DE102016100878A1

DE102016100878A1 - System und Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters

Info

Publication number: DE102016100878A1
Application number: DE102016100878.8A
Authority: DE
Inventors: Gopichandra Surnilla; Manish Sharma; James Robert Warner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2016-08-04
Also published as: CN106014551B; RU2016102156A3; RU2715610C2; RU2016102156A; US20160222857A1; US9523303B2; CN106014551A

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zur Bestimmung von in einem Partikelfilter gespeichertem Ruß und Regeneration des Partikelfilters bereitgestellt. In einem Beispiel stellt ein Verfahren solches Betreiben von Lambda-Sonden, dass die Bestimmung von Wasser in Abgas gestattet wird, bereit. Das Wasser in Abgasen kann eine Basis zur Bestimmung einer in einem Partikelfilter gespeicherten Rußmenge sein.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein Verfahren und Systeme zur Steuerung eines Fahrzeugmotors zur Oxidierung von Partikeln von einem Partikelfilter in einem Auslasssystem.
Hintergrund/Kurzfassung
Partikelfilter können in Fahrzeugauslasssystemen zum Abfangen von kohlenstoffhaltigem Ruß, der aus einem Verbrennungsmotor abgelassen werden kann, verwendet werden. Wenn die Partikel im Partikelfilter gespeichert sind, können Sie oxidiert werden und als Kohlendioxid von dem Partikelfilter freigesetzt werden. Der Oxidationsvorgang kann die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs reduzieren. Deshalb kann es wünschenswert sein, den Partikelfilter nur dann zu oxidieren oder zu regenerieren, wenn sich eine gewünschte Partikelmenge in dem Partikelfilter angesammelt hat. Eine Art und Weise der Schätzung einer in einem Partikelfilter gespeicherten Partikelmenge basiert auf einer Druckänderung über den Partikelfilter. Drucksensoren erhöhen jedoch die Kosten eines Auslasssystems und können mit Ruß verstopft werden. Eine andere Art und Weise der Schätzung von in einem Partikelfilter abgefangenem Ruß besteht darin, die Rußabgabe eines Motors über ein Modell zu schätzen und die Modellabgabe als eine Schätzung von im Partikelfilter gespeichertem Ruß zu verwenden. Nichtsdestotrotz können Modellierungsfehler und variierende Betriebsbedingungen zu Partikelschätzungen führen, die eine häufiger oder weniger häufig als erwünscht durchgeführte Filterregeneration hervorrufen. Somit kann es wünschenswert sein, eine in einem Partikelfilter gespeicherte Rußmenge auf eine Weise zu schätzen, die kosteneffektiver als die Verwendung von Drucksensoren und genauer als ein Motorpartikelmodell ist.
Die vorliegenden Erfinder haben die oben genannten Probleme erkannt und haben ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters entwickelt, das Folgendes umfasst: Schätzen einer im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge; und Regenerieren des Partikelfilters als Reaktion auf die gespeicherte Wassermenge.
Durch Regenration eines Partikelfilters als Reaktion auf eine im Partikelfilter gespeicherte Wassermenge kann es möglich sein, das technische Ergebnis der Regeneration eines Partikelfilters ohne die zusätzlichen Kosten von Drucksensoren und unter Bedingungen, unter denen eine Partikelfilterregeneration erwünscht ist, bereitzustellen. In einem Beispiel ist die Ausgabe von bestehenden stromaufwärtigen und stromabwärtigen Lambda-Sonden eine Basis zur Bestimmung einer während eines Motorkaltstarts in einem Partikelfilter gespeicherten Wassermenge. Die in dem Partikelfilter gespeicherte Wassermenge kann mit einer in dem Partikelfilter gehaltenen Rußmenge korreliert werden, da der Ruß dazu neigt, die Wassermenge, die ein Partikelfilter speichern kann, zu erhöhen. Auf diese Weise kann eine Schätzung von in einem Partikelfilter gespeichertem Wasser eine Basis für die Bestimmung einer im Partikelfilter gespeicherten Rußmenge und Einleitung von Partikelfilterregeneration sein.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bieten. Insbesondere kann der Ansatz eine zeitgerechte Partikelfilterregeneration ohne die zusätzlichen Kosten von Abgasdrucksensoren bereitstellen. Ferner kann der Ansatz eine Partikelfilterregeneration durch Verwendung bestehender Sensoren einleiten, so dass keine zusätzliche Sensordiagnostik erforderlich ist. Darüber hinaus kann der Ansatz eine genauere Schätzung einer in einem Partikelfilter gespeicherten Rußmenge als andere Schätzungsmethoden bereitstellen.
Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung, alleine betrachtet oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, leicht hervor.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung dazu vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem anderen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors;
2 und 3 zeigen ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Regeneration eines Partikelfilters;
4 zeigt eine zur Bestimmung von Wasser in Abgasen wünschenswerte Lambda-Sonden-Charakteristik; und
5 zeigt eine simulierte Sequenz gemäß dem Verfahren der 2 und 3.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung betrifft die Regeneration eines Partikelfilters in einem Auslasssystem eines Fahrzeugs, das einen Motor enthält. Der Motor kann gemäß der Darstellung in 1 konfiguriert sein. Der Motor von 1 kann gemäß dem Verfahren der 2 und 3 zur Regeneration eines Partikelfilters betrieben werden. Das Verfahren der 1 und 2 kann die in 4 gezeigten Betriebseigenschaften von Lambda-Sonden als Reaktion auf eine Wassermenge, die der Partikelfilter während eines Motorkaltstarts speichert, ausnutzen, um zu bestimmen, wann die Regeneration eines Partikelfilters wünschenswert sein kann. 5 zeigt eine beispielhafte Sequenz des Systems von 1, das gemäß dem Verfahren der 2 und 3 betrieben wird.
