paper No. 1999 01-0469, 1999; Mohammed H, Triana AP, Yang SL, Johnson JH. An advanced 1D 2-layer catalyzed diesel particulate filter model to simulate: filtration by the wall and particulate cake, oxidation in the wall and particulate cake by NO2 and O2, and regeneration by heat addition. SAE technical paper 2006-01-0467; 2006; Konstandopoulos A. G., Kostoglou M., Skaperdas E., Papaioannou E., Zarvalis D., and Kladopoulou E., „Fundamental Studies of Diesel Particulate Filters: Transient Loading, Regeneration and Aging“, SAE Tech. Paper No. 2000-01-1016 (SP-1497), 2000.
C.T. Huynh, J.H. Johnson, S.L. Yang, S.T. Bagley, J.R. Warner, A One-Dimensional Computation Model for Studying the Filtration and Regeneration Characteristics of a Catalyzed Wall-Flow Diesel Particulate Filter, SAE 2003-01-0841, 2003.

Zur Modellierung der Filtrationseffizienz des Partikelfilters in den Blöcken 210 und 220 der 2a werden sowohl direkt messbare als auch berechnete Grö-ßen verwendet, wie etwa der Abgasmassenstrom ṁ_exh, Druck p_us und Temperatur T_us vor dem Partikelfilter, die Temperatur im Partikelfilter, die Sauerstoffkonzentration w_O2 im Abgasmassenstrom, die Beladung des Filters mit Asche m_ash und der Massenstrom an Rohemissionen. Dabei ist es außerdem wichtig, dass man die Massenverteilung des Rußes zwischen Filterwand und aufgebauter Rußpartikelschicht kennt. Dazu werden im Modell sowohl der eingehende Rußmassenstrom ṁ_soot,in, der den Filter belädt, als auch die Änderung in der Rußmasse bzw. der Rußmassenstrom durch eine Regeneration jeweils für die Filterwand, ṁ_{soot,wall,rgn} und die Rußpartikelschicht, ṁ_{soot,layer,rgn} bestimmt. Im vorliegenden Beispiel wird dabei die Rußpartikelmasse verwendet; alternativ könnte jedoch auch in allen Berechnungen und Modellierungen die Partikelzahl verwendet werden.
Zur Berechnung des Partikelmassenstroms ṁ_soot,in, mit dem der Filter beladen wird, sowie des negativen Partikelmassenstroms durch einen Regenerationsvorgang bzw. Abbrand in der Filterwand und in der Rußpartikelschicht werden üblicherweise nichtlineare Modelle eingesetzt, die auf physikalischen Wirkzusammenhängen beruhen und in den oben genannten Quellen detailliert ausgeführt sind.
Zur Berechnung der Filterbeladung spielen neben dem Rohmassenstrom ṁ_soot,in an Partikeln, der in das Filter einströmt, auch die Wirkungsgrade für die Filterwand und die Rußpartikelschicht eine wichtige Rolle.
Dabei gilt ${\dot{m}}_{soot, wall, stored} = (1 - η_{layer}) \cdot η_{wall} \cdot {\dot{m}}_{soot, in}$
für die Veränderung der Beladung der Filterwand, die in Block 240 der 2a modelliert wird, und ${\dot{m}}_{soot, layer, stored} = η_{layer} \cdot {\dot{m}}_{soot, in}$
für die Veränderung der Partikelschicht, die in Block 230 der 2a modelliert wird,
wobei ṁ_{soot,wall,stored} der Rußmassenstrom bzw. die Änderung der Partikelmasse in der Filterwand beim Beladen des Filters durch den eingehenden Abgasstrom ist, ṁ_{soot,layer,stored} der Rußmassenstrom bzw. die Änderung der Rußmasse in der Rußschicht beim Beladen des Filters ist,
η_layer der Wirkungsgrad der Rußschicht ist,
η_wall der Filterwirkungsgrad der Filterwand, und
ṁ_soot,in der Rußmassenstrom ist, der in den Filter eintritt, also der Massenstrom der Rohemissionen im Abgas.
Die Wirkungsgrade für Filterwand und Rußpartikelschicht hängen sowohl vom Abgasmassenstrom, vom Druck p_us vor dem Partikelfilter und der Temperatur T_us vor dem Partikelfilter, als auch von der aktuell vorhandenen Beladung in Wand und Rußpartikelschicht ab.
