DE102006007984A1

DE102006007984A1 - Verfahren zur Regeneration einer Abgasreinigungsanlage und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102006007984A1
Application number: DE102006007984A
Authority: DE
Inventors: Ralf Wirth; Marcel Wuest; Michael Kolitsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: DE102006007984B4; FR2897651A1; JP2007224905A; ITMI20070290A1; US20070193232A1

Abstract

Vorgeschlagen werden ein Verfahren zur Regeneration einer Abgasreinigungsanlage (14), die in einem Abgasbereich (13) einer in einem Kraftfahrzeug als Antriebsmotor eingesetzten Brennkraftmaschine (10) angeordnet ist, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Abgasreinigungsanlage (14) wird während der Regeneration von wenigstens einer eingelagerten Abgaskomponente regeneriert. Ein Reserve-Tankfüllstand (R), bei dessen Erreichung gewarnt wird, wird in Abhängigkeit von einer Regenerations-Anforderung (Reg_km, Reg_Mess, Reg_Mod) der Abgasreinigungsanlage (14) erhöht. Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise kann sichergestellt werden, dass ein Kraftfahrzeug aufgrund einer Regeneration nicht mit leerem Tank liegen bleibt. Weiterhin kann sichergestellt werden, dass die Regeneration innerhalb einer verbleibenden Reichweite (r_km) des Kraftfahrzeugs vollständig durchgeführt werden kann.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Regeneration einer Abgasreinigungsanlage und von einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.

In der DE 199 06 287 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters einer Brennkraftmaschine beschrieben, welches in regelmäßigen Abständen regeneriert wird. Die Regeneration erfolgt in Abhängigkeit von einem Maß für den Beladungszustand des Partikelfilters. Ohne eine Konditionierung der Partikel oxidieren die Partikel ab einer Temperatur von etwa 550°C. Mit dem Erreichen der Zundtemperatur wird eine exotherme Reaktion in Gang gesetzt, die einen Abbrand der Partikel bewirkt.

In der DE 197 39 848 A1 sind verschiedene Betriebsverfahren einer Brennkraftmaschine beschrieben, in deren Abgasbereich ein NOx-Speicherkatalysator angeordnet ist. Aufgrund der endlichen Speicherkapazität des NOx-Speicherkatalysators muss zwischendurch eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators vorgesehen werden, die durch ein Angebot von Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenmonoxid erfolgt, welche beispielsweise innermotorisch bereitgestellt werden können. Eine unerwünschte Schwefel-Einlagerung in den NOx-Speicherkatalysator kann durch ein Betreiben des NOx-Speicherkatalysators bei hohen Temperaturen mit einem fetten Abgas beseitigt werden. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der DE 198 43 859 A1 beschrieben.

Das Erreichen der erforderlichen Betriebstemperatur der Abgasreinigungsanlage zur Durchführung der Regeneration kann beispielsweise durch eine Erhöhung der Abgastemperatur oder durch eine unmittelbare Beheizung der Abgasreinigungsanlage erfolgen. Die Erhöhung der Abgastemperatur kann beispielsweise durch eine Verschlechterung des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine erreicht werden. Eine andere Möglichkeit sieht die Einbringung von brennbaren Abgasbestandteilen in den Abgasbereich der Brennkraftmaschine vor, die an einer katalytisch wirksamen Fläche exotherm reagieren. Die katalytisch wirksame Oberfläche kann beispielsweise im Partikelfilter enthalten sein. In einem Katalysator, beispielsweise einem (NOx)-Speicherkatalysator, ist die katalytisch wirksame Fläche prinzipbedingt ohnehin vorhanden.

Zur Erhöhung der Betriebstemperatur der Abgasreinigungsanlage gegenüber der aktuellen Betriebstemperatur wird eine Energie benötigt, die im Allgemeinen aus dem Kraftstoff gewonnen wird, welcher auch der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht.

