WO2019121166A1

WO2019121166A1 - Verfahren und vorrichtung zur regeneration eines in einem abgastrakt einer brennkraftmaschine angeordneten partikelfilters

Info

Publication number: WO2019121166A1
Application number: PCT/EP2018/084360
Authority: WO
Inventors: Hong Zhang
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2020-06-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regeneration eines in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters, bei welchem zur Regeneration des Partikelfilters mittels einer Luftpumpe Luft in den Abgastrakt vor dem Partikelfilter eingeblasen wird, wobei als Luftpumpe eine Spülluftpumpe eines Tankentlüftungssystems der Brennkraftmaschine verwendet wird.

Description

Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration eines in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikel filters

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regeneration eines in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters.

Es ist bekannt, im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine einen Partikelfilter anzuordnen, welcher im Abgas der Brennkraft maschine enthaltene Schadstoffpartikel, insbesondere Rußpar tikel, aus dem Abgas der Brennkraftmaschine ausfiltert. Diese aus dem Abgas ausgefilterten Schadstoffpartikel sammeln sich im Partikelfilter an, so dass dieses zunehmend mehr verstopft wird.

Folglich bedarf es einer Regeneration des Partikelfilters, bei welcher durch Anwendung einer hohen Temperatur im Partikelfilter abgelagerte Schadstoffpartikel verbrannt werden.

Aus der DE 10 2011 117 808 B4 ist ein Steuerverfahren zur Regeneration einer Partikelfilteranordnung bekannt, welche einen Partikelfilter und eine stromaufwärts davon angeordnete Heizungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Zonen enthält. Dabei wird zunächst bestimmt, ob die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist. Dann erfolgt ein Bestimmen, ob ein Regenerationsbetrieb des Partikelfilters auszulösen ist, sofern vorher bestimmt worden ist, dass die Brennkraftmaschine abgeschaltet wurde. Im Re generationsbetrieb erfolgt ein Aktivieren einer von mehreren Zonen der Heizungsvorrichtung und das Aktivieren einer Luft pumpe, um Wärme von der aktivierten Zone der Heizungsvorrichtung an eine Zone des Partikelfilters zu übertragen und damit einen Regenerationsbetrieb des Partikelfilters auszuführen, wobei anschließend die übrigen Zonen der Heizungsvorrichtung nach einander aktiviert werden, um Wärme von der jeweils aktivierten Zone der Heizungsvorrichtung an eine jeweilige Zone des Par tikelfilters zu übertragen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den für eine Rege neration eines in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters benötigten Aufwand zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus gestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei einem Verfahren zur Regeneration eines in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters, bei welchem zur Regeneration des Partikelfilters mittels einer Luftpumpe Luft in den Abgastrakt vor dem Partikelfilter eingeblasen wird, als Luftpumpe eine Spülluftpumpe eines Tankentlüftungssystems der Brennkraftma schine verwendet.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass aufgrund der Verwendung einer ohnehin vorhandenen Spülluftpumpe des Tankentlüftungssystems der Brennkraftmaschine auch zur Regenerierung eines im Abgastrakt der Brennkraftmaschine an geordneten Partikelfilters der Einbau einer eigens für den Zweck der Regenerierung des Partikelfilters vorgesehenen zusätzlichen Pumpe nicht notwendig ist.

Vorzugsweise erfolgt vor dem Beginn des Regenerationsvorganges eine Überprüfung, ob die Temperatur des Partikelfilters größer ist als eine vorgegebene Minimaltemperatur . Eine Regeneration des Partikelfilters erfolgt nicht, wenn die Temperatur des Partikelfilters kleiner ist als die vorgegebene Minimaltem peratur. Diese Minimaltemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 600°C. Beim Vorliegen einer derartigen oder einer höheren Temperatur kann die Regeneration des Partikelfilters vorgenommen werden, ohne dass es weiterer Heizmittel bedarf. Insbesondere ist es nicht notwendig, die mittels der Luftpumpe in den Abgastrakt eingeblasene Luft zu erhitzen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird vor dem Beginn des Regenerationsvorganges überprüft, ob die Beladung des Parti kelfilters größer ist als ein vorgegebener erster Beladungs grenzwert. Eine Regeneration des Partikelfilters erfolgt nicht, wenn die Beladung des Partikelfilters kleiner ist als der vorgegebene erste Beladungsgrenzwert. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass eine Regeneration des Partikelfilters nur dann freigegeben wird, wenn sie aufgrund eines hohen Beladungszu stands des Partikelfilters notwendig ist. Auch dies erhöht die KraftstoffÖkonomie der Brennkraftmaschine, da durch das Ein sparen von nicht notwendigen Regenerationsvorgängen Kraftstoff eingespart wird.