Damit wird in der Modellierung aus 2a jeweils die Filtereffizienz als Funktion dieser Größen berechnet, wobei
in Block 210 die Filtereffizienz der Partikelschicht im Filter, $η_{layer} = f 1 (m_{soot, wall}, m_{soot, layer}, m_{ash}, {\dot{m}}_{exh}, T_{us}, p_{us})$

und in Block 220 die Filtereffizienz der Filterwand, $η_{wall} = f 2 (m_{soot, wall}, {\dot{m}}_{exh}, T_{us}, p_{us})$
gebildet wird.
2b zeigt schematisch die Modellierung der Filterregeneration. Bei der Berechnung des Partikelmassenstroms bei der Regeneration der Rußpartikelschicht, also des Massenstroms an Rußpartikeln, die durch die Regeneration in der Filterwand abgebrannt werden, spielen neben der aktuellen Beladung in der Rußpartikelschicht auch der Abgasmassenstrom ṁ_exh, der Druck p_us und die Temperatur T_us vor dem Partikelfilter und das Sauerstoffverhältnis w_O2 im Abgasstrom eine wichtige Rolle, so dass der Partikelmassenstrom durch Regeneration im Wesentlichen eine Funktion dieser Größen ist, dargestellt durch Block 201: ${\dot{m}}_{soot, layer, rgn} = f_{4} (m_{soot, layer}, m_{ash}, {\dot{m}}_{exh}, p_{us}, T_{us}, w_{O 2})$

wobei ṁ_{soot,layer,rgn} der durch die Regeneration entstehende Partikelmassenstrom der Rußpartikelschicht, m_soot,layer die aktuelle Beladung der Rußpartikelschicht, m_ash die Aschbeladung des Filters, T_us die Temperatur vor dem Partikelfilter, p_us der Druck vor dem Partikelfilter und w_O2 der Sauerstoffgehalt im Abgasstrom ist.
Auf ähnliche Weise ist auch der Partikelmassenstrom bei der Regeneration in der Filterwand eine Funktion des Abgasmassenstroms, des Drucks, der Temperatur vor dem Partikelfilter und des Verhältnisses an Sauerstoff im Abgasmassenstrom, dargestellt in Block 202: ${\dot{m}}_{soot, wall, rgn} = f_{5} (m_{soot, wall}, {\dot{m}}_{exh}, p_{us}, T_{us}, w_{O 2})$
Somit können mit den Gleichungen (1) und (2) die Partikelmassenströme berechnet werden, mit denen die Filterwand bzw. die Rußschicht jeweils durch das einströmende Abgas beladen wird, während durch die Regenerationsmodelle für Filterwand und Rußschicht wie in den Gleichungen (5) und (6) jeweils die Änderungen in der Partikelmasse während einer Filterregeneration durch Abbrand der Rußpartikel beschrieben werden.
Aus dem Partikelmassenstrom beim Beladen, ṁ_{soot,wall,stored} bzw. ṁ_{soot,layer,stored}, der in den Blöcken 230 bzw. 240 in 2a modelliert wurde, und dem Partikelmassenstrom bei der Regeneration, ṁ_{soot,layer,rgn} bzw. ṁ_{soot,wall,rgn} aus den Blöcken 201 und 202 in 2b kann dann für Partikelschicht (Funktionsblock 250) und Filterwand (Funktionsblock 260) jeweils eine Differenz gebildet werden und diese Differenz anschließend in den Funktionsblöcken 255 und 265 über die Zeit integriert werden, um die Gesamtmasse von Partikeln zu erhalten, die im Partikelfilter in der Filterwand bzw. in der Rußpartikelschicht verbleiben, also die aktuelle Beladung der Filterwand, m_soot,layer, und die aktuelle Beladung der Partikelschicht, m_soot,wall.