Allgemein bekannter Stand der Technik ist die Ausstattung von Kraftfahrzeugen mit einer Tank-Füllstandsinformation, die ein Warnsignal bereitstellt, wenn der Füllstand im Tank entweder einen Reserve-Füllstand unterschreitet oder eine aufgrund des Durchschnittverbrauchs berechnete verbleibende Reichweite des Kraftfahrzeugs einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise zur Regeneration einer Abgasreinigungsanlage weist den Vorteil auf dass ein Liegenbleiben des Kraftfahrzeugs mit leerem Tank aufgrund einer Regeneration der Abgasreinigungsanlage vermieden werden kann.

Ein anderer wesentlicher Vorteil ergibt sich dadurch, dass eine stattfindende Regeneration nicht unterbrochen werden muss. Dadurch kann die Regeneration energieeffizient durchgeführt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Erhöhung des Reserve-Tankfüllstands vorgenommen wird, wenn während der mit dem aktuellen Tankfüllstand erreichbaren Fahrstrecke voraussicht lich eine Regenerations-Anforderung auftritt. Durch die Berücksichtigung einer Regenerations-Anforderung bei der Festlegung eines Reserve-Tankfüllstands, bei dessen Erreichung ein Warnsignal bereitgestellt wird, kann davon ausgegangen werden, dass die Regeneration innerhalb der restlichen Reichweite des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Erhöhung des Reserve-Tankfüllstands nur vorgenommen wird, wenn eine Regeneration mit dem bei der Regenerations-Anforderung vorliegenden Tankfüllstand nicht vollständig durchgeführt werden kann. Dadurch wird einerseits eine unnötige Änderung des Reserve-Tankfüllstands vermieden und andererseits sichergestellt, dass die Regeneration abgeschlossen werden kann, bevor der Kraftstofftank leer ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die nächste Regenerations-Anforderung aus dem Kraftstoffverbrauch seit der letzten Regeneration ermittelt wird. Eine zusätzliche oder alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die nächste Regenerations-Anforderung in Abhängigkeit von wenigstens einer Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine und/oder wenigstens einer Kenngröße des Abgases ermittelt wird. Eine weiterhin zusätzliche oder alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die nächste Regenerations-Anforderung in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Partikelfilters ermittelt wird. Mit wenigstens einer dieser Maßnahmen wird gegenüber der Vorgabe eines festen Wertes, beispielsweise eines km-Wertes, eine genaue Anpassung an das voraussichtliche Auftreten einer Regenerations-Anforderung erreicht.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Reserve-Tankfüllstand um einen Betrag erhöht wird, der zur Durchführung der Regeneration erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht ein zur Durchführung des Verfahrens speziell hergerichtetes Steuergerät vor. Das Verfahren ist als Programmfolge in einem Speicher des Steuergeräts hinterlegt.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm sieht vor, dass alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn es auf einem Computer abläuft.

Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode führt das erfindungsgemäße Verfahren aus, wenn das Programm auf einem Computer oder in einem Steuergerät ausgeführt wird.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.

