Verfahren zur Optimierung einer aktiven Regeneration eines Dieselpartikelfilters

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung einer aktiven Regeneration eines Dieselpartikelfilters eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein

Computerprogramm, das jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.

Stand der Technik

Zur Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte für Emissionen von

Brennkraftmaschinen werden verschiedene Komponenten zur

Abgasnachbehandlung, wie beispielweise Oxidations-, SCR- und NOx- Katalysatoren sowie Partikelfilter eingesetzt. Häufig werden

Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselbrennkraftmaschinen, mit

Abgasnachbehandlungssystemen ausgerüstet, die insbesondere einen

Partikelfilter umfassen können. Dieser Partikelfilter setzt sich während des

Betriebs mit Ruß zu und muss daher in bestimmten zeitlichen Abständen regeneriert werden. Dafür sind Steuer- und Kontrolleinrichtungen erforderlich, in denen das Management für die Partikelfilter-Regeneration implementiert ist. Die Funktionalität kann dabei in drei Basis-Funktionsblöcke aufgeteilt werden:

Abschätzen der Rußbeladung, welche im Partikelfilter gespeichert ist,

Steuerung/Kontrolle der aktiven Regeneration und Koordination der

Regeneration innerhalb der verschiedenen Betriebsphasen der

Brennkraftmaschine. Der letzte Funktionsblock hat zum Ziel, die Regeneration so schnell wie möglich zu starten, wenn ein bestimmter Wert für die Rußbeladung erreicht oder überschritten wird. Dies muss allerdings unter günstigen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine erfolgen. Eine Regeneration unter ungünstigen Betriebsbedingungen sollte verhindert werden. Die oben

beschriebene Regeneration eines Partikelfilters mittels einer Steuer- und

Kontrolleinrichtung wird als aktive Regeneration bezeichnet. Im Gegensatz dazu gibt es auch die so genannte passive Regeneration, welche während normaler Betriebsbedingung eines Kraftfahrzeugs stattfindet, wenn der Partikelfilter heiß genug wird, um die eingelagerten Partikel zu verbrennen. Die dafür erforderliche Temperatur liegt bei 550° C.

Aus der DE 101 61 461 B4 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regeneration von Partikelfiltern bei Dieselmotoren bekannt. Bei diesem

Verfahren soll sichergestellt werden, dass eine Einleitung der Regeneration ausschließlich oberhalb niedriger Kraftstofffüllstände ausgeführt wird. In einer Ausführungsform des beschriebenen Verfahrens wird der Partikelfilter z.B. dann regeneriert, wenn der gemessene Kraftstofffüllstand zwischen einem ersten und einem zweiten Schwellenwert liegt und die erfasste Beladung des Partikelfilters zwischen einem ersten und einem zweiten Beladungsniveau liegt. Auf diese Weise unterbleibt bei diesem Verfahren die Regeneration eines Partikelfilters für Dieselabgase, wenn die Kraftstoffversorgung des Motors einen relativ niedrigen Kraftstofffüllstand aufweist. Dadurch wird verhindert, dass das Fahrzeug aufgrund eines Kraftstoffmangels stehen bleibt, da der Kraftstoffverbrauch ansteigen würde, wenn die Regeneration des Partikelfilters eingeleitet werden würde.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Optimierung einer aktiven Regeneration, also einer von einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs gesteuerten

Regeneration, eines Dieselpartikelfilters des Kraftfahrzeugs umfasst mehrere Schritte: Zunächst werden Informationen zur geplanten Fahrtroute des

Kraftfahrzeugs ermittelt. Im Folgenden wird abgefragt, ob die verbleibende Fahrtzeit kleiner ist als die für eine bevorstehende Regeneration des

Dieselpartikelfilters benötigte Zeit und/oder es wird abgefragt, ob die folgende Motorphase des Kraftfahrzeugs eine Schubphase ist. Die aktive Regeneration des Dieselpartikelfilters wird verhindert, falls die verbleibende Fahrtzeit kleiner als die für eine bevorstehende Regeneration des Dieselpartikelfilters benötigte Zeit ist oder die folgende Motorphase eine Schubphase ist. Unter der Schubphase wird ein Betriebszustand des Kraftfahrzeugs verstanden, in dem kein Gas mehr gegeben wird, der Motor aber trotzdem noch mitgeschleppt wird. In diesem Betriebszustand ist eine Regeneration des Dieselpartikelfilters nicht erfolgreich durchführbar, da aufgrund der fehlenden Einspritzung in diesem Betriebszustand kein fettes (Kraftstoff-)Gemisch entsteht und somit auch keine aufreichend hohe Temperatur erreicht werden kann, um den Dieselpartikelfilter zu regenerieren. Durch das Verhindern der aktiven Regeneration des Dieselpartikelfilters, in dem Fall, dass keine erfolgreiche Regeneration durchgeführt werden kann, wird vorteilhafter Weise eine Verschwendung von Kraftstoff durch eine Unterbrechung der Regeneration des Dieselpartikelfilters verhindert. Unter einer erfolgreichen Regeneration wird verstanden, dass die Regeneration des Dieselpartikelfilters nicht vor Beendigung der vollständigen Regeneration abgebrochen oder unterbrochen wird. Des Weiteren wird einer rapiden Verschlechterung der Ölqualität durch die aktive Regeneration des Dieselpartikelfilters

