DE10134300C2

DE10134300C2 - Steuerungsverfahren für einen Dieselmotor mit Abgasnachbehandlungsanordnung und Turbolader

Info

Publication number: DE10134300C2
Application number: DE10134300A
Authority: DE
Inventors: Ilya Vladimir Kolmanovsky; Anna G Stefanopoulou
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2001-07-14
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2021-07-15
Also published as: DE10134300A1; US6568173B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft turbogeladene Kompres sionszündungsmotoren mit Abgasnachbehandlungseinrichtungen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steue rung eines Turboladers, mit dem der Sauerstoffgehalt im Ab gas und die Abgastemperatur geregelt werden kann.

Hochleistungsdieselmotoren mit hohen Drehzahlen sind häufig mit Turboladern zur Erhöhung der Leistungsdichte über einen weiten Motorbetriebsbereich sowie mit EGR-Systemen zur Ver ringerung der NO_x-Emissionen ausgerüstet.

Turbolader nutzen einen Teil der Abgasenergie, um die den Motorbrennkammern zugeführte Ladeluftmasse zu erhöhen. Die größere Luftmasse kann zusammen mit einer größeren Kraft stoffmenge verbrannt werden, was zu einer erhöhten Leistung und einem höheren Drehmoment im Vergleich zu selbstansaugen den Motoren führt.

Ein typischer Turbolader besteht aus einem Verdichter und einer Turbine, die durch eine gemeinsame Welle verbunden sind. Das Abgas treibt die Turbine an, diese treibt den Ver dichter an, welcher wiederum Umgebungsluft verdichtet und diese in den Ansaugkrümmer leitet. Kraftverstärkte Turbolader-Systeme (Turbocharger Power Assist Systems, TPAS) ermög lichen die Optimierung des Ansaugluftstroms über eine große Motordrehzahlbandbreite durch einen elektronisch unterstütz ten Betrieb des Verdichters. Derartige Systeme werden ty pischerweise dazu verwendet, die Motorleistung zu verbes sern. Bei einer Motorbeschleunigung ausgehend von einer niedrigen Motordrehzahl und niedrigen Lastbedingungen kann das TPAS verwendet werden, um der Turboladerwelle ein be stimmtes Drehmoment zu verleihen, wodurch die Turboladerbe schleunigung verbessert wird. Ein schnelleres Ansprechen des Turboladers führt zu einer schnelleren Zunahme der Frisch luftzufuhr zum Motor. Da die Kraftstoffmenge, die in einem Dieselmotor ohne Erzeugung sichtbaren Qualms verbrannt wer den kann, durch die Menge der Ladeluft begrenzt ist, ermög licht ein schnellerer Anstieg der Ladeluftzufuhr eine ver besserte Beschleunigungsleistung des Dieselmotors. Hierdurch kann insbesondere das sogenannte Turboloch, ein gravierendes Übergangs-Leistungsmanko bei Turboladermotoren, vermindert werden. Bei höheren Motordrehzahlen und Lastbedingungen kann das TPAS verwendet werden, um einen Teil der überschüssigen Energie, die dem Turbolader durch die Abgase zugeführt wird, zu absorbieren und zu speichern (z. B. in einer Batterie), wodurch im Wesentlichen die Funktion eines konventionellen Ladedruckbegrenzers (wastegate) nachgebildet und ein erhöh ter Ladedruck (overboost) im Motor vermieden wird. Diese Energie wird bei konventionellen Systemen verschwendet, bei denen ein Teil der Abgase am Turbolader vorbeigeführt wird, wenn sich das Ladedruckbegrenzungsventil öffnet.

Die US 4 884 406 offenbart einen Abgasturbolader, auf dessen Welle ein Motor/Generator angeordnet ist, welcher je nach Betriebsart dem Abgasturbolader Leistung zuführen bezie hungsweise entnehmen kann. Um temperaturempfindliche Bestandteile des Abgasturboladers vor einer Überhitzung nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine zu schützen, wird die Temperatur des Gehäuses des Abgasturboladers gemessen. Falls sie einen kritischen Wert überschreitet, wird durch Strom zufuhr der Motor/Generator angetrieben, um mit der Turbine kühlende Luft anzusaugen.