Auf 1 Bezug nehmend, wird ein mehrere Zylinder, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt wird, umfassender Verbrennungsmotor 10 durch die elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert. Der Motor 10 enthält eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36, der mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Ein Schwungrad 97 und ein Hohlrad 99 sind mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt. Ein Starter 96 (zum Beispiel eine (mit weniger als 30 Volt betriebene) elektrische Niederspannungsmaschine) enthält einen Ritzelschaft 98 und ein Ritzel 95. Der Ritzelschaft 98 kann das Ritzel 95 selektiv zur Ineingriffnahme des Zahnkranzes 99 vorrücken. Der Starter 96 kann direkt an dem Vorderende des Motors oder dem Hinterende des Motors angebracht sein. In einigen Beispielen kann der Starter 96 der Kurbelwelle 40 über einen Riemen oder eine Kette selektiv Drehmoment zuführen. In einem Beispiel befindet sich der Starter 96 in einem Grundzustand, wenn er nicht mit der Motorkurbelwelle in Eingriff steht. Die Brennkammer 30 steht in der Darstellung über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 mit einem Ansaugkrümmer 44 und einem Auslasskrümmer 48 in Verbindung. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betätigt werden. Die Stellung des Einlassnockens 51 kann durch den Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Stellung des Auslassnockens 53 kann durch den Auslassnockensensor 57 bestimmt werden. Das Einlassventil 52 kann durch die Ventilaktivierungsvorrichtung 59 selektiv aktiviert und deaktiviert werden. Das Auslassventil 54 kann durch die Ventilaktivierungsvorrichtung 58 selektiv aktiviert und deaktiviert werden.
In der Darstellung ist die Kraftstoffeinspritzdüse 66 so positioniert, dass sie Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 liefert flüssigen Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite von der Steuerung 12. Kraftstoff wird von einem (nicht gezeigten) Kraftstoffsystem, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und eine (nicht gezeigte) Kraftstoff-Verteilerleitung enthält, an die Kraftstoffeinspritzdüse 66 geliefert. In einem Beispiel kann ein zweistufiges Hochdruckkraftstoffsystem zur Erzeugung höherer Kraftstoffdrücke verwendet werden.
Darüber hinaus steht der Ansaugkrümmer 44 in der Darstellung mit dem Turboladerverdichter 162 und dem Motorlufteinlass 42 in Verbindung. In anderen Beispielen kann der Verdichter 162 ein Laderverdichter sein. Die Welle 161 koppelt mechanisch das Turboladerturbinenrad 164 an den Turboladerverdichter 162. Eine optionale elektronische Drosselklappe 62 (zum Beispiel eine zentrale oder Motoransaugkrümmerdrosselklappe) stellt eine Stellung der Drosselklappenplatte 64 ein, um Luftstrom vom Verdichter 162 zum Ansaugkrümmer 44 zu steuern. Druck in der Aufladekammer 45 kann als Drosselklappeneinlassdruck bezeichnet werden, da sich der Einlass der Drosselklappe 62 in der Aufladekammer 45 befindet. Der Drosselklappenauslass befindet sich im Ansaugkrümmer 44. In einigen Beispielen können die Drosselklappe 62 und die Drosselklappenplatte 64 zwischen dem Einlassventil 52 und dem Ansaugkrümmer 44 positioniert sein, so dass es sich bei der Drosselklappe 62 um eine Kanaldrosselklappe handelt. Ein Verdichterrückführungsventil 47 kann selektiv in mehrere Stellungen zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen eingestellt werden. Das Wastegate 163 kann über die Steuerung 12 dahingehend eingestellt werden, Abgasen zu gestatten, das Turbinenrad 164 selektiv zu umgehen, um die Drehzahl des Verdichters 162 zu steuern.
Ein Luftfilter 43 reinigt in den Motorlufteinlass 42 über den Einlass 3 eintretende Luft, die Umgebungstemperatur und -druck ausgesetzt ist. Umgewandelte Verbrennungsnebenprodukte werden am Auslass 5 abgelassen, der Umgebungstemperatur und -druck ausgesetzt ist. Somit können der Kolben 36 und die Brennkammer 30 als eine Pumpe arbeiten, wenn sich der Motor 10 dreht. Der Einlass 3 befindet sich gemäß einer Strömungsrichtung durch den Motor 10, den Auslasskrümmer 48 und den Motorlufteinlass 42 stromaufwärts des Auslasses 5. Stromaufwärts umfasst nicht irgendetwas außerhalb des Motors hinter dem Einlass, und stromabwärts umfasst nicht irgendetwas außerhalb des Motors hinter dem Auslass.
Eine verteilerlose Zündanlage 88 liefert als Reaktion auf die Steuerung 12 über eine Zündkerze 92 einen Zündfunken zur Brennkammer 30. In der Darstellung ist eine Breitband-Lambda-Sonde 126 (UEGO-Sonde, UEGO – Universal Exhaust Gas Oxygen, Universal-Abgas-Sauerstoffgehalt) in einem Auslasssystem 151 stromaufwärts eines Katalysators 70 an den Auslasskrümmer 48 gekoppelt. Als Alternative dazu kann anstelle der UEGO-Sonde 126 eine Zweizustands-Lambda-Sonde eingesetzt werden.
Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysator-Bricks enthalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen, jeweils mit mehreren Bricks, verwendet werden. Der Katalysator 70 ist stromaufwärts des Partikelfilters 170 positionert. Der Katalysator 70 ist stromaufwärts des Partikelfilters 170 positioniert. Eine Universal-(Linear-)Lambda-Sonde 127 ist stromaufwärts des Partikelfilters 170 positioniert, und eine Universal-Lambda-Sonde 128 ist stromabwärts des Partikelfilters 170 positioniert.
Der Motor 10 kann für den Unterdruckbehälter 81 über das Rückschlagventil 63 Unterdruck bereitstellen. Luft strömt aus dem Unterdruckbehälter 81 in den Ansaugkrümmer 44, wenn der Druck im Ansaugkrümmer unter dem Druck im Unterdruckbehälter 81 liegt. Der Unterdruckbehälter 81 stellt für die Unterdruckverbraucher 82 Unterdruck bereit. Unterdruckverbraucher können Bremskraftverstärker, Wastegate-Aktuatoren und Aktuatoren für Klimaanlagenkanäle umfassen, sind aber nicht drauf beschränkt.