Vorzugsweise wird der Beladungsgrad des Partikelfilters auch während der Durchführung einer Regeneration des Partikelfilters ermittelt und es erfolgt eine Beendigung der Regeneration des Partikelfilters, wenn erkannt wird, dass der ermittelte Be ladungswert kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Bela dungsgrenzwert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Regenerationsvorgang beendet wird, sobald der Partikelfilter wieder frei von ausgefilterten Schadstoffpartikeln ist. Auch dies führt zu einer Erhöhung der KraftstoffÖkonomie der

Brennkraftmaschine, da auch durch das beschriebene Beenden des Regenerationsvorganges Kraftstoff eingespart wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Prüfung vorgenommen, ob der HC-Gehalt der von der Spülluftpumpe be- reitgestellten Luft kleiner ist als ein vorgegebener

HC-Grenzwert . Eine Regeneration des Partikelfilters wird nur dann mittels von der Spülluftpumpe bereitgestellter Spülluft durchgeführt, wenn der HC-Gehalt der von der Spülluftpumpe bereitgestellten Spülluft kleiner ist als der vorgegebene HC-Grenzwert. Dadurch wird verhindert, dass Spülluft mit einem unzulässig hohen HC-Gehalt durch den Abgastrakt der Brenn kraftmaschine an die Umwelt abgegeben wird. Ist der HC-Gehalt der von der Spülluftpumpe bereitgestellten Spülluft größer als der vorgegebene HC-Grenzwert , dann kann anstelle von durch das Aktivkohlefilter des Tankentlüftungs systems geleiteter Spülluft am Aktivkohlefilter vorbeigeleitete Frischluft zur Regeneration des Partikelfilters verwendet werden .

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Rege neration des Partikelfilters nach einem Abstellen der Brenn kraftmaschine. Dies hat den Vorteil, dass zu diesem Zeitpunkt kurz nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine in der Regel ein im Abgastrakt vor dem Partikelfilter angeordneter Abgaskata lysator noch aufgeheizt ist. Dies hat zur Folge, dass auch im stromab des Abgaskatalysators angeordneten Partikelfilter eine für dessen Regeneration benötigte hohe Temperatur vorliegt und keine zusätzliche Aufheizung des Partikelfilters oder des dem Partikelfilter zugeführten Gases notwendig ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Regeneration des Partikelfilters während des Betriebes der Brennkraftmaschine. Dies geschieht vorzugsweise dann, wenn der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nimmt und die Motorsteuerung aus diesem Grund die Kraftstoffzufuhr in die Zylinder der Brenn kraftmaschine unterbindet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine Aktivierung einer Regeneration des Partikelfilters auch dann erfolgen, wenn die Brennkraftmaschine in einem niedrigen Lastbereich arbeitet und auch geeignete Geschwindigkeitsvo raussetzungen vorliegen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Regelung des zusätzlich in den Abgastrakt geleiteten Gasstromes in Abhän gigkeit von der Beladung des Partikelfilters durchgeführt. Insbesondere wird weniger Gas in den Abgastrakt gepumpt, wenn ein hoher Beladungszustand vorliegt. Dadurch können unzulässig hohe Temperaturen im Partikelfilter vermieden werden. Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Erläuterung anhand der Figur. Diese zeigt eine Blockdarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise einer Vorrichtung zur Regeneration eines in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters.

Die dargestellte Vorrichtung zeigt eine Brennkraftmaschine 100, welche unter anderem einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3, einen Abgastrakt 4, einen Kraftstofftank 5, eine Tankentlüftungsvorrichtung 6, eine Aufladeeinrichtung 14,41 in Form eines Abgasturboladers und eine Steuereinheit 8 enthält. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind dabei nur diejenigen Teile gezeichnet, die für das Verständnis der Er findung ausreichend sind. Insbesondere ist nur ein Zylinder ZI der Brennkraftmaschine dargestellt.