entgegengewirkt. Eine Verschlechterung der Ölqualität und damit der

Schmiereigenschaften des Öls tritt bei sehr hohen Temperaturen auf.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine aktive Regeneration des Dieselpartikelfilters eingeleitet, sobald die aktive Regeneration öfter als eine vorgebbare Anzahl verhindert wurde. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass eine notwendige Regeneration des Dieselpartikelfilters auch dann durchgeführt wird, wenn die Bedingungen der Fahrtroute hierfür nicht optimal geeignet sind, weil beispielsweise die verbleibende Fahrtzeit zu kurz ist oder die folgende Motorphase eine Schubphase ist.

Die Informationen über die geplante Fahrtroute werden vorzugsweise verwendet, um Abschnitte entlang der geplanten Fahrtroute zu bestimmen, welche geeignet sind, um eine Regeneration des Dieselpartikelfilters erfolgreich durchzuführen. Durch dieses vorteilhafte Vorgehen wird erreicht, dass falls eine aktive

Regeneration des Dieselpartikelfilters verhindert werden muss, im Voraus bestimmt werden kann zu welchem Zeitpunkt, bzw. auf welchem Abschnitt der Fahrtroute die Regeneration stattdessen durchgeführt werden kann. Die Informationen über die geplante Fahrtroute werden in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus einem Navigationssystem des

Kraftfahrzeugs ermittelt. Dies ist besonders vorteilhaft, da auf diese Weise bereits im Navigationssystem vorhandene Daten genutzt werden und somit keine zusätzliche Informationsquelle für das Verfahren notwendig ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Informationen über die geplante Fahrtroute aus einer Cloud ermittelt. Ein Vorteil dieses Vorgehens ist, dass in der Cloud mehr Informationen zur geplanten Fahrtroute zur Verfügung stehen, die von dem Steuergerät verwendet werden könne, wie beispielweise Geschwindigkeitsbeschränkungen, Verlauf der Fahrtroute, verschiedene Abschnitte der Fahrtroute (Stadtfahrt, Überlandfahrt, Autobahnfahrt) sowie Abschnitte wo beschleunigt oder abgebremst werden muss und Informationen zu Temperatur- und Wettereinflüssen.

Die Informationen über die geplante Fahrtroute sind insbesondere ein oder mehrere der folgenden: Fahrtzeit, Fahrtstrecke, mittlere Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, mittlere Motorgeschwindigkeit, Motorlast, Abgasmassestrom, Abgastemperaturprofile, ungefähre Rußbeladung basierend auf der gefahrenen Route und mittlere Kraftstoffverbrauch. Die Verwendung dieser Informationen ist sehr vorteilhaft, da mithilfe dieser Informationen bestimmt werden kann, zu welchem Zeitpunkt der geplanten Route die Abgastemperatur, der

Abgasmassenstrom, die Motorgeschwindigkeit sowie die Motorlast und die für eine Regeneration des Dieselpartikelfilters benötigte Zeit geeignet sind, um eine Regeneration des Dieselpartikelfilters durchzuführen.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen,

insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder elektronischen Steuergerät ausgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen

Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche

Veränderungen vornehmen zu müssen.

Die Erfindung umfasst außerdem ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der

nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem Dieselpartikelfilter,

Fig. 2 schematisch eine Verwendung von Informationen zu einer geplanten Fahrtroute für eine Steuerung einer Regeneration des Dieselpartikelfilters des Kraftfahrzeugs und

Fig. 3 schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist in schematischer Weise ein Kraftfahrzeug 1 mit einem

Navigationssystem 3, einem Motor 5, einem Steuergerät 6 und einem

Abgasstrang 7 mit einem Dieselpartikelfilter 8 dargestellt.

In Fig. 2 sind schematisch das Steuergerät 6 und das Navigationssystem 3 des in Fig. 1 dargestellten Kraftfahrzeugs 1 , eine Cloud 2, ein Satz an Informationen 4 zu einer geplanten Fahrtroute des Kraftfahrzeugs 1 sowie eine ein Motor 5 des Kraftfahrzeugs 1 dargestellt.