In der Darstellung von 1 ist die Steuerung 12 ein herkömmlicher Mikrocomputer, der eine Mikroprozessoreinheit (CPU) 102, Eingangs-/Ausgangs-Ports (I/O) 104, einen Nurlesespeicher (ROM) 106 (zum Beispiel einen nichtflüchtigen Speicher), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 108, einen Erhaltungsspeicher (KAM) 110 und einen herkömmlichen Datenbus enthält. Die Steuerung 12 erhält in der Darstellung neben den zuvor besprochenen Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren, darunter die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem an die Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; einen an das Fahrpedal 130 gekoppelten Positionssensor 134 zur Erfassung der durch den Fuß 132 angelegten Kraft; einen an das Bremspedal 150 gekoppelten Positionssensor 154 zur Erfassung der durch den Fuß 152 angelegten Kraft; eine Messung eines Ansaugkrümmerdrucks (MAP) von dem an den Ansaugkrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 123; eine Messung des Motorladedrucks oder Drosselklappeneinlassdrucks vom Drucksensor 122; eine Motorposition von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Stellung der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung der Feuchtigkeit vom Feuchtigkeitssensor 145 zur Bestimmung der Taupunkttemperatur; eine Messung der in den Motor eintretenden Luftmasse von dem Sensor 120; und eine Messung der Drosselklappenstellung vom Sensor 68. Es kann auch Barometerdruck zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorpositionssensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen, aus denen die Motordrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
Im Betrieb erfährt jeder Zylinder im Motor 10 in der Regel einen Viertaktprozess: der Prozess umfasst den Ansaughub, den Verdichtungshub, den Arbeitshub und den Auslasshub. Während des Ansaughubs schließt sich allgemein das Auslassventil 54 und das Einlassventil 52 öffnet sich. Über den Ansaugkrümmer 44 wird Luft in die Brennkammer 30 eingeleitet, und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen in der Brennkammer 30 zu vergrößern. Die Position, in der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Hubs befindet (zum Beispiel, wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist), wird in der Regel von dem Fachmann als unterer Totpunkt (uT) bezeichnet.
Während des Verdichtungshubs sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderkopf, um die Luft in der Brennkammer 30 zu komprimieren. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 an seinem Hubende befindet und der am nächsten zum Zylinderkopf liegt (zum Beispiel, wenn die Brennkammer 30 ihr kleinstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann in der Regel als oberer Totpunkt (oT) bezeichnet. Bei einem im Folgenden als Einspritzung bezeichneten Vorgang wird Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet. Bei einem im Folgenden als Zündung bezeichneten Vorgang wird der eingespritzte Kraftstoff durch ein bekanntes Zündmittel, wie zum Beispiel eine Zündkerze 92, gezündet, was zur Verbrennung führt.
Während des Arbeitshubs drücken die expandierenden Gase den Kolben 36 zum uT zurück. Die Kurbelwelle 40 wandelt Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich das Auslassventil 54 während des Auslasshubs, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Auslasskrümmer 48 abzugeben, und der Kolben kehrt zum oT zurück. Es sei darauf hingewiesen, dass Obiges nur als Beispiel gezeigt wird und dass die Zeitpunkte des Öffnens und/oder Schließens des Einlass- und Auslassventils variieren können, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele zu liefern.
Somit stellt das System von 1 ein Fahrzeugsystem bereit, das Folgendes umfasst: einen Motor; ein mit dem Motor gekoppeltes Auslasssystem, wobei das Auslasssystem einen Partikelfilter, eine erste Lambda-Sonde und eine zweite Lambda-Sonde enthält; und eine Steuerung, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherte Anweisungen zum Schätzen einer im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge als Reaktion auf Ausgaben der ersten und der zweiten Lambda-Sonde enthält. Das Fahrzeugsystem umfasst, dass sich die erste Lambda-Sonde in einer Abgasstromrichtung stromaufwärts des Partikelfilters befindet und dass sich die zweite Lambda-Sonde stromabwärts des Partikelfilters befindet. Das Fahrzeugsystem umfasst, dass die Steuerung weitere Anweisungen zur Einstellung einer Nernst-Zellenspannung der ersten und der zweiten Lambda-Sonde enthält.
In einigen Beispielen umfasst das Fahrzeugsystem, dass die im Partikelfilter gespeicherte Wassermenge auf einer Differenz des Pumpstroms der ersten Lambda-Sonde und einer Differenz des Pumpstroms der zweiten Lambda-Sonde basiert. Das Fahrzeugsystem umfasst, dass die Steuerung weitere Anweisungen zur Schätzung der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge basierend auf einer Wassermenge, die in den Partikelfilter eintritt, bevor eine Temperatur des Partikelfilters größer als eine Taupunkttemperatur im Partikelfilter ist, enthält. Ferner umfasst das Fahrzeugsystem zusätzliche Anweisungen zur Regeneration des Partikelfilters als Reaktion darauf, dass die im Partikelfilter gespeicherte Wassermenge größer als eine Schwellenmenge ist. Das Fahrzeugsystem umfasst, dass die Schwellenmenge einer im Partikelfilter gespeicherten Schwellenrußmenge entspricht. Das Fahrzeugsystem umfasst, dass die zusätzlichen Anweisungen zur Regeneration des Partikelfilters Anweisungen zur Nachspätverstellung des Zündzeitpunkts zwecks Erhöhung der Abgastemperatur umfassen.
Nunmehr auf die 2 und 3 Bezug nehmend, wird ein Verfahren zum Betrieb eines Motors gezeigt. Das Verfahren der 2 und 3 kann als im nichtflüchtigen Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen im System von 1 enthalten sein. Ferner kann das Verfahren der 2 und 3 die in 4 gezeigte Betriebssequenz bereitstellen.
Bei 202 bestimmt das Verfahren 200 die Motorbetriebsbedingungen. Die Motorbetriebsbedingungen können die Zeit seit dem Motorstart, die Motorkühlmitteltemperatur, die Abgastaupunkttemperatur, die Umgebungslufttemperatur, die Motordrehzahl und die Motorlast umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Motorbetriebsbedingungen können durch Daten von in 1 beschriebenen Motorsensoren und durch Transferfunktionen zur Umwandlung der Sensorausgabe in Variablenwerte bestimmt werden. Das Verfahren 200 geht nach Bestimmung der Motorbetriebsbedingungen zu 204 über.
Bei 204 beurteilt das Verfahren 200, ob Motorkaltstartbedingungen vorliegen. Motorkaltstartbedingungen liegen nach einem Motorstart, wenn die Motortemperatur unter einer ersten Schwellentemperatur liegt, und vor vorbestimmten Bedingungen vor. Die vorbestimmten Bedingungen können umfassen, dass die Motorabgastemperatur größer als eine Taupunkttemperatur im Auslasssystem oder im Partikelfilter ist, und/oder dass die Motortemperatur unter einer zweiten Schwellentemperatur liegt, wobei die zweite Schwellentemperatur über der ersten Schwellentemperatur liegt, sind aber nicht darauf beschränkt. Der Motorkaltstart kann als Reaktion darauf, dass die Zeit seit dem Motorstopp länger als eine Schwellenzeit ist, auch verlassen werden. Wenn das Verfahren 200 urteilt, dass Motorkaltstartbedingungen vorliegen, ist die Antwort ja, und das Verfahren 200 geht zu 208 über, ansonsten ist die Antwort nein, und das Verfahren 200 geht zu 206 über.