Wenn diese Beladungswerte, also die aktuelle Masse oder Anzahl von Partikeln in der Wand und in der Rußpartikelschicht des Filters bekannt sind, kann über das ebenfalls an sich bekannte Differenzdruckmodell ein modellierter Wert für den Differenzdruck berechnet werden. $Δ p = f 3 (m_{soot, layer}, m_{soot, wall}, {\dot{m}}_{exh}, p_{us}, T_{us})$
Dabei sind die genauen Funktionen f1 bis f5 hier nicht näher ausgeführt und sind dem Fachmann aus den jeweils angeführten Modellierungen bekannt.
Üblicherweise sind die meisten unveränderlichen Filterparameter für diese Modellierungen vom Hersteller erfasst und aus den Datenblättern eines Partikelfilters bekannt. Diese Parameter können dann direkt für die Parametrisierung im Modell verwendet werden. Manche Parameter, wie etwa die Permeabilität des Filters oder Aktivierungsenergien, werden zusätzlich experimentell anhand von Messungen für den jeweiligen Filter bestimmt, z.B. mit einem einzelnen Motor, so dass Parameterwerte für diese spezifische Filter-Motor-Kombination vorliegen und ebenfalls für die Modellierungen verwendet werden können. Diese Werte und Voreinstellungen können ebenfalls im Steuergerät hinterlegt sein.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform können diese modellierten Beladungswerte für die Rußpartikelschicht und die Filterwand nun durch weitere Modellierungen dynamisch angepasst werden. Die folgenden Beispiele werden anhand der 3a und 3b erläutert, wobei 3a eine beispielhafte Modellierung eines Korrekturwerts zeigt, während 3b im Wesentlichen der Parametermodellierung für einen Partikelfilter aus 2a entspricht, wobei nun aber der in 3a gebildete Korrekturwert mit einfließt.
Dazu wird der oben angegebene Zusammenhang für die Berechnung des Differenzdrucks in Gleichung (7) wie folgt vereinfacht bzw. in mehrere Komponenten aufgeteilt: $Δ p = k_{flow} (m_{soot, layer}, m_{soot, wall}, m_{ash}) \cdot g 1 ({\dot{m}}_{exh}, p_{us}, T_{us}) + g 2 ({\dot{m}}_{exh}, p_{us}, T_{us})$
Dabei ist k_flow der Strömungswiderstand des Partikelfilters, der direkt von der Beladung des Filters abhängig ist; g1 ist eine Funktion des Abgasmassenstroms und von Druck und Temperatur vor dem Partikelfilter, die zusammen mit dem Strömungswiderstand den idealen Druckverlust im Filter beschreibt. Der nichtlineare Anteil g2 beschreibt im Wesentlichen die zusätzlichen Kontraktions- und Expansionsverluste beim Ein- und Auslass des Partikelfilters als Funktion von Abgasmassenstrom, Druck und Temperatur vor dem Filter und ist hauptsächlich von der Bauart des Filters abhängig. Erneut sind die entsprechenden Modellierungen für die Funktionen g1 und g2 den oben angegebenen Quellen zu entnehmen.
Damit kann die Darstellung auch als $Δ p - g 2 ({\dot{m}}_{exh}, p_{us}, T_{us}) = k_{flow} (m_{soot, layer}, m_{soot, wall}, m_{ash}) \cdot g 1 ({\dot{m}}_{exh}, p_{us}, T_{us})$
gewählt werden.
Dies bedeutet, dass der unbekannte Parameter k_flow, der den Strömungswiderstand des Partikelfilters beschreibt, in Funktionsblock 304 aus 3a bestimmt werden kann, sobald für einen Zeitpunkt der gemessene Differenzdruck Δp_sens, der gemessene Abgasmassenstrom sowie gemessener Druck und Temperatur vor dem Partikelfilter zur Verfügung stehen. Dabei können diese Werte beispielsweise in vorgegebenen Intervallen gemessen werden. Teilweise können die Werte auch berechnet werden oder aus anderen Messungen bestimmt werden, z.B. der Differenzdruck aus Druckmessungen vor und nach dem Partikelfilter, oder der Abgasmassenstrom kann aus Druck und Temperatur ermittelt werden. Für eine echtzeitfähige Bestimmung des Parameters k_flow im laufenden Fahrbetrieb eines Fahrzeugs können alle diese Werte oder ein Teil davon durch einen Parameterschätzer auf Grundlage der tatsächlich gemessenen Werte bestimmt werden, beispielsweise über die Methode der kleinsten Fehlerquadrate. In Funktionsblock 302 fließt der berechnete Anteil g2 und der gemessene Differenzdruck Δp_sens ein. Im darauf folgenden Funktionsblock 304 kommt der ebenfalls bekannte lineare Anteil g1 hinzu, wobei dann ein Parameterschätzer für die Bestimmung des Strömungswiderstands genutzt wird. Der so auf Grundlage der Gleichung (9) bestimmte Strömungswiderstand wird im Folgenden und in den Figuren mit k_flow,ident bezeichnet.