In Fig. 3 ist schematisch der Ablauf eines Ausführungsbeispiels des

erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Im ersten Schritt 10 des Verfahrens ist das Kraftfahrzeug 1 in Betrieb. Im zweiten Schritt 1 1 wird der Rußeintrag in den Dieselpartikelfilter 8 des Kraftfahrzeugs 1 überwacht. Im folgenden Schritt 12 wird abgefragt, ob die Beladung des Dieselpartikelfilters 8 einen vorgebbaren Wert SDPF überschreitet. Dabei wird die Beladung des Dieselpartikelfilters 8 zum einen bestimmt, indem aus dem Druckabfall über dem Filter 8 und dem

Volumenstrom der Strömungswiderstand des Filters 8 berechnet wird, welcher ein Maß für die Durchlässigkeit des Filters 8 ist. Zum anderen wird die im

Partikelfilter 8 eingelagerte Rußmasse, der Rußeintrag, modelbasiert berechnet. In dem hier beschriebenen Fall ist der Wert S _D PF = 40%, es wird also in Schritt 12 abgefragt, ob der Dieselpartikelfilter 8 eine Beladung von mehr als 40% aufweist. Der Satz an Informationen 4 zu einer geplanten Fahrtroute des Kraftfahrzeugs 1 wird in Schritt 13 des Verfahrens ermittelt. Diese Informationen sind: Fahrtzeit, Fahrtstrecke, mittlere Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 1 , mittlere

Motorgeschwindigkeit, Motorlast, Abgasmassestrom, Abgastemperaturprofile, ungefähre Russbeladung basierend auf der gefahrenen Route und mittlerer Kraftstoffverbrauch. Dabei wird die Ermittlung der Information 4 in einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Navigationssystem 3 des

Kraftfahrzeugs 1 durchgeführt. Die ermittelten Informationen über die geplante Fahrtroute werden verwendet, um Abschnitte entlang der geplanten Fahrtroute zu bestimmen, welche lang genug ist und sich der Motor nicht in einer

Schubphase befindet sind, um eine Regeneration des Dieselpartikelfilters 8 erfolgreich durchzuführen. Dabei wird unter einer erfolgreichen Regeneration verstanden, dass die Regeneration des Dieselpartikelfilters 8 nicht vor der Beendigung der vollständigen Regeneration abgebrochen oder unterbrochen wird.

Als nächstes wird in Schritt 14 des Verfahrens abgefragt, ob die verbleibende Fahrtzeit t _tri p kleiner ist als die für eine bevorstehende Regeneration des

Dieselpartikelfilters 8 benötigte Zeit t _reg . Ist dies der Fall so wird keine

Regeneration des Dieselpartikelfilters 8 initiiert, welches Schritt 17 entspricht, und es wird im folgenden Schritt 18 hoch gezählt wie oft eine Regeneration des

Dieselpartikelfilters 8 schon hintereinander verhindert wurde. Nachfolgend wird ebenfalls in Schritt 18 abgefragt, ob die Regeneration des Dieselpartikelfilters 8 schon häufiger als eine vorgebbare Anzahl n _reg verhindert wurde. In dem vorliegenden Fall beträgt die vorgebbare Anzahl n _reg = 2, dies kann jedoch auch jede beliebig vorgebbare Zahl sein. Wurde die Anzahl n _reg in Schritt 18 nicht überschritten, so wird das Verfahren mit Beginn bei Schritt 1 1 , also der

Überwachung des Rußeintrags, erneut ausgeführt. Wird die Anzahl n _reg in Schritt 18 überschritten, so wird Schritt 16 des Verfahren ausgeführt und es wird die Regeneration des Dieselpartikelfilters 8 durchgeführt.

Ist die verbleibende Fahrtzeit t _tri p in Schritt 14 nicht kleiner als die für eine bevorstehende Regeneration des Dieselpartikelfilters 8 benötigte Zeit t _reg , so wird im folgenden Schritt 15 abgefragt, ob die nächste Motorphase eine Schubphase ist. Ist dies der Fall, so wird keine Regeneration des Dieselpartikelfilters 8 durchgeführt, was Schritt 17 entspricht, und es wird im nächsten Schritt 18 hoch gezählt, wie oft hintereinander die Regeneration des Dieselpartikelfilters 8 schon verhindert wurde. In diesem Schritt wird nachfolgend abgefragt, ob die

Regeneration des Dieselpartikelfilters 8 schon häufiger als n _reg = 2 Mal verhindert wurde. Ist das der Fall, so wird die Regeneration des Dieselpartikelfilters 8 in Schritt 16 des Verfahrens durch geführt. Wurde die Anzahl n _reg = 2 Mal in Schritt 18 nicht überschritten, so wird das Verfahren ab Schritt 1 1 , dem Überwachen des Rußeintrags in den Dieselpartikelfilter 8 erneut durchlaufen.

Ist die folgende Motorphase in Schritt 15 keine Schubphase, so wird sofort Schritt 16 des Verfahrens ausgeführt und die Regeneration des Dieselpartikelfilters 8 durchgeführt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die

Informationen 4 im Schritt 13 des Verfahrens in einer Cloud 2 ermittelt.

Gemäß weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung kann auch nur eine der beiden Abfragen, also entweder Schritt 14 oder Schritt 15 des Verfahrens ausgeführt werden.