Bei 206 beendet das Verfahren 200 die Bestimmung einer in einem Partikelfilter des Motorauslasssystems gespeicherten Wassermenge, wenn der Motor vorher kalt gestartet wurde. Ferner kann das Verfahren 200 den Motorkaltstartmodus verlassen, wenn der Motor in einem Kaltstartmodus betrieben wurde. Darüber hinaus kann die Ruß- und Wassermenge, die gemäß der Schätzung im Partikelfilter gespeichert wird, für Kaltstart-mit-Kaltstart-Vergleiche auf null eingestellt und im Speicher gespeichert werden. Der Motor kann als Reaktion auf Fahreranforderungsdrehmoment und -motordrehzahl nach Verlassen des Kaltstartmodus betrieben werden.
Bei 208 beginnt das Verfahren 200 damit, eine Wasserkonzentration in Abgasen stromaufwärts des Partikelfilters zu bestimmen oder bestimmt diese weiter. Das Verfahren 200 bestimmt die Wasserkonzentration in Abgasen, wie in dem Verfahren von 3 beschrieben. Nach Beginn der Bestimmung der Wasserkonzentration in Abgasen geht das Verfahren 200 zu 210 über.
Bei 210 beginnt das Verfahren 200 damit, eine Wasserkonzentration in Abgasen stromabwärts des Partikelfilters zu bestimmen oder bestimmt diese weiter. Das Verfahren 200 bestimmt die Wasserkonzentration in Abgasen, wie in dem Verfahren von 3 beschrieben. Nach Beginn der Bestimmung der Wasserkonzentration in Abgasen geht das Verfahren 200 zu 212 über.
Bei 212 integriert das Verfahren 200 eine Differenz zwischen Wasser in Abgasen stromaufwärts des Partikelfilters und Wasser in Abgasen stromabwärts des Partikelfilters zur Bestimmung einer im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge. In einem Beispiel wird unter Motorkaltstartbedingungen die bei 208 bestimmte Wasserkonzentration in Abgasen mit einem durch einen Luftmassensensor oder Krümmerabsolutdrucksensor bestimmten Motorluftdurchsatz multipliziert, um einen Wasserdurchfluss in den Partikelfilter jedes Mal dann, wenn die stromaufwärtige Lambda-Sonde auf Abgaswasserdaten abgetastet wird, zu bestimmen. Ferner wird die bei 210 bestimmte Wasserkonzentration in Abgasen mit einem durch einen Luftmassensensor oder Krümmerabsolutdrucksensor bestimmten Motorluftdurchsatz multipliziert, um einen Wasserdurchfluss aus dem Partikelfilter jedes Mal dann, wenn die stromabwärtige Lambda-Sonde auf Abgaswasserdaten abgetastet wird, zu bestimmen. Der Wasserdurchfluss aus dem Partikelfilter wird von dem Wasserdurchfluss in den Partikelfilter jedes Mal, wenn die Lambda-Sonden auf Abgaswasserdaten abgetastet werden, subtrahiert, und die Ergebnisse über das Motorkaltstartintervall werden integriert. Das Ergebnis der Integration ist eine in dem Partikelfilter gespeicherte Wassermenge, und die Integration wird fortgesetzt, während der Motor im Kaltstartmodus betrieben wird.
Auf diese Weise werden über ein Motorkaltstartintervall von einem Zeitpunkt, zu dem der Motor über einen Starter angeschleppt wird, bis die Abgastemperatur eine Taupunkttemperatur im Auslasssystem oder Partikelfilter übersteigt, mehrere Wasserkonzentrationsschätzungen stromaufwärts und stromabwärts eines Partikelfilters bestimmt. Die Wasserkonzentrationen werden in Wasserdurchflüsse in den und aus dem Partikelfilter umgewandelt, und die Differenz zwischen dem in den Partikelfilter eintretenden Wasserfluss und dem den Partikelfilter verlassenden Wasserfluss wird integriert, um eine im Partikelfilter gespeicherte Wassermenge zu bestimmen. Nach Aktualisierung der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge jedes Mal dann, wenn die Lambda-Sonden abgetastet werden, um die Wasserkonzentration in Abgasen zu bestimmen, geht das Verfahren 200 zu 214 über.
Bei 214 schätzt das Verfahren 200 eine im Partikelfilter gespeicherte Rußmenge basierend auf einer während des Motorkaltstarts im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge. In einem Beispiel werden empirisch bestimmte Rußmengen (zum Beispiel Rußmassenwerte) in Tabellen oder Funktion gespeichert, die unter Verwendung von oder über die im Partikelfilter gespeicherte Wassermenge, wie bei 212 bestimmt, indexiert werden. Bei jeder Aktualisierung der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge während des Motorkaltstarts wird die im Partikelfilter gespeicherte Rußmenge basierend auf der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge aktualisiert. Auf diese Weise werden die in den Tabellen und/oder Funktionen gespeicherten empirisch bestimmten Werte mit der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge korreliert. Nach der Aktualisierung der im Partikelfilter gespeicherten Partikelmenge während des Motorkaltstarts geht das Verfahren 200 zu 216 über.
Bei 216 beurteilt das Verfahren 200, ob die im Partikelfilter gespeicherte Rußmenge größer als eine Schwellenmenge ist. In einem Beispiel kann die Schwellenmenge empirisch bestimmt und im Speicher gespeichert werden. Die Schwellenmenge kann eine Menge sein, die die Abgasflusseinschränkung auf mehr als eine Schwellenwiderstandshöhe erhöht. Wenn das Verfahren 200 urteilt, dass die im Partikelfilter gespeicherte Rußmenge größer als eine Schwellenmenge ist, dann ist die Antwort ja, und das Verfahren 200 geht zu 218 über, ansonsten ist die Antwort nein, und das Verfahren 200 geht zu 220 über.