Der Strömungswiderstand kann aber in Funktionsblock 375 auch direkt aus dem Differenzdruckmodell modelliert werden, analog zu Gleichung (7) für den Differenzdruck, also als Funktion der Messwerte für den Abgasmassenstrom ṁ_exh, den Drucks p_us und die Temperatur T_us vor dem Filter, der aktuellen Beladung der Filterwand, und der aktuellen Beladung der Partikelschicht, also $k_{flow, mod} = g 3 (m_{soot, layer}, m_{soot, wall}, {\dot{m}}_{exh}, p_{us}, T_{us})$
Die Bestimmung der aktuellen Filterbeladungen wurde bereits in Verbindung mit 2a erläutert. Der Funktionsblock 375 entspricht dabei im Wesentlichen dem Block 270 aus 2a.
Somit wurden nun zwei modellierte Werte für den Strömungswiderstand bestimmt; ein erster modellierter Strömungswiderstand k_flow,ident, der sich aus den Messwerten wie in Zusammenhang mit Gleichung (9) beschrieben ergibt und der in Block 304 berechnet wird, und ein zweiter modellierter Strömungswiderstand k_flow,mod aus dem Differenzdruckmodell in Block 375, der zusammen mit Gleichung (10) erläutert wurde.
In einem weiteren Schritt 306 kann nun eine Differenz aus diesen beiden modellierten Werten für den Strömungswiderstand berechnet werden, so dass zunächst ein Korrekturwert auf Grundlage des Strömungswiderstands erhalten wird, der auf verschiedene Weise weiterverwendet werden kann. Die resultierende Differenz kann in einer möglichen Ausführungsform beispielsweise mit einem entsprechend gewählten Faktor k_corr in Schritt 306 der 3a in einen Korrekturwert ṁ_soot,in,corr für den eingehenden Rußmassenstrom umgerechnet werden.
Dieser Korrekturwert ṁ_soot,in,corr kann dann in bestimmten Situationen auf den Partikelmassenstrom ṁ_soot,in aufgeschaltet werden, der vom Rohemissionsmodell berechnet worden ist, wie in 3b gezeigt ist. Dabei entsprechen die grundsätzlichen Modellierungen jeweils den entsprechenden Schritten, die bereits in Zusammenhang mit 2a gezeigt wurden, und werden daher nicht erneut ausführlich beschrieben. Es wird also in den Schritten 310 und 320 die Filtereffizienz modelliert, aus der dann in den Schritten 330 und 340 die Veränderung der Filterbeladung durch den eingehenden Partikelmassenstrom bestimmt wird. An dieser Stelle wird nun aber in Schritt 380 zu dem modellierten Partikelmassenstrom in den Filter der Korrekturwert ṁ_soot,in,corr addiert, so dass ein korrigierter Partikelmassenstrom jeweils für Schicht und Wand erhalten wird. Anschließend kann daraus, wie bereits beschrieben und analog zu den Funktionsblöcken 250, 255, 260 und 265 durch Abziehen des Partikelmassenstroms des Regenerationsvorgangs (Blöcke 350, 360) und durch Integration über die Zeit (Blöcke 355, 365) eine korrigierte bzw. angepasste aktuelle Beladung für die Filterwand, m_soot,wall, sowie für die Rußschicht im Filter, m_soot,layer, bestimmt werden.