Der Ansaugtrakt 1 umfasst in Strömungsrichtung der angesaugten Luft ausgehend von einem Luftfilter 11 einen Verdichter 14 des Abgasturboladers, einen Ladeluftkühler 15, eine Drosselklappe 17 und ein Saugrohr 19, das über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 zum Zylinder ZI geführt ist.

Der Motorblock 2 umfasst eine Kurbelwelle 21, welche über eine Pleuelstange 22 mit einem Kolben 23 des Zylinders ZI gekoppelt ist. Die durch die Verbrennung erzeugte Antriebsenergie wird über die Kurbelwelle 21 an einen in der Figur nicht dargestellten Antriebsstrang übertragen. Der Kolben 23 und der Zylinder ZI begrenzen einen Brennraum 24.

Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit mindestens einem Gaseinlassventil 31, mindestens einem Gasauslassventil 32 und nicht näher dargestellte Antriebsvorrichtungen für diese Ventile. Dabei handelt es sich insbesondere um einen sogenannten variablen Ventiltrieb, bei dem die Betätigung des mindestens einen Gaseinlassventils 31 und/oder des mindestens einen Gasauslassventils 32 weitgehend oder sogar völlig von der Bewegung der Kurbelwelle 21 entkoppelt ist. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner einen Kraftstoffinj ektor 33 und eine Zündkerze 34. Vom Brennraum 24 führt der Abgastrakt 4 ab, in dessen weiterem Verlauf eine Turbine 41 des Abgasturboladers, welche über eine nicht näher bezeichnete Welle mit dem Verdichter 14 verbunden ist, als Lambdasonden 42 bzw. 44 realisierte Abgassensoren und ein Abgaskatalysator 43 angeordnet ist. Der Abgaskatalysator 43 kann als Dreiwegekatalysator und/oder als elektrisch beheizter Katalysator ausgeführt sein. Anhand einer Auswertung der von den Lambdasonden bereitgestellten Messsignale kann eine Diagnose der Funktionsfähigkeit des Dreiwegekatalysators vorgenommen werden. Des Weiteren dienen die Ausgangssignale der Lambdasonden 42 und 44 zu einer üblichen Lambdaregelung.

Des Weiteren ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel im Ab gastrakt 4 stromab des Abgaskatalysators 43 ein Vierwegeka talysator 45 angeordnet, welcher einen integrierten Parti kelfilter 45a aufweist. Bei dem Partikelfilter kann es sich alternativ dazu auch um ein eigenständiges, im Abgastrakt 4 angeordnetes Bauteil handeln. Ferner ist beim gezeigten Aus führungsbeispiel vor dem Vierwegekatalysator 45 ein Tempera tursensor 46 und hinter dem Vierwegekatalysator 45 ein weiterer Temperatursensor 47 vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Dif ferenzdrucksensor 49 vorgesehen, der die Druckdifferenz zwischen dem Druck am Eingang des Vierwegekatalysators und dem Druck am Ausgang des Vierwegekatalysators ermittelt.

Ferner ist der Brennkraftmaschine 100 eine Kraftstoffversor- gungseinrichtung zugeordnet, welche den Kraftstoffinj ektor 33 mit Kraftstoff versorgt. Der Kraftstoff wird dabei aus einem Kraftstofftank 5 von einer in der Regel innerhalb des Kraft stofftanks angeordneten, ein Vorfilter aufweisenden Elektro- kraftstoffpumpe unter einem geringem Druck, der typischerweise kleiner als 5 bar ist, gefördert und anschließend über eine ein Kraftstofffilter enthaltende Niederdruck-Kraftstoffleitung zu einem Eingang einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe geleitet. Diese Hochdruck-Kraftstoffpumpe erhöht den Kraftstoffdruck bei einer mit Otto-Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine auf einen Wert von typischerweise 200 -300 bar und pumpt den Kraftstoff über eine Hochdruck-Kraftstoffleitung in einen in der Figur nicht dargestellten Hochdruck-KraftstoffSpeicher, an welchen eine Zuführleitung zu dem Kraftstoffinj ektor 33 angeschlossen ist und der somit den Kraftstoffinj ektor 33 mit druckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt, so dass Kraftstoff in den Brennraum 24 eingespritzt werden kann.