Zeichnung
1 zeigt ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft.
1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugbereich 11 ein Luftsensor 12 und in deren Abgasbereich 13 eine Abgasreinigungsanlage 14 angeordnet sind. Der Abgasreinigungsanlage 14 ist ein Beladungszustand-Sensor 15 zugeordnet.
Der Luftsensor 12 stellt dem Steuergerät 20 ein Luftsignal ms_L, die Brennkraftmaschine 10 ein Drehzahlsignal n und der Beladungszustand-Sensor ein Beladungszustand-Messsignal dp zur Verfügung.
Im Abgasbereich 13 tritt ein Abgasstrom ms_Abg auf.
Das Steuergerät 20 stellt einer Kraftstoff-Zumessvorrichtung 21 ein Kraftstoffsignal m_K zur Verfügung.
Das Steuergerät 20 enthält eine Kraftstoffsignal-Ermittlung 22, welcher das Drehzahlsignal n, das Luftsignal ms_L sowie ein Drehmoment-Sollwert Md_Soll zur Verfügung gestellt werden und welche das Kraftstoffsignal m_K bereitstellt.
Das Steuergerät 20 enthält weiterhin eine Fahrstrecken-Ermittlung 23, welche eine Fahrstrecke s_km bereitstellt. Weiterhin ist eine Durchfluss-Ermittlung 24 vorgesehen, welche einen zeitbezogenen Kraftstoffverbrauch l/ti bereitstellt. Ferner ist eine Tankfüllstand-Ermittlung 25 vorgesehen, welche einen Tankfüllstand l_TF bereitstellt.
Eine Kraftstoffverbrauch-Ermittlung 26 ermittelt einen streckenbezogenen Kraftstoffverbrauch l/km. Eine Reichweitenermittlung 27 ermittelt die voraussichtliche, mit der aktuellen Tankfüllung erreichbare Reichweite r_km.
Die Reichweite r_km, der streckenbezogene Kraftstoffverbrauch l/km, ein Regenerationssignal Reg, eine streckenbezogene Regenerations-Anforderung Reg_km, eine Messsignal-bezogene Regenerations-Anforderung Reg_Mess, eine berechnete Regenerations-Anforderung Reg_Mod sowie ein Regenerations-Verbrauch l_Reg werden einer Reservefüllstand-Änderungs-Ermittlung 28 zur Verfügung gestellt.
Die berechnete Regenerations-Anforderung Reg_Mod wird von einem Beladungszustand-Modell 19 bereitgestellt, welchem das Drehzahlsignal n, das Luftsignal ms_L, der Drehmoment-Sollwert Md Soll sowie der Abgasstrom ms_Abg zur Verfügung gestellt werden.
Die Reservefüllstand-Änderungs-Ermittlung 28 stellt einer Tankanzeige 29 eine Erhöhung +R eines Reserve-Tankfüllstands R zur Verfügung. Der Reserve-Tankfüllstand R wird von einer Reserve-Tankfüllstand-Festlegung 30 bereitgestellt und der Tankanzeige 29 zur Verfügung gestellt. Die Tankanzeige 29 enthält eine Warneinrichtung 31.
Erfindungsgemäß wird folgendermaßen vorgegangen:
Die Brennkraftmaschine 10 ist in einem nicht näher gezeigten Kraftfahrzeug als Antriebsmotor eingesetzt. Die Kraftstoffsignal-Ermittlung 22 legt das der Kraftstoff-Zumessvorrichtung 21 zur Verfügung gestellte Kraftstoffsignal m_K in Abhängigkeit beispielsweise vom Drehzahlsignal n und/oder vom Luftsignal ms_L und/oder vom Drehmoment-Sollsignal Md_Soll fest. Das Drehmoment-Sollsignal Md_Soll entspricht beispielsweise einer Stellung eines nicht näher gezeigten Fahrpedals des Kraftfahrzeugs. Das Drehmoment-Sollsignal Md_Soll spiegelt bereits allein einen Lastzustand der Brennkraftmaschine 10 wider.
Zumindest ein unerwünschter Bestandteil im Abgasstrom ms_Abg wird in die Abgasreinigungsanlage 14 eingelagert. Die Abgasreinigungsanlage 14 ist beispielsweise als Speicherkatalysator, insbesondere NOx-Speicherkatalysator realisiert. Die Abgasreinigungsanlage 14 enthält zusätzlich oder alternativ ein Partikelfilter. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die Abgasreinigungsanlage 14 als ein Partikelfilter realisiert ist. Die während des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 im Abgasstrom ms_Abg enthaltenen Partikel werden im Partikelfilter 14 eingelagert. Das Partikelfilter 14 wird beim Erreichen eines vorgegebenen Beladungszustands von den eingelagerten Partikeln befreit. Die Regeneration erfolgt in periodischen Abständen. Im einfachsten Fall kann vorgegeben werden, dass eine Regeneration nach einer Fahrstrecke von beispielsweise 500 Kilometern vorzunehmen ist.
Die streckenbezogene Regenerations-Anforderung Reg_km entspricht einem solchen Signal. Die streckenbezogene Regenerations-Anforderung Reg_km, die Messsignal-bezogene Regenerations-Anforderung Reg_Mess sowie die berechnete Regenerations-Anforderung Reg_Mod geben jeweils an, wann eine Regenerations-Anforderung auftritt. Die Anforderung kann beispielsweise zeit- oder Kraftstoffvolumen-bezogen sein. Im Allgemeinen ist in die Anforderung auf eine Fahrstrecke bezogen. Mit dem Regenerationssignal Reg, welches einen Regenerationsvorgang signalisiert, kann zum Rücksetzen der wenigstens einen Regenerations-Anforderung Reg_km, Reg_Mess, Reg_Mod herangezogen werden.