Die aktuellen angepassten Beladungen können dann in beliebigen Steuerungen, Berechnungen oder Modellierungen weiterverwendet werden. Beispielsweise kann der korrigierte Beladungswert wieder in die Berechnung der Filtereffizienz in den Blöcken 201 und 202 in 2a bzw. in die Gleichungen (5) und (6) einflie-ßen. Auch die Berechnung des zweiten Strömungswiderstandswerts k_flow,mod, wie sie in Verbindung mit 3a beschrieben wurde, nutzt in Schritt 375 die aktuellen Filterbeladungen als Eingangswerte, so dass auch hier die angepassten Werte genutzt werden können. Auf diese Weise wird eine dynamische, ständig selbst anpassende Modellierung der Filterbeladung und aller zugehörigen Parameter erreicht, da die korrigierten Ergebnisse jeweils direkt in den nächsten Berechnungszyklus für die Filterbeladung mit einfließen.
4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung, in der ein aufgeteilter Korrekturwert für den Partikelmassenstrom bestimmt wird.
Dabei sind sowohl in 4a als auch in 4b die meisten Verfahrensschritte analog zu den Schritten in 2a, bzw. den 3a und 3b ausgebildet. Es werden also erneut zwei modellierte Werte für den Strömungswiderstand des Partikelfilters gebildet, wobei der durch Messungen ermittelte Differenzdruck Δp-_sens mit dem Funktionsanteil g2 in Schritt 402 den Differenzdruck Δp_sens,lin bildet, der dann zusammen mit der von Abgasmassenstrom, Druck und Temperatur abhängigen Funktion g1 in den ersten modellierten Wert einfließt, so dass in Block 404 mittels eines Parameterschätzers ein erster modellierter Strömungswiderstand k_flow,ident erhalten wird. Ebenfalls analog zu der Ausführungsform aus 3 wird in Block 475 ein zweiter modellierter Wert für den Strömungswiderstand auf Grundlage des Differenzdruckmodells gebildet, wieder als Funktion der Messwerte für den Abgasmassenstrom ṁ_exh, den Drucks p_us und die Temperatur T_us vor dem Filter, der aktuellen Beladung der Filterwand, und der aktuellen Beladung der Partikelschicht. Anschließend wird die Differenz der Strömungswiderstandwerte in Schritt 406 gebildet und durch einen geeigneten Faktor in Schritt 408 zu einem Korrekturwert für den Partikelmassenstrom umgerechnet.
Im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsform wird nun aber nicht dieser Korrekturwert ṁ_soot,in,corr in die weitere Modellierung direkt einbezogen, sondern wird auf zwei separate Korrekturwerte für Filterwand und Partikelschicht aufgeteilt. Die Aufteilungsfaktoren k_wall,corr und k_layer,corr für Wand und Schicht können dabei wieder vom gemessenen Abgasmassenstrom, Temperatur und Druck vor dem Partikelfilter sowie der vorhandenen Rußmasse bzw. Beladung in der Filterwand und der aufgebauten Rußpartikelschicht abhängen, so dass sie beispielsweise dem aktuellen Aufteilungsverhältnis der Beladungen entsprechen. Es sind aber beliebige andere Aufteilungsmodelle denkbar. Als Ergebnis wird in Block 490 ein korrigierter Wert ṁ_{soot,wall,corr} für den Partikelmassenstrom in die Filterwand erhalten, und parallel in Block 495 ein korrigierter Wert ṁ_{soot,layer,corr} für den Partikelmassenstrom in die Rußschicht.
4b zeigt analog zu den 2a und 3b die Modellierung verschiedener Filterparameter zur Bestimmung der Filterbeladung. Dabei wird in den Schritten 410 (wie Schritt 210, 310) und 420 (wie Schritt 220, 320) die Filtereffizienz modelliert, aus der dann in den Schritten 430 und 440 die Veränderung der Filterbeladung durch den eingehenden Partikelmassenstrom bestimmt wird. Während in der vorherigen Ausführungsform der 3 hier der Korrekturwert für den Partikelmassenstrom eingeflossen ist, wird in dieser alternativen Ausführungsform für die Schritte 430 und 440 zunächst der nicht korrigierte Partikelmassenstrom ṁ_soot,in in den Filter aus dem Rohemissionsmodell zusammen mit den modellierten Filterwirkungsgraden η_layer, η_wall verwendet. Im folgenden Schritt, in dem jeweils getrennt für Filterschicht und Filterwand die Eingangswerte für die Integratoren 455 und 465 gebildet werden, werden nun in den Schritten 450 und 460 zusätzlich zu den negativen Partikelmassenströmen aus der Regeneration auch die Korrekturwerte aus 4a hinzuaddiert. Als Eingangswert für den Integrator 455 ergibt sich also die Summe aus drei Komponenten, nämlich dem Partikelmassenstrom in die Rußschicht aus Block 430, ṁ_{soot,layer,stored}, dem Partikelmassenstrom aus der Schicht durch die Regeneration, ṁ_{soot,layer,rgn}, sowie dem Korrekturwert für die Filterschicht aus Block 495 in 4a, ṁ_{soot,layer,corr}. Analog ergibt sich der Eingangswert für den Integrator 465 in 4b aus dem Partikelmassenstrom ṁ_{soot,wall,stored} in die Filterwand aus Block 440, dem Partikelmassenstrom ṁ_{soot,wall,rgn} aus der Filterwand durch Regeneration, sowie dem Korrekturwert ṁ_{soot,layer,corr} für die Filterwand aus Block 490 in 4a.