Der Druck im Hochdruck-KraftstoffSpeicher wird durch einen Drucksensor erfasst. Abhängig von dem Signal dieses Drucksensors wird der Druck im Hochdruck-KraftstoffSpeicher entweder auf einen konstanten oder einen variablen Wert über eine durch flussgeregelte Kraftstoffpumpe oder mittels eines Druckreglers eingestellt. Überflüssiger Kraftstoff wird entweder in den Kraftstofftank 5 oder an die Eingangsleitung der Hoch

druck-Kraftstoffpumpe zurückgeleitet .

Der Brennkraftmaschine 100 ist ferner eine Tankentlüftungs vorrichtung 6 zugeordnet. Zu dieser Tankentlüftungsvorrichtung 6 gehört ein Aktivkohlefilter 61, welches über eine Verbin dungsleitung 63 mit dem Kraftstofftank 5 verbunden ist. Die in dem Kraftstofftank 5 entstehenden Kraftstoffdämpfe, insbe sondere die leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffe, werden in das Aktivkohlefilter 61 geleitet und von der darin befindlichen Aktivkohle adsorbiert.

Das Aktivkohlefilter 61 ist mittels einer Regenerierungsleitung 65, in welcher ein Rückschlagventil 75, eine Spülluftpumpe 67 und ein Tankentlüftungsventil 66 angeordnet sind, mit dem An saugtrakt 1 der Brennkraftmaschine 100 an einer Stelle stromabwärts des Luftfilters 11 und stromaufwärts des Ver dichters 14 verbunden. Zum Einstellen des Gasflusses in der Regenerierungsleitung 65 ist das Tankentlüftungsventil 66 mittels von der Steuereinheit 8 ausgegebener Steuersignale ansteuerbar .

Damit eine Spülung und damit eine Regeneration des Aktivkoh lefilters 61 auch bei entdrosseltem Saugrohr bzw. im aufgeladenen Betrieb der Brennkraftmaschine 100 erfolgen kann, ist in der Regenerierungsleitung 65 die bereits oben genannte Spülluftpumpe 67 vorgesehen, bei der es sich um eine elektrisch angetriebene, in ihrer Drehzahl regelbare Spülluftpumpe handelt.

Des Weiteren ist am Aktivkohlefilter 61 eine Belüftungsleitung vorgesehen, welche über ein Belüftungsventil 70 und ein

Luftfilter 69 mit der Umgebung in Verbindung steht. Das Be lüftungsventil 70 ist mittels Steuersignalen der Steuereinheit 8 ansteuerbar.

Stromaufwärts der Spülluftpumpe 67 kann in der Regenerie rungsleitung 65 ein Drucksensor vorgesehen sein, der einen dem Druck an dem Eingang der Spülluftpumpe 67 entsprechenden Druckwert p_up liefert. Der Drucksensor kann auch mit einem Temperatursensor zu einem Bauteil integriert sein, so dass durch Auswerten dieser Signale auch die Dichte des Spülgases und damit die in den Ansaugtrakt 1 eingeleitete dampfförmige Kraft stoffmasse ermittelt werden kann.

Stromabwärts der Spülluftpumpe 67 kann in der Regenerie rungsleitung 65 ein weiterer Drucksensor vorgesehen sein, der einen dem Druck an dem Ausgang der Spülluftpumpe 67 entspre chenden Druckwert p_down liefert.

Der Steuereinheit 8 sind verschiedene Sensoren zugeordnet, die Messgrößen erfassen und die Messwerte der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen neben den Messgrößen auch von diesen abgeleitete Größen. Die Steuereinheit 8 steuert abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen die Stellglieder, die der Brennkraftmaschine 100 zugeordnet sind, und denen jeweils entsprechende Stellantriebe zugeordnet sind, durch geeignete Steuersignale für die Stellantriebe an.

Die Sensoren sind beispielsweise ein Luftmassenmesser, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts des Verdichters 14 erfasst, ein Temperatursensor, welcher eine Ansauglufttemperatur er fasst, ein Umgebungsluftdrucksensor, weitere Drucksensoren, ein Temperatursensor, welcher die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine 100 erfasst, ein Drucksensor, welcher den Saugrohrdruck stromabwärts der Drosselklappe 17 erfasst, ein Abgassensor, welcher einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und dessen Messsignal charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder ZI bei der Ver brennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches . Signale von weiteren Sensoren, die zur Steuerung und/oder Regelung der Brenn kraftmaschine 100 und deren Nebenaggregate benötigt werden, sind in der Figur allgemein mit dem Bezugszeichen ES gekennzeichnet.