Bei 218 stellt das Verfahren 200 einen Wert einer Variablen im Speicher ein, um anzuzeigen, dass die Partikelfilterregeneration beginnen soll, sobald die Fahrzeugbetriebsbedingungen dies zulassen. In einem Beispiel kann die Regeneration des Partikelfilters beginnen, wenn die Motortemperatur eine Schwellentemperatur übersteigt. Ferner können andere Bedingungen erforderlich sein, bevor die Partikelfilterregeneration beginnt. Zum Beispiel muss die Fahrzeuggeschwindigkeit möglicherweise höher als eine Schwellengeschwindigkeit sein, und Motorluftdurchsatz muss möglicherweise höher als ein Schwellenluftdurchsatz sein.
In einem Beispiel wird der Motorzündzeitpunkt nach spät verstellt, und ein oder mehrere Motorzylinder werden mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben, um den Partikelfilter zu regenerieren. Der nach spät verstellte Zündzeitpunkt erhöht die Partikelfiltertemperatur, während das magere Luft-Kraftstoff-Gemisch Sauerstoff in Motorabgasen erhöht, so dass im Partikelfilter gespeicherte Partikel oxidiert werden können. Der Motor kann mit einem nach spät verstellten Zündzeitpunkt und einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem oder mehreren Zylindern für eine auf der im Partikelfilter gespeicherten Rußmasse basierende Zeitdauer betrieben werden. Nach der Partikelfilterregeneration geht das Verfahren 200 zum Ende.
Bei 220 leitet das Verfahren 200 keine Partikelfilterregeneration ein. Da die im Partikelfilter gespeicherte Rußmenge geringer als eine Schwellenmenge ist, beginnt die Partikelfilterregeneration nicht. Die im Partikelfilter gespeicherte Wasser- und Rußmenge wird weiter geschätzt, während der Motor unter Kaltstartbedingungen betrieben wird. Nach der Aktualisierung des Wassers und des Rußes, das bzw. der gemäß Schätzung im Partikelfilter gespeichert ist, geht das Verfahren 200 zum Ende.
Nunmehr auf 3 Bezug nehmend, wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Wasserkonzentration in Abgasen beschrieben. Das Verfahren von 3 kann mit dem Verfahren von 2 oder als Teil davon in dem System von 1 durchgeführt werden. Der Motor kann mit einem konstanten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden, während das Verfahren von 3 ausgeführt wird.
Bei 302 liefert das Verfahren 300 eine erste Bezugsspannung an eine Lambda-Sonde im Auslasssystem des Fahrzeugs. Die Lambda-Sonde kann stromaufwärts oder stromabwärts eines Partikelfilters positioniert sein. Der erste Bezugspunkt ist eine untere Bezugsspannung, und die Bezugsspannung wird an eine Nernst-Zelle der Lamba-Sonde angelegt. Die erste Bezugsspannung kann geringer als 700 mV sein. Der Pumpstrom der Lambda-Sonde wird nach Anlegen der ersten Bezugsspannung an die Nernst-Zelle bestimmt. In einem Beispiel wird der Pumpstrom der Lambda-Sonde über einen Widerstand erfasst und in eine Spannung umgewandelt, die als der Pumpstrom der Lambda-Sonde interpretiert wird.
Somit kann eine erste Bezugsspannung V₁ einen solchen Wert aufweisen, dass Sauerstoff aus der Zelle der Lambda-Sonde gepumpt wird, der aber gering genug ist, dass Sauerstoffverbindungen, wie zum Beispiel Wasser, an der Sonde nicht dissoziiert werden. Das Anlegen der ersten Bezugsspannung V₁ kann eine Ausgabe der Lambda-Sonde in Form eines ersten Pumpstroms Ip₁ erzeugen, der die Sauerstoffmenge in dem Probenabgas anzeigt. Nach der Bestimmung des Pumpstroms der Lambda-Sonde, wenn die erste Bezugsspannung an die Nernst-Zelle der Lambda-Sonde angelegt ist, geht das Verfahren 300 zu 304 über.
Bei 304 erhöht das Verfahren 300 die an die Nernst-Zelle der Lambda-Sonde angelegte Bezugsspannung. In einem Beispiel erhöht ein Digital-Analog-Wandler die an die Nernst-Zelle angelegte Spannung. Die Bezugsspannung wird auf eine zweite Bezugsspannungshöhe erhöht. In einem Beispiel ist die zweite Bezugsspannungshöhe höher als 1000 mV. Nach der Erhöhung der Bezugsspannung geht das Verfahren 300 zu 306 über.
Bei 306 liefert das Verfahren 300 die zweite Bezugsspannung zu der Lambda-Sonde im Auslasssystem des Fahrzeugs. Der zweite Bezugswert ist höher als die erste Bezugsspannung, und die zweite Bezugsspannung wird an eine Nernst-Zelle der Lambda-Sonde angelegt. Der Pumpstrom der Lambda-Sonde wird nach Anlegen der zweiten Bezugsspannung an die Nernst-Zelle bestimmt. In einem Beispiel wird der Pumpstrom der Lambda-Sonde über einen Widerstand erfasst und in eine Spannung umgewandelt, die als der Pumpstrom der Lambda-Sonde interpretiert wird.
Somit kann eine zweite Spannung V₂ einen Wert aufweisen, der hoch genug ist, eine gewünschte Sauerstoffverbindung zu dissoziieren. Zum Beispiel kann die zweite Spannung V₂ hoch genug sein, Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zu dissoziieren. Das Anlegen der zweiten Spannung V₂ kann einen zweiten Pumpstrom Ip₂ erzeugen, der die Sauerstoff- und Wassermenge in dem Probengas anzeigt. Es versteht sich, dass sich der Begriff "Wasser" in der "Sauerstoff- und Wassermenge", wie hierin verwendet, auf die Sauerstoffmenge von den dissoziierten Wassermolekülen in dem Probengas bezieht. Nach der Bestimmung des Pumpstroms der Lambda-Sonde, wenn die zweite Bezugsspannung an die Nernst-Zelle der Lambda-Sonde angelegt ist, geht das Verfahren 300 zu 308 über.
Bei 308 bestimmt das Verfahren 300 eine Wasserkonzentration in die Lambda-Sonde passierenden Abgasen. Insbesondere wird der bei 302 bestimmte Pumpstrom von dem bei 306 bestimmten zweiten Pumpstrom subtrahiert. Die Änderung der Sauerstoffkonzentration zeigt eine Wasserkonzentration in den Abgasen an. In einem Beispiel werden empirisch bestimmte Wasserkonzentrationen im Abgas in Tabellen und/oder Funktionen eingegeben, die mit der Änderung des Pumpstroms der Lambda-Sonde indexiert werden. Die Tabellen und/oder Funktionen geben die Konzentration von Wasser in Abgasen an. Das Verfahren 300 geht zum Ende oder springt zu dem Verfahren von 2 zurück.