Die US 4 694 653 beschreibt einen Abgasturbolader und einen elektrischen Generator im Abgasweg, wobei die Abgastempera tur am Einlass und Auslass der Turbine des Abgasturboladers überwacht wird. Zusammen mit anderen Parametern wird diese Größe dann dazu verwendet, den Generator so zu betreiben, dass die Effizienz des Abgasturboladers maximiert wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass die Zufuhr eines positiven Leistung an die Turboladerwelle zu einem Rückgang der Abgastemperatur hinter der Turbine und einer Zunahme des Luft/Kraftstoffverhältnisses im Abgas hin ter der Turbine führt. Umgekehrt führt die Zufuhr einer negativen Leistung zu dem Turbolader (d. h. eine Leistungsab nahme von dem Turbolader) zu einer erhöhten Temperatur des Abgases hinter der Turbine und zu einer Abnahme der Sauer stoffkonzentration im Abgas. Sowohl die Temperatur des Abga ses als auch die Sauerstoffkonzentration im Abgas sind wich tige Variablen bei der Regelung der Abgasnachbehandlung in einem Dieselmotor.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Steuerungs- bzw. Regelstrategie für einen Kom pressionszündungsmotor bereitzustellen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dar in, eine verbesserte Regelung der Abgasnachbehandlung in ei nem Dieselmotor bereitzustellen.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der vorstehend genannten Aufgaben durch ein Verfahren zur Regelung einer Abgasnachbe handlungseinrichtung in einem Kompressionszündungsmotor mit einem mit einer Stromquelle verbundenen kraftverstärkten Turbolader. Der Turbolader weist einen mit einem Ansaug krümmer verbundenen Verdichter und eine mit einem Auspuff krümmer verbundene Turbine auf. Das Verfahren weist den Schritt der Bestimmung einer Betriebsart der Abgasnachbe handlungseinrichtung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Anspringmodus (light off mode), einem Rege nerationsmodus und einem Speichermodus, auf. Gemäß dem Ver fahren wird anschließend ein Ladewert einer Stromquelle be stimmt und die Stromquelle mit dem kraftverstärkten Tur bolader abhängig von dem Ladewert und der Betriebsart der Abgasnachbehandlungseinrichtung verbunden.

In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine negative Leistungszufuhr (d. h. eine Leistungsabnahme) zu dem bzw. von dem kraftverstärkten Turbolader, um die Abgastemperatur zu erhöhen und somit das Anspringen (light off) des Partikel filters zu fördern. In einer weiteren Ausführungsform wird dem kraftverstärkten Turbolader eine positive Leistung zuge führt, um die Auswirkungen des Turbolochs zu vermindern bzw. die Motorpumpverluste zu verringern. In einer weiteren Aus führungsform wird eine negative oder positive Leistung an den kraftverstärkten Turbolader angelegt, um einen gewünsch ten Sauerstofffluss durch den Partikelfilter aufrecht zu er halten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei spielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Kompressionszün dungsmotoranordnung mit einem TPAS gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Motorsteuerungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Er findung.

In Fig. 1 ist eine vereinfachte Prinzipskizze einer Kom pressionszündungsmotoranordnung 10 dargestellt, die mit ei ner Abgasrückführungseinrichtung (EGR) 12 und einem kraft verstärkten Turboladersystem (TPAS) 14 ausgerüstet ist. Da bei ist ein typischer Motorblock 16 mit vier Brennkammern 18 gezeigt.

Jede Brennkammer 18 umfasst eine direkteinspritzende Kraft stoffeinspritzdüse 20. Der Arbeitszyklus der Kraftstoffein spritzdüsen 20 wird durch eine Motorsteuereinheit (ECU) 24 bestimmt und über die Signalleitung 22 übertragen. Durch den Ansaugkrümmer 26 tritt Luft in die Brennkammern 18 ein. Die Verbrennungsgase werden durch den Auspuffkrümmer 28 in Rich tung des Pfeils 30 ausgestoßen.

Um die NO_x-Emissionen zu verringern, ist der Motor mit einem Abgasrückführungs- bzw. EGR-System 12 ausgestattet. Das EGR- System 12 weist eine Verbindungsleitung 32 auf, die den Aus puffkrümmer 28 mit dem Ansaugkrümmer 26 verbindet. Dadurch kann ein Teil der Abgase von dem Auspuffkrümmer 28 zu dem Ansaugkrümmer 26 in Pfeilrichtung 31 rückgeführt werden. Die Menge der von dem Auspuffkrümmer 28 rückgeführten Abgase wird mittels eines EGR-Ventils reguliert. In den Brennkam mern wirkt das rückgeführte Abgas als Inertgas, wodurch die Flammen- und die Gastemperatur im Zylinder verringert werden und die Bildung von NO_x vermindert wird. Andererseits wird die Frischluft durch das rückgeführte Abgas verdrängt, wo durch das Luft/Kraftstoffmischungsverhältnis im Zylinder re duziert wird.