Je nach Ausgestaltung kann eine beliebige Untermenge der ge nannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.

Die Stellglieder, welche die Steuereinheit 8 mittels Steuer signalen ansteuert, sind beispielsweise die Drosselklappe 17, der Kraftstoffinj ektor 33, die Zündkerze 34, das Tankentlüf tungsventil 66, das Belüftungsventil 70 und die Spülluftpumpe 67.

Stellsignale für weitere Stellglieder der Brennkraftmaschine 100 und deren Nebenaggregate sind in der Figur allgemein mit dem Bezugszeichen AS gekennzeichnet.

Neben dem Zylinder ZI sind auch noch weitere Zylinder vorgesehen, denen auch entsprechende Stellglieder zugeordnet sind.

Die Steuereinheit 8 kann auch als Motorsteuergerät bezeichnet werden. Solche Steuereinheiten 8, die in der Regel einen oder mehrere Mikroprozessoren aufweisen, sind an sich bekannt , so dass im Folgenden nur auf den im Zusammenhang mit der Erfindung relevanten Aufbau und dessen Funktionsweise eingegangen wird.

Die Steuereinheit 8 umfasst eine Recheneinheit 81, die mit einem Programmspeicher 82 und einem Datenspeicher 83 gekoppelt ist. In dem Programmspeicher 82 und dem Datenspeicher 83 sind Programme bzw. Daten gespeichert, die für den Betrieb der Brennkraft maschine 100 benötigt werden. Unter anderem ist in dem Pro- grammspeicher 82 softwaremäßig eine Funktion zum Steuern der Brennkraftmaschine 100 während eines Tankentlüftungszeitraumes implementiert, insbesondere zur Ermittlung und Einstellung eines Sollwertes für den Spülfluss und zur Bestimmung des Bela dungsgrades des Aktivkohlefilters 61. Hierzu ist in der

Steuereinheit 8 eine Steuerelektronik zum Ansteuern der

Spülluftpumpe 67 und zum Auswerten der von der Spülluftpumpe 67 aufgebauten Druckdifferenz vorgesehen, wie es im Folgenden näher erläutert wird.

Mit Hilfe der Spülluftpumpe 67 ist es möglich, einen gewünschten Spülstrom des Spülgases (HC/Luftgemisch) aus dem Aktivkohle filter 61 für alle Betriebspunkte der Brennkraftmaschine 100 einzustellen. Bei einem hohen HC-Anteil im Spülgas muss der Spülstrom kleiner sein als im Falle eines nahezu nicht beladenen Aktivkohlefilters 61. Zum Zeitpunkt des Öffnens des Tankent lüftungsventils 66 muss der HC-Anteil im Spülgas mit hoher Genauigkeit bekannt sein, da dieser bei der Berechnung der für den aktuellen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 100 ein zuspritzenden Kraftstoffmenge berücksichtigt werden muss.

Wenn die Spülluftpumpe 67 bei geschlossenem Tankentlüftungs ventil 66 betrieben wird, kann die erzeugte Druckdifferenz über der Spülluftpumpe 67 nach der folgenden Beziehung ermittelt werden :

DR wobei

p die Dichte des Spülgases,

f die Drehzahl des Flügelrades der Spülluftpumpe und

r der Radius des Flügelrades der Spülluftpumpe

ist .

Durch die Fliehkräfte des Spülgases in der Spülluftpumpe 67 ist bei vorgegebener Drehzahl der erzeugte Druck abhängig von der Dichte des Spülgases. Die Dichten von Kohlenwasserstoffen sind unterschiedlich zu der Dichte von Luft. So beträgt beispielsweise bei einer Temperatur von 0°C und Umgebungsdruck die Dichte von Luft ca. 1,29 kg/m und die Dichte von reinem Buthan 2,48 kg/m .

Ist die Drehzahl f konstant, dann ist die Druckdifferenz DR proportional zur Dichte p und damit proportional zum HC-Gehalt im Spülgas .

Wenn das Tankentlüftungsventil 66 geschlossen ist, fließt kein Spülstrom und der Druck p_up entspricht dem Umgebungsdruck.