Neben der streckenbezogenen Regenerations-Anforderung Reg_km, die ohne Berücksichtigung von weiteren Größen lediglich angibt, dass nach einer vorgegebenen Fahrstrecke von beispielsweise 500 Kilometern eine Regeneration erforderlich ist, kann alternativ oder zusätzlich die Messsignal-bezogene Regenerations-Anforderung Reg_Mess vorgesehen sein. Die Messsignal-bezogene Regenerations-Anforderung Reg_Mess kann vom Beladungszustand-Messsignal dp abgeleitet werden, welches den Beladungszustand des Partikelfilters 14 widerspiegelt. Der Beladungszustand-Sensor 15 erfasst beispielsweise den am Partikelfilter 14 auftretenden Differenzdruck.
Weiterhin kann zusätzlich oder alternativ die berechnete Regenerations-Anforderung Reg_Mod vorgesehen sein, welche das Beladungszustand-Modell 19 bereitstellt. Das Beladungszustand-Modell 19 kann den Beladungszustand in Abhängigkeit von der Last der Brennkraftmaschine 10 ermitteln. Ein Maß für die Last spiegelt beispielsweise das Drehmoment-Sollsignal Md_Soll wider. Zusätzlich oder alternativ können das Luftsignal ms_L und/oder das Drehzahlsignal n und/oder der Abgasstrom ms_Abg berücksichtigt werden. Die ersten 3 genannten Größen sind Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 10, während der Abgasstrom ms_Abg ein Beispiel einer Kenngröße des Abgases ist.
Dadurch, dass dem Steuergerät 20 mehr als ein Maß für den Beladungszustand des Partikelfilters 14 zur Verfügung steht, kann eine Plausibilisierung der einzelnen Maße für den Beladungszustand durchgeführt werden.
Anhand der von der Fahrstrecken-Ermittlung 23 bereitgestellten Fahrstrecke s_km und dem von der Durchfluss-Ermittlung 24 bereitgestellten zeitbezogenen Kraftstoffverbrauch l/ti ermittelt die Kraftstoffverbrauchs-Ermittlung 26 den streckenbezogenen Kraftstoffverbrauch l/km. Die Reichweitenermittlung 27 ermittelt aus dem streckenbezogenen Kraftstoffverbrauch l/km und dem von der Tankfüllstand-Ermittlung 25 bereitgestellten Tankfüllstand l_TF die verbleibende Reichweite r_km, die insbesondere als Strecke in Kilometern zur Verfügung gestellt wird.
Das Kraftfahrzeug enthält die Tankanzeige 29, bei welcher die Zahl null als Maß für einen leeren Tank und die Zahl 100 als Maß für einen gefüllten Tank eingetragen ist. Vorgesehen ist ein Reserve-Tankfüllstand R, bei dessen Erreichen die Warneinrichtung 31, beispielsweise eine Leuchte, aktiviert wird. Der Reserve-Tankfüllstand R ist vorzugsweise ein bestimmtes vorgegebenes Kraftstoff-Restvolumen. Die Reserve-Tankfüllstand-Festlegung 30 kann den Reserve-Tankfüllstand R beispielsweise in Abhängigkeit vom streckenbezogenen Kraftstoffverbrauch l/km beeinflussen, wobei bei einem tendenziell geringen Verbrauch der Reserve-Tankfüllstand R abgesenkt werden kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Reserve-Tankfüllstand R von einer Regenerations-Anforderung Reg_km, Reg_Mess, Reg_Mod abhängt. Gemäß einer einfachen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass unabhängig von der Reichweite r_km bei einer Regenerations-Anforderung Reg_km, Reg_Mess, Reg_Mod, die eine erforderliche Regeneration während der Reichweite r_km signalisiert, die Erhöhung +R des Reserve-Tankfüllstands R vorgesehen ist. Die Überprüfung erfolgt in der Reservefüllstand-Änderungs-Ermittlung 28 durch einen Vergleich der von der Regenerations-Anforderung Reg_km, Reg_Mess, Reg_Mod angegebenen Strecke mit der verbleibenden Reichweite r_km. Sobald die Reichweite r_km größer als die Strecke bis zur nächsten Regeneration ist, erfolgt die Bereitstellung der Erhöhung +R.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Erhöhung +R nur vorgenommen, wenn eine Regeneration mit dem bei der Regenerations-Anforderung Reg_km, Reg_Mess, Reg_Mod vorliegenden Tankfüllstand nicht vollständig durchgeführt werden kann. Zur Durchführung dieser Aufgabe benötigt die Reservefülstand-Änderungs-Ermittlung 28 nicht nur die Strecke bis zur voraussichtlichen nächsten Regeneration, die von der wenigstens einen Regenerations-Anforderung Reg_km, Reg_Mess, Reg_Mod zur Verfügung gestellt wird, sondern auch den Kraftstoffverbrauch für eine Regeneration, welchen der Regenerations-Verbrauch l_Reg angibt.
Vorzugsweise wird in der Reservefüllstand-Änderungs-Ermittlung 28 weiterhin der streckenbezogene Kraftstoffverbrauch l/km des Kraftfahrzeugs berücksichtigt. Alternativ kann mit einem Festwert gerechnet werden. Eine Erhöhung +R des Reserve-Tankfüllstands R erfolgt nur dann, wenn die Regeneration innerhalb der Reichweite r_km nicht vollständig durchgeführt werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise erfolgt gegebenenfalls eine Erhöhung +R des Reserve-Tankfüllstands R, entsprechend einer früheren Aktivierung der Warneinrichtung 31. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs erhält dadurch die Möglichkeit, rechtzeitig vor einer erforderlichen Regeneration gegebenenfalls nachzutanken. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Kraftfahrzeug nicht aufgrund einer Regeneration mit leerem Tank liegen bleibt. Weiterhin kann sichergestellt werden, dass die Regeneration vollständig abgeschlossen werden kann und keine Unterbrechung erforderlich ist, welche mit einem erheblich erhöhten Energieaufwand verbunden wäre.