Wie auch in den vorherigen Beispielen können die so erhaltenen aktuellen angepassten Beladungswerte verwendet werden, um beispielsweise einen dynamisch angepassten Differenzdruck 470, einen dynamisch angepassten Strömungswiderstand 475 oder korrigierte Wirkungsgrade für Filterwand und Schicht zu erhalten, so dass eine kontinuierliche Korrektur der Beladungswerte möglich wird.
Eine weitere mögliche Ausführungsform (nicht gezeigt) kann beide Korrekturen aus den vorherigen Beispielen einer geeigneten Kombination verwenden, also sowohl den Rußmassenstrom aus dem Rohemissionsmodell mit dem Korrekturwert versehen, als auch den Eingang der Integratoren für Filterwand und/oder Rußschicht auf geeignete Weise korrigieren. Grundsätzlich ist auch möglich, nur die Werte für die Filterwand oder nur die Werte für die Schicht zu korrigieren. In anderen Fällen ist denkbar, dass die Wahl des zu verwendenden Korrekturwerts für die verschiedenen Partikelmassenströme von Bedingungen abhängig gemacht wird, beispielsweise von einem bestimmten Beladungsverhältnis oder von einer speziellen Situation im Filter, z.B. nach einer vollständigen Regeneration oder bei erkanntem Ende der Filterlebensdauer.
In allen möglichen Ausführungsformen können die auf diese Weise korrigierten bzw. angepassten Parameterwerte, also beispielsweise eine korrigierte Filterbeladung, korrigierte Partikelmassenströme, korrigierter Differenzdruck oder Strömungswiderstand anschließend in der Steuerung und Überwachung des Abgassystems genutzt werden. Beispielsweise kann bei einer zu hohen Filterbeladung ein Regenerationsvorgang durch Anpassen der Abgastemperatur eingeleitet werden, oder bei zu geringer Filterbeladung und damit zu geringer Filterleistung Parameter der Kraftstoffverwendung und Temperaturen eine schnelle Beladung erreicht werden. Auch andere, hier nicht genannte Steuerungen und, für welche die Filterbeladung relevant ist, können die dynamisch angepassten und damit genaueren Werte übernehmen und anwenden.
Es versteht sich außerdem, dass nicht alle der vorherigen Schritte durch dasselbe Software- oder Hardwaremodul ausgeführt werden können, sondern beispielsweise die Verarbeitung von Sensorwerten oder bestimmte Modellierungen auch getrennt stattfinden können. Dabei können auch mehrere separate Steuerungsgeräte oder verschiedene Module und Applikationen innerhalb eines Steuergeräts genutzt werden, zwischen denen die Messdaten, die modellierten Daten sowie die hier beschriebenen Korrekturwerte dann ausgetauscht werden.