Somit kann durch einen kurzen Druckaufbau durch Ansteuern der Spülluftpumpe 67 bei geschlossenem Tankentlüftungsventil 66 und einer vorgegebenen Drehzahl der Spülluftpumpe 67 aus der ge messenen Druckdifferenz DR auf die HC-Konzentration im Spülgas geschlossen werden.

Wird dieser Schritt vor dem Beginn der eigentlichen Spülphase (geöffnetes Tankentlüftungsventil 66) durchgeführt, kann das erstmalige Öffnen des Tankentlüftungsventils 66 wesentlich schneller und mit präziserer Einspritzmassenkorrektur erfolgen.

Im Datenspeicher 83 der Steuereinheit 8 ist unter anderem ein Kennfeld hinterlegt, in dem abhängig von den Werten der er mittelten Druckdifferenz DR zugehörige Werte für die

HC-Konzentration des Spülgases abgelegt sind. Das Kennfeld wird auf dem Prüfstand experimentell ermittelt. Die Werte für die Druckdifferenz DR werden entweder in der Steuereinheit 8 aus den einzelnen Druckwerten P_up und P_down stromaufwärts bzw.

stromabwärts der Spülluftpumpe 67 durch entsprechende Diffe renzbildungen ermittelt.

Das Prinzip der HC-Konzentrationsbestimmung auf der Basis des Differenzdruckes an der Spülluftpumpe funktioniert auch während des Spülvorganges in Kombination mit einem pulsweitenmodulierten Ansteuersignal (PWM-Signal) für das Tankentlüftungsventil. Hierzu ist es lediglich notwendig, die Auswertung der

Drucksignale in der Steuereinheit 8 mit einer ausreichenden Abtastrate synchron zur PWM-Ansteuerung des Tankentlüftungs ventils 66 durchzuführen. Mit einer geeigneten, an sich bekannten nachgeschalteten Filterung ergibt sich dann ein Wert für den Differenzdruck, welcher proportional zu der HC-Konzentration des Spülgases und damit dem Beladungsgrad des Aktivkohlefilters 61 ist. Der ermittelte Beladungsgrad wird zur Einstellung eines gewünschten Spülluftstromes und zu einer Einspritzmassenkor rektur verwendet.

Der Ausgang der Spülluftpumpe 67 ist nicht nur über das Tan kentlüftungsventil 66 mit dem Ansaugtrakt im Bereich zwischen dem Luftfilter 11 und dem Verdichter 14 verbunden, sondern ist darüber hinaus über ein Rückschlagventil 74, ein Sekundär luftventil 77 und ein weiteres Sekundärluftventil 68 mit dem Abgastrakt 4 der Brennkraftmaschine 100 verbunden. Beim dar gestellten Ausführungsbeispiel ist der Ausgang der Spülluftpumpe 67 über die genannten Bauteile mit dem Abgastrakt 4 der

Brennkraftmaschine 100 in einem Bereich stromauf eines im Abgastrakt 4 angeordneten Vierwegekatalysators 45 verbunden, welcher einen integrierten Partikelfilter 45a aufweist.

Dieser Vierwegekatalysator 45 ist beim gezeigten Ausfüh rungsbeispiel im Abgastrakt 4 stromabwärts des Dreiwegekata lysators 43 angeordnet. Er kann auch im Abgastrakt 4 anstelle des Dreiwegekatalysators 43 vorgesehen sein. Des Weiteren kann es sich bei dem Partikelfilter auch um ein im Abgastrakt 4 stromab eines Katalysators angeordnetes eigenes Bauteil handeln.

Die über das Sekundärluftventil 68 in den Abgastrakt 4 geleitete Spülluft ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel zur Aufheizung des Vierwegekatalysators vorgesehen und wird darüber hinaus zur Regeneration des im Abgastrakt 4 angeordneten Partikelfilters 45a verwendet.

Die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung kann dazu verwendet werden, bei geschlossenem Sekundärluftventil 68 durch den Aktivkohlefilter 61 geleitete Spülluft über die Regenerie rungsleitung 65 bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 66 in den Ansaugtrakt 1 in den Bereich zwischen dem Luftfilter 11 und dem Verdichter 14 einzuleiten.

Die dazu benötigten Steuersignale werden von der Steuereinheit 8 bereitgestellt.