Claims

Verfahren zur Regeneration einer Abgasreinigungsanlage (14), die in einem Abgasbereich (13) einer in einem Kraftfahrzeug als Antriebsmotor eingesetzten Brennkraftmaschine (10) angeordnet ist, welche während der Regeneration von wenigstens einer eingelagerten Abgaskomponente regeneriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reserve-Tankfüllstand (R), bei dessen Erreichung gewarnt wird, in Abhängigkeit von einer Regenerations-Anforderung (Reg_km, Reg_Mess, Reg_Mod) der Abgasreinigungsanlage (14) erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhöhung (+R) des Reserve-Tankfüllstands (R) vorgenommen wird, wenn während der mit dem aktuellen Tankfüllstand (l_TF) erreichbaren Fahrstrecke eine Regeneration erforderlich wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhöhung (+R) des Reserve-Tankfüllstands (R) nur vorgenommen wird, wenn eine Regeneration innerhalb der verbleibenden Reichweite (r_km) nicht vollständig durchgeführt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerations-Anforderung (Reg_km) auf eine fest vorgegebene Strecke bezogen ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerations-Anforderung (Reg_Mess) Messsignal-bezogen ist, wobei das von einem Beladungszustand-Sensor (15) bereitgestellte Beladungszustand-Messsignal (dp) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerations-Anforderung (Reg_Mod) berechnet ist, wobei wenigstens eine Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine (10) und/oder wenigstens eine Kenngröße (ms_Abg) des Abgases berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reserve-Tankfüllstand (R) um einen Betrag (+R) erhöht wird, der zur Durchführung der Regeneration erforderlich ist.
Vorrichtung zur Regeneration einer Abgasreinigungsanlage (14), dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche speziell hergerichtetes Steuergerät (20) vorgesehen ist.
Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt, wenn es auf einem Computer abläuft.
Computerprogrammprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wenn das Programm auf einem Computer oder in einem Steuergerät (20) ausgeführt wird.