Das Verfahren 300 kann während eines Kaltstarts mehrmals ausgeführt werden, so dass Bezugsspannungen von stromaufwärtigen und stromabwärtigen Lambda-Sonden zwischen der ersten und der zweiten Bezugsspannung moduliert werden, um Pumpstrom von stromaufwärtigen und stromabwärtigen Lambda-Sonden zu bestimmen. Auf diese Weise kann die in den und aus dem Partikelfilter fließende Wasserkonzentration unter Motorkaltstartbedingungen revidiert werden.
Somit stellt das Verfahren der 2 und 3 ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters bereit, das Folgendes umfasst: Schätzen einer im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge; und Regenerieren des Partikelfilters als Reaktion auf die gespeicherte Wassermenge. Das Verfahren umfasst, dass die geschätzte Menge der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge auf einer nach einem Motorkaltstart und vor Übersteigen einer Taupunkttemperatur im Partikelfilter im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge basiert. Durch Beenden der Schätzung des im Partikelfilter gespeicherten Wassers nach Übersteigen der Taupunkttemperatur im Partikelfilter kann einmal im Partikelfilter gespeichertes Wasser nicht von der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge subtrahiert werden. Das Verfahren umfasst, dass die Schätzung der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge auf einer Ausgabe von zwei Lambda-Sonden basiert.
In einigen Beispielen umfasst das Verfahren, dass eine erste der beiden Lambda-Sonden stromaufwärts des Partikelfilters positioniert ist und dass eine zweite der beiden Lambda-Sonden stromabwärts des Partikelfilters positioniert ist. Das Verfahren umfasst, dass der Partikelfilter durch Erhöhen einer Temperatur des Partikelfilters über eine Schwellentemperatur und Zuführen von magerem Motorabgas zu dem Partikelfilter regeneriert wird. Das Verfahren umfasst, dass die Regeneration des Partikelfilters Oxidieren von im Partikelfilter gespeicherten Partikeln umfasst. Ferner umfasst das Verfahren Schätzen einer im Partikelfilter gespeicherten Partikelmenge als Reaktion auf die Schätzung der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge.
Das Verfahren der 2 und 3 stellt weiterhin ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters bereit, das Folgendes umfasst: Regenerieren des Partikelfilters als Reaktion auf die Integration einer Differenz einer in den Partikelfilter eintretenden Wassermenge und einer den Partikelfilter verlassenden Wassermenge. Das Verfahren umfasst, dass die in den Partikelfilter eintretende Wassermenge auf nach einem Motorstart und vor Erreichen einer Taupunkttemperatur im Partikelfilter in den Partikelfilter eintretendem Wasser basiert. Das Verfahren umfasst, dass der Partikelfilter als Reaktion darauf, dass ein Wert der Integration einen Schwellenwert übersteigt, regeneriert wird. Das Verfahren umfasst, dass die in den Partikelfilter eintretende Wassermenge auf einer Ausgabe eines Lambda-Sensors stromaufwärts des Partikelfilters basiert.
Nunmehr auf 4 Bezug nehmend, wird ein Diagramm des Pumpstroms der Lambda-Sonde (Ip) gegenüber Nernst-Zellenspannung gezeigt. Die in 4 gezeigte Lambda-Sondenreaktion ist ein Beispiel für die in 1 gezeigten Lambda-Sonden 127 und 128.
Die vertikale Achse stellt den Lambda-Sonden-Pumpstrom in mA dar, und der Pumpstrom nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Nernst-Zellenspannung dar, und die Nernst-Zellenspannung nimmt in Richtung des Pfeils der horizontalen Achse zu.
Kurve 410 stellt die Lambda-Sondenreaktion auf 10 Massen-% H₂O enthaltende Abgase dar. Kurve 420 stellt die Lambda-Sondenreaktion auf 6,3 Massen-% H₂O enthaltende Abgase dar. Kurve 430 stellt die Lambda-Sondenreaktion auf 1,2 Massen-% H₂O enthaltende Abgase dar. V₁ stellt eine untere oder erste Bezugsspannung dar, und V₂ stellt eine höhere oder zweite Bezugsspannung dar.
Somit kann beobachtet werden, dass Kurve 410 den niedrigsten Pumpstrom zeigt, wenn eine Bezugsspannung von weniger als V₁ an die Nernst-Zelle der Lambda-Sonde angelegt ist. Kurve 430 zeigt den höchsten Pumpstrom, wenn eine Bezugsspannung von weniger als V₁ an die Nernst-Zelle der Lambda-Sonde angelegt ist. Wenn die Bezugsspannung jedoch auf über V₂ erhöht wird, dann zeigt Kurve 430 den niedrigsten Pumpstrom an, und Kurve 410 zeigt den höchsten Pumpstrom an. Die vertikale Markierung 450 stellt die Änderung des Pumpstroms für 10 % H₂O im Abgas dar, und die vertikale Markierung 460 stellt die Änderung des Pumpstroms für 1,2 % H₂O in Abgas dar. Demnach zeigt die Änderung des Pumpstroms eine Konzentration von H₂O in über die Lambda-Sonde erfassten Abgasen an.
Somit kann die Änderung des Pumpstroms einer mit verschiedenen Nernst-Zellenspannungen beaufschlagten Lambda-Sonde H₂O in Abgas anzeigen. Das Wasser im Abgas kann in einem Partikelfilter gespeicherten Ruß anzeigen, da die in einem Partikelfilter speicherbare Wassermenge mit Zunahme einer im Partikelfilter gespeicherten Rußmenge zunimmt, zumindest bis zu einer gewissen Rußspeichergrenze. In einem anderen Fall ist es möglich, dass in Abhängigkeit von der dem Motor zugeführten Kraftstoffart und des Ölverbrauchs des Motors Rußpartikel hydrophob (zum Beispiel wasserabweisend) statt hydrophil (wasseraufnehmend) sein können. Die Rußpartikelart und die Rußmenge bestimmen die Wassermenge, die am Partikelfilter gespeichert wird. Deshalb umfasst die vorliegende Erfindung auch Verwendung irgendeiner Änderung (zum Beispiel Erhöhung oder Verringerung) der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge zur Bestimmung der im Partikelfilter gespeicherten Rußmenge.