Die in der Figur dargestellte Vorrichtung kann des Weiteren dazu verwendet werden, bei geschlossenem Tankentlüftungsventil 66 und geöffnetem Sekundärluftventil 68 das im Abgastrakt 4 angeordnete Partikelfilter 45a zu regenerieren. Bei dieser Verwendung dient die Spülluftpumpe 67 des Tankentlüftungssystems 6 als Luftpumpe, die die zur Regeneration des Partikelfilters 45a benötigte Luft zur Verfügung stellt.

Bei dieser Verwendung wird zunächst eine Prüfung vorgenommen, ob die Temperatur des Partikelfilters 45a größer als eine vor gegebene Minimaltemperatur ist. Wird bei dieser Prüfung erkannt, dass die Temperatur des Partikelfilters kleiner ist als die vorgegebene Minimaltemperatur, dann wird von der Durchführung einer Regeneration des Partikelfilters abgesehen. Wird hingegen erkannt, dass die Temperatur des Partikelfilters größer ist als die vorgegebene Minimaltemperatur, dann erfolgt eine Über prüfung, ob die Beladung des Partikelfilters größer ist als ein erster vorgegebener Beladungsgrenzwert . Wird dabei erkannt, dass die Beladung kleiner als der erste vorgegebene Beladungs grenzwert ist, dann wird von der Durchführung einer Regeneration des Partikelfilters abgesehen. Wird hingegen erkannt, dass die Beladung des Partikelfilters größer ist als der erste vorgegebene Beladungsgrenzwert, dann wird eine Regeneration des Parti kelfilters vorgenommen.

Während dieser Regeneration wird der Beladungswert des Par tikelfilters fortlaufend ermittelt . Wird dabei erkannt, dass der ermittelte Beladungswert kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Beladungsgrenzwert, dann wird die Regeneration des Partikelfilters beendet. Dieser zweite Beladungsgrenzwert entspricht einem schadstoffpartikelfreien Zustand des Parti kelfilters . Bei der über die Spülluftpumpe 67 in den Abgastrakt geleiteten Luft kann es sich um Spülluft aus dem Aktivkohlefilter 61 handeln oder um Frischluft, die vom stromauf des Verdichters 14 an geordneten Luftfilter 11 bereitgestellt wird und über einen Frischluftkanal 73 und ein Schaltventil 78 der Spülluftpumpe 67 zugeleitet wird.

Ob nun Spülluft aus dem Aktivkohlefilter 61 über das Rück schlagventil 75 und die Spülluftpumpe 67 in den Abgastrakt 4 geleitet und dort zur Regeneration des Partikelfilters verwendet wird oder über das Luftfilter 11, den Frischluftkanal 73, das Schaltventil 78 und die Spülluftpumpe 67 bezogene Frischluft in den Abgastrakt 4 geleitet und dort zur Regeneration des Par tikelfilters verwendet wird, ist abhängig vom Beladungszustand des Aktivkohlefilters 61 und dem HC-Gehalt der durch den Ak tivkohlefilter 61 bezogenen Spülluft. So überprüft die Steu ereinheit 8 durch Auswertung ihr zugeführter Sensorsignale, wie hoch der Beladungszustand des Aktivkohlefilters 61 ist und wie hoch der HC-Gehalt der durch den Aktivkohlefilter geleiteten Spülluft ist. Erkennt die Steuereinheit 8 bei dieser Prüfung, dass ein hoher Beladungszustand des Aktivkohlefilters gegeben ist, der HC-Gehalt der Spülluft aber unterhalb eines vorgegebenen HC-Grenzwertes liegt, dann erfolgt eine Regeneration des im Abgastrakt 4 angeordneten Partikelfilters mittels der Spülluft des Tankentlüftungssystems. Erkennt die Steuereinheit 8 hin gegen, dass kein hoher Beladungszustand des Aktivkohlefilters 61 vorliegt und/oder dass der HC-Gehalt der Spülluft den vorge gebenen HC-Grenzwert überschreitet, dann erfolgt eine Rege neration des Partikelfilters mittels durch den Frischluftkanal 73 bezogener Frischluft.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Rege neration des Partikelfilters nach dem Abstellen der Brenn kraftmaschine. Die Vorteile dieser Ausführungsform bestehen insbesondere darin, dass nach dem Abstellen der Brennkraft maschine häufig hohe Temperaturen in dem im Abgastrakt ange ordneten Katalysator und auch im stromab des Katalysators angeordneten Partikelfilter vorliegen. Aufgrund dieser hohen Temperaturen bedarf es zur Durchführung der Regeneration des Partikelfilters keiner zusätzlichen Aufheizung der zugeführten Luft. Des Weiteren steht nach einem Abstellen der Brenn- kraftmaschine in der Regel ausreichend Zeit für eine vollständige Regeneration des Partikelfilters zur Verfügung.