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Beladung eines Partikelfilters nach dem Wandstromprinzip, umfassend: Bestimmen (304, 404) eines ersten modellierten Strömungswiderstands (k_flow,ident) des Partikelfilters auf Grundlage eines ermittelten Abgasmassenstroms (ṁ_exh), eines ermittelten Differenzdrucks (Δp) über dem Partikelfilter sowie einer Temperatur (T_us) und eines Drucks (p_us) vor dem Partikelfilter; Bestimmen (375, 475) eines zweiten modellierten Strömungswiderstands (k_flow,mod) des Partikelfilters auf Grundlage eines ermittelten Abgasmassenstroms, einer modellierten aktuellen Beladung des Partikelfilters sowie einer Temperatur (T_us) und eines Drucks (p_us) vor dem Partikelfilter; Bilden einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten modellierten Strömungswiderstand und Berechnen mindestens eines Korrekturwerts (ṁ_soot,in,corr, ṁ_{soot,layer,corr}, ṁ_{soot,wall,corr}) für einen Partikelmassenstrom in den Partikelfilter aus der gebildeten Differenz, und Bestimmen (355, 365, 455, 465) einer aktuellen angepassten Beladung des Partikelfilters unter Verwendung des mindestens einen Korrekturwerts für den Partikelmassenstrom.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen einer aktuellen angepassten Beladung umfasst: Berechnen eines angepassten Partikelmassenstroms in den Partikelfilter auf Grundlage einer modellierten Filtereffizienz (η_layer, η_wall) und eines auf Grundlage eines Rohemissionsmodells berechneten Partikelmassenstroms (ṁ_soot,in) in den Filter, wobei ein Korrekturwert für den Partikelmassenstrom zu dem auf Grundlage des Rohemissionsmodells berechneten Partikelmassenstrom addiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen der aktuellen angepassten Beladung des Partikelfilters umfasst: Bestimmen (365, 465) einer aktuellen angepassten Beladung der Filterwand (m_soot,wall), und Bestimmen (365, 465) einer aktuellen angepassten Beladung der Partikelschicht (m_soot,layer) des Partikelfilters.
Verfahren nach Anspruch 3, weiter umfassend: Bestimmen (320, 420) einer Filtereffizienz der Filterwand in Abhängigkeit von einer aktuellen Beladung des Partikelfilters; Bestimmen (310, 410) einer Filtereffizienz der Partikelschicht in Abhängigkeit von einer aktuellen Beladung des Partikelfilters; Berechnen der aktuellen angepassten Beladung der Filterwand auf Grundlage der Filtereffizienz der Filterwand und einem auf Grundlage eines Rohemissionsmodells berechneten Partikelmassenstroms in den Filter; und Berechnen der aktuellen angepassten Beladung der Partikelschicht auf Grundlage der Filtereffizienz der Partikelschicht und einem auf Grundlage eines Rohemissionsmodells berechneten Partikelmassenstroms in den Filter.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Berechnen mindestens eines Korrekturwerts für einen Partikelmassenstrom in den Partikelfilter umfasst: Berechnen eines ersten Korrekturwerts aus der Differenz der modellierten Strömungswiderstände, und Aufteilen des ersten Korrekturwerts in einen zweiten Korrekturwert für einen Partikelmassenstrom in eine Filterwand des Partikelfilters und einen dritten Korrekturwert für einen Partikelmassenstrom in eine Partikelschicht des Partikelfilters.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die aktuelle angepasste Beladung der Filterwand durch eine Integration eines ersten Eingangswerts über die Zeit berechnet wird, wobei der erste Eingangswert aus dem Partikelmassenstrom in die Filterwand, dem zweiten Korrekturwert sowie einem durch Filterregeneration entstehenden Partikelmassenstrom aus der Filterwand gebildet wird; und wobei die aktuelle angepasste Beladung der Partikelschicht durch eine Integration eines zweiten Eingangswerts über die Zeit berechnet wird, wobei der zweite Eingangswert aus dem Partikelmassenstrom in die Filterschicht, dem dritten Korrekturwert sowie einem durch Filterregeneration entstehenden Partikelmassenstrom aus der Partikelschicht gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst: Verwenden einer aktuellen angepassten Beladung des Partikelfilters zur Ansteuerung einer Regeneration des Partikelfilters.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren das Messen von mindestens einem der folgenden Parameterwerte kontinuierlich oder in vorgegebenen Intervallen umfasst: ein Druck vor dem Partikelfilter, eine Temperatur vor dem Partikelfilter, ein Abgasmassenstrom vor dem Partikelfilter, ein Abgasmassenstrom vor dem Partikelfilter, ein Differenzdruck über den Partikelfilter.
Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 10.