Nunmehr auf 5 Bezug nehmend, wird eine beispielhafte Sequenz des Systems von 1, dass gemäß dem Verfahren der 2 und 3 betrieben wird, gezeigt. Die vertikalen Markierungen T0–T3 stellen Zeitpunkte dar, die in der Sequenz von besonderem Interesse sind. Die Sequenz von 5 stellt einen Motorkaltstart (zum Beispiel wird der Motor gestartet, wenn sich der Motor nicht auf seiner stabilisierten warmen Betriebstemperatur befindet) dar.
Das erste Diagramm von oben in 5 ist ein Diagramm von Wasserfluss in einen Partikelfilter, wie durch eine Lambda-Sonde und Luftmassenstrom durch den Motor bestimmt, gegenüber Zeit. Die vertikale Achse stellt Wasserfluss in den Partikelfilter dar, und der Wasserdurchfluss nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Die horizontale Achse stellt Zeit dar, und die Zeit nimmt von der rechten Seite des Diagramms zur linken Seite des Diagramms zu.
Das zweite Diagramm von oben in 5 ist ein Diagramm von Wasserfluss aus dem Partikelfilter, wie durch eine Lambda-Sonde und Luftmassenstrom durch den Motor bestimmt, gegenüber Zeit. Die vertikale Achse stellt Wasserfluss aus dem Partikelfilter dar, und der Wasserdurchfluss nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Die horizontale Achse stellt Zeit dar, und die Zeit nimmt von der rechten Seite des Diagramms zur linken Seite des Diagramms zu.
Das dritte Diagramm von oben in 5 ist ein Diagramm von integriertem Wasserfluss in einem Partikelfilter minus Wasserfluss aus dem Partikelfilter, wie über Lambda-Sonden bestimmt, gegenüber Zeit. Die vertikale Achse stellt im Partikelfilter gespeichertes Wasser dar, und die gespeicherte Wassermenge nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Die horizontale Achse stellt Zeit dar, und die Zeit nimmt von der rechten Seite des Diagramms zur linken Seite des Diagramms zu. Die horizontale Linie 502 stellt eine im Partikelfilter gespeicherte Schwellenwassermenge dar. Die Schwellenmenge ist mit einer im Partikelfilter eingeschlossenen Schwellenrußmenge korreliert. Partikelfilterregeneration kann als Reaktion darauf, dass das im Partikelfilter gespeicherte Wasser einen Schwellenwert 502 übersteigt, eingeleitet werden.
Das vierte Diagramm von oben in 5 ist ein Diagramm der Verstellung des Motorzündzeitpunkts gegenüber Zeit. Die vertikale Achse stellt die Verstellung des Motorzündzeitpunkts dar, und die Verstellung des Motorzündzeitpunkts nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Die horizontale Achse stellt Zeit dar, und die Zeit nimmt von der rechten Seite des Diagramms zur linken Seite des Diagramms zu. Die horizontale Linie 504 stellt den oT-Verdichtungshub-Zündzeitpunkt für Motorzylinder dar. Ein Zündzeitpunkt unter oT stellt einen Zündzeitpunkt im Arbeitshub dar. Ein Zündzeitpunkt über oT stellt einen nach früh verstellten Zündzeitpunkt während des Verdichtungshubs dar.
Das fünfte Diagramm von oben in 5 ist ein Diagramm eines Partikelfilter-Regenerations-Flag (zum Beispiel ein im Speicher gespeichertes Bit zur Anzeige von Starten (Wert von eins) oder Nichtstarten (Wert von null) von Partikelfilterregeneration) gegenüber Zeit. Ein höherer Wert des Verlaufs in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zeigt Beginnen der Regeneration des Partikelfilters bei für Regeneration förderlichen Bedingungen an. Ein niedrigerer Wert des Verlaufs zeigt Nichtbeginnen der Regeneration des Partikelfilters an. Die horizontale Achse stellt Zeit dar, und die Zeit nimmt von der rechten Seite des Diagramms zur linken Seite des Diagramms zu.
Das sechste Diagramm von oben in 5 ist ein Diagramm von Motordrehzahl gegenüber Zeit. Die vertikale Achse stellt die Motordrehzahl dar, und die Motordrehzahl nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt Zeit dar, und die Zeit nimmt von der rechten Seite des Diagramms zur linken Seite des Diagramms zu.
Zum Zeitpunkt T0 wird der Motor gestartet, und stromaufwärtige und stromabwärtige Lambda-Sonden werden überwacht, um Wasserfluss in einen Partikelfilter zu bestimmen. Eine Bezugsspannung der stromaufwärtigen Lambda-Sonde und eine Bezugsspannung der stromabwärtigen Lambda-Sonde werden zwischen einer niedrigeren Spannung, bei der kein Wasser aus Motorabgasen dissoziiert wird, und einer höheren Spannung, bei der Wasser aus Motorabgasen dissoziiert wird (nicht gezeigt), geschaltet. Die stromaufwärtige und stromabwärtige Lambda-Sonde passierende Wasserkonzentrationen werden mit dem Abgasdurchsatz oder dem Motorluftdurchsatz multipliziert, um in den Partikelfilter eintretenden und aus dem Partikelfilter austretenden Wasserfluss zu bestimmen, wie in den 2 und 3 beschrieben wird. Es wird begonnen, die Differenz zwischen dem in den Partikelfilter fließenden Wasser, wie durch die stromaufwärtige Lambda-Sonde bestimmt, und dem aus dem Partikelfilter fließendem Wasser, wie über die stromabwärtige Lambda-Sonde bestimmt, zu integrieren. Das Partikelfilter-(PF-)Flag oder -Bit im Speicher, das anzeigt, ob mit der Partikelfilterregeneration begonnen werden soll oder nicht begonnen werden soll, ist nicht aktiviert, und der Motor wird von einer Drehzahl von null auf Leerlaufdrehzahl beschleunigt.
Zwischen dem Zeitpunkt T0 und dem Zeitpunkt T1 nimmt der Durchfluss von Wasser in den Partikelfilter zu, und der Durchfluss von Wasser aus dem Partikelfilter bleibt gering, was anzeigt, dass der Partikelfilter Wasser speichert. Das in dem Partikelfilter gespeicherte integrierte Wasser nimmt zu, und die Zündzeitpunktverstellung bewegt sich von nach spät verstellt zu nach früh verstellt. Das Partikelfilterregenerations-Flag bleibt nicht aktiviert, und die Motordrehzahl nimmt nahe dem Zeitpunkt T1 zu.