Alternativ dazu kann eine Regeneration des Partikelfilters auch während des Betriebes der Brennkraftmaschine durchgeführt werden, beispielsweise bei niedriger Belastung der Brenn kraftmaschine oder nach einem Loslassen des Fahrpedals.

Bezugszeichenliste

1 Ansaugtrakt

2 Motorblock

3 Zylinderkopf

4 Abgastrakt

5 Kraftstofftank

6 Tankentlüftungsvorrichtung

8 Steuereinheit

11 Luftfilter

14 Verdichter

15 Ladeluftkühler

17 Drosselklappe

19 Saugrohr

21 Kurbelwelle

22 Pleuelstange

23 Kolben

24 Brennraum

31 Gaseinlassventil

32 Gasauslassventil

33 Kraftstoffinj ektor

34 Zündkerze

41 Turbine

42 Lambdasonde

43 Dreiwegekatalysator

44 Lambdasonde

45 Vierwegekatalysator

45a Partikelfilter

46 Temperatursensor

47 Temperatursensor

48 Lambdasonde

49 Differenzdrucksensor

53 Sekundärluftventil

61 Aktivkohlefilter

63 Verbindungsleitung

65 Regenerierungsleitung

66 Tankentlüftungsventil 67 Spülluftpumpe

68 Sekundärluftventil

69 Luftfilter

70 Belüftungsventil 73 Frischluftpfad

74 Rückschlagventil

75 Rückschlagventil

77 Sekundärluftventil

78 Schaltventil

81 Recheneinheit 82 Programmspeicher 83 Datenspeicher 100 Brennkraftmaschine ZI Zylinder

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Regeneration eines in einem Abgastrakt (4) einer Brennkraftmaschine (100) angeordneten Partikelfilters (45a), bei welchem zur Regeneration des Partikelfilters (45a) mittels einer Luftpumpe Luft in den Abgastrakt (4) vor dem Partikelfilter (45a) eingeblasen wird,

dadurch gekennzeichnet, dass als Luftpumpe eine Spülluftpumpe (67) eines Tankentlüftungssystems (6) der Brennkraftmaschine (100) verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung der Rege neration des Partikelfilters (45a) eine Prüfung vorgenommen wird, ob die Temperatur des Partikelfilters größer ist als eine vorgegebene Minimaltemperatur .

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung der Rege neration des Partikelfilters (45a) eine Prüfung vorgenommen wird, ob die Beladung des Partikelfilters größer ist als ein vorgegebener erster Beladungsgrenzwert.

4. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass der Beladungswert des Partikel filters (45a) während der Regeneration des Partikelfilters ermittelt wird und dass die Regeneration des Partikelfilters beendet wird, wenn der ermittelte Beladungswert kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Beladungsgrenzwert.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung der Rege neration des Partikelfilters (45a) eine Prüfung vorgenommen wird, ob der HC-Gehalt der von der Spülluftpumpe (67) be- reitgestellten Spülluft kleiner ist als ein vorgegebener HC-Grenzwert , und dass die Regeration des Partikelfilters nur dann mittels von der Spülluftpumpe (67) bereitgestellter Spülluft durchgeführt wird, wenn der HC-Gehalt der von der Spülluftpumpe bereitgestellten Spülluft kleiner ist als der vorgegebene HC-Grenzwert .

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration des Partikel filters (45a) mittels durch die Spülluftpumpe (67) geförderter Frischluft vorgenommen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration des Partikel filters (45a) nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration des Partikel filters (45a) während des Betriebes der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die von der Spülluftpumpe (67) bereitgestellte Luft durch ein Sekundärluftventil (68) in den Abgastrakt (4) der Brennkraftmaschine (100) eingeblasen wird.

10. Vorrichtung zur Regeneration eines in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters, dadurch ge kennzeichnet, dass sie eine Steuereinheit (8) aufweist, die zur Steuerung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.