Zum Zeitpunkt T1 übersteigt die im Partikelfilter gespeicherte integrierte Wassermenge den Schwellenwert 502. Folglich wird das Partikelfilterregenerations-Flag aktiviert. Der Zündzeitpunkt wird weiter nach früh verstellt, und Wasser fließt weiter in den Partikelfilter. Die Motordrehzahl steigt mit einer langsamen Rate weiter an.
Zum Zeitpunkt T2 übersteigt die Temperatur im Partikelfilter eine Taupunkttemperatur, und im Partikelfilter gespeichertes Wasser beginnt, freigesetzt zu werden. Der Wasserfluss aus dem Partikelfilter nimmt zu, und der Motor wird weiter betrieben. Die Partikelfilterregeneration hat nicht begonnen. Die im Partikelfilter gespeicherte Wassermenge nimmt mit aus dem Partikelfilter fließendem Wasser ab.
Zum Zeitpunkt T3 beginnt die Partikelfilterregeneration. Der Partikelfilter kann regeneriert werden, nachdem der Motor eine Schwellentemperatur erreicht hat und/oder anderen Motorbetriebsbedingungen entsprochen wird. Der Zündzeitpunkt wird nach spät verstellt, um die Partikelfiltertemperatur zu erhöhen und eine Oxidation des Rußes zu fördern. Ferner kann der Motor mit einem mageren Luftkraftstoffverhältnis betrieben werden. Die im Partikelfilter gespeicherte Wassermenge wird auf null eingestellt.
Auf diese Weise kann im Partikelfilter bei Motorkaltstart gespeichertes Wasser eine Basis für die Regeneration eines Partikelfilters sein. Durch Verwenden von Lambda-Sonden zur Bestimmung von Partikelfilterbeladung kann es möglich sein, bestehende Auslasssystemsensoren zu nutzen, ohne dass die Systemkosten erhöht werden müssen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzungsroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem, einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Motor-Hardware, ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen speziellen Routinen können eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interrupt-gesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene dargestellte Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso muss die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsweise die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen erzielen, sondern ist zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen kann/können in Abhängigkeit von der verwendeten bestimmten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen graphisch in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums des Motorsteuersystems zu programmierenden Code darstellen, in dem die beschriebenen Aktionen durch Ausführung der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motor-Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung enthält, durchgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhaft sind, und dass diese speziellen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne zu betrachten sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer- und andere Motorarten angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und weitere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden.
Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere gewisse Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie den Einschluss eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehr solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet, unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Schutzumfang als die Originalansprüche aufweisen.

Claims

Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters, das Folgendes umfasst: Schätzen einer im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge; und Regenerieren des Partikelfilters als Reaktion auf die gespeicherte Wassermenge.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die geschätzte Menge der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge auf einer nach einem Motorkaltstart und vor Übersteigen einer Taupunkttemperatur im Partikelfilter im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schätzung der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge auf einer Ausgabe von zwei Lambda-Sonden basiert.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine erste der beiden Lambda-Sonden stromaufwärts des Partikelfilters positioniert ist und eine zweite der beiden Lambda-Sonden stromabwärts des Partikelfilters positioniert ist.
Verfahren Anspruch 1, wobei der Partikelfilter durch Erhöhen einer Temperatur des Partikelfilters über eine Schwellentemperatur und Zuführen von magerem Motorabgas zu dem Partikelfilter regeneriert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Regeneration des Partikelfilters Oxidieren von im Partikelfilter gespeicherten Partikeln umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Schätzen einer im Partikelfilter gespeicherten Partikelmenge als Reaktion auf die Schätzung der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge.
Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters, das Folgendes umfasst: Regenerieren des Partikelfilters als Reaktion auf die Integration einer Differenz einer in den Partikelfilter eintretenden Wassermenge und einer den Partikelfilter verlassenden Wassermenge.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die in den Partikelfilter eintretende Wassermenge auf nach einem Motorstart und vor Erreichen einer Taupunkttemperatur im Partikelfilter in den Partikelfilter eintretendem Wasser basiert.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Partikelfilter durch Erhöhen einer Temperatur des Partikelfilters regeneriert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Partikelfilter als Reaktion darauf, dass ein Wert der Integration einen Schwellenwert übersteigt, regeneriert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die in den Partikelfilter eintretende Wassermenge auf einer Ausgabe eines Lambda-Sensors stromaufwärts des Partikelfilters basiert.
Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: einen Motor; ein mit dem Motor gekoppeltes Auslasssystem, wobei das Auslasssystem einen Partikelfilter, eine erste Lambda-Sonde und eine zweite Lambda-Sonde enthält; und eine Steuerung, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherte Anweisungen zum Schätzen einer im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge als Reaktion auf Ausgaben der ersten und der zweiten Lambda-Sonde enthält.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 13, wobei sich die erste Lambda-Sonde in einer Abgasstromrichtung stromaufwärts des Partikelfilters befindet und sich die zweite Lambda-Sonde stromabwärts des Partikelfilters befindet.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 13, wobei die Steuerung weitere Anweisungen zur Einstellung einer Nernst-Zellenspannung der ersten und der zweiten Lambda-Sonde enthält.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 15, wobei die im Partikelfilter gespeicherte Wassermenge auf einer Differenz des Pumpstroms der ersten Lambda-Sonde und einer Differenz des Pumpstroms der zweiten Lambda-Sonde basiert.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 13, wobei die Steuerung weitere Anweisungen zur Schätzung der im Partikelfilter gespeicherten Wassermenge basierend auf einer Wassermenge, die in den Partikelfilter eintritt, bevor eine Temperatur des Partikelfilters größer als eine Taupunkttemperatur im Partikelfilter ist, enthält.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 13, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zur Regeneration des Partikelfilters als Reaktion darauf, dass die im Partikelfilter gespeicherte Wassermenge größer als eine Schwellenmenge ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 18, wobei die Schwellenmenge einer im Partikelfilter gespeicherten Schwellenrußmenge entspricht.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 19, wobei die zusätzlichen Anweisungen zur Regeneration des Partikelfilters Anweisungen zur Nachspätverstellung des Zündzeitpunkts zwecks Erhöhung der Abgastemperatur umfassen.