Das TPAS 14 nutzt die Abgasenergie, um die den Motorbrenn kammern 18 zugeführte Ladeluftmasse zu erhöhen. Das Abgas, das in Richtung des Pfeils 30 strömt, treibt das TPAS 14 an. Die durch das TPAS erzielte größere Luftmasse kann mit einer größeren Kraftstoffmenge verbrannt werden, was zu einem grö ßeren Drehmoment und einer höheren Leistung im Vergleich zu selbstansaugenden, nicht turbogeladenen Motoren führt.

Das TPAS 14 kann aus einem Verdichter 36 und einer Turbine 38 bestehen, die durch eine gemeinsame Welle 40 verbunden sind. Das Abgas 30 treibt die Turbine 38 an, diese treibt den Verdichter 36 an, welcher wiederum die Umgebungsluft 42 verdichtet und diese in den Ansaugkrümmer 26 leitet (Pfeil 43). Außerdem kann ein durch eine Stromquelle 82, wie z. B. eine Batterie oder Batterien, betriebener Motor 80 dazu verwendet werden, der Antriebswelle 40 des Verdichters 36 ein zusätzliches Drehmoment zu verleihen.

Alle Motoreinrichtungen, einschließlich des EGR 12, des TPAS 14 und der Kraftstoffeinspritzdüsen 20, werden durch die ECU gesteuert. Beispielsweise dient das Signal 46 der ECU 24 der Steuerung der Ventilstellung des EGR-Systems. Mit dem Signal 48 wird der Antrieb 80 des TPAS angesteuert.

Die Steuersignale 46, 48 zu dem EGR-Ventil 12 und dem TPAS- Antriebsmotor 80 werden in der ECU 24 mittels eines Steu eralgorithmus aus gemessenen Variablen und Motorbetriebspa rametern berechnet. Hierzu werden der ECU 24 Motorbetriebs informationen mittels Sensoren und kalibrierbarer Tabellen speicher innerhalb des ECU-Speichers bereitgestellt. Z. B. liefert ein Ansaugdrucksensor (MAP) 50 ein Signal (P_m) 52 an die ECU, das dem Druck in dem Ansaugkrümmer 26 entspricht. Entsprechend liefert ein Sensor 54 für den Auslassdruck (EXMP) ein Signal (P_exh) 56 an die ECU 24, das dem Druck in dem Auspuffkrümmer 28 entspricht. Weiterhin liefert ein Ein lasstemperatursensor 58 ein Signal (T_m) 60 an die ECU 24, das der Ansaugkrümmertemperatur entspricht. Ein Luftmassenstrom sensor (MAF) 64 liefert der ECU 24 ein Signal (m_comp) 66, das dem Luftmassenstrom des Verdichters entspricht.

Weiterhin können von der ECU zusätzliche sensorische Einga ben über eine Signalleitung 62 empfangen werden, wie z. B. die Motorkühlmitteltemperatur, die Motordrehzahl und die Drosselklappenposition. Zusätzliche Bedienereingaben 68, wie z. B. die Position des Gaspedals oder andere Eingaben bezüg lich der Kraftstoffzufuhr, werden über die Signalleitung 70 empfangen.

Die in Fig. 1 dargestellte ECU 24, ist als herkömmlicher Mikrocomputer ausgebildet mit einer Mikroprozessorein heit 102, Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellen 104, einem ROM- Speicher 106, einem RAM-Speicher 108 und einem herkömmlichen Datenbus. Diese vorstehend funktionell bezeichneten ver schiedenen Arten von nicht permanenten und permanenten Spei chern können unter Verwendung einer Reihe bekannter physika lischer Vorrichtungen, einschließlich EPROMs, EEPROMs, PROMs, Flash-Speichern od. dgl. implementiert werden.

Die Motoranordnung weist weiterhin eine Abgasnachbehand lungseinrichtung 110 auf, die vorzugsweise einen Diesel- Partikelfilter (DPF) und/oder einen Lean-NO_x-Katalysator (LNC) aufweist. Die Nachbehandlungseinrichtung kann weiter hin eine Heizeinrichtung und/oder eine Kühleinrichtung 116 umfassen. Weiterhin sind Sensoren 112, 114 für die stromauf wärtige und stromabwärtige Temperatur zur Überwachung der Temperatur des DPF/LNC 110 vorgesehen.

Sowohl die Temperatur des Abgases als auch die Sauer stoffkonzentration im Abgas sind wichtige Variablen bei der Steuerung der Abgasnachbehandlung im Dieselmotor. Insbeson dere muss die Temperatur des Diesel-Partikelfilters (DPF) über einen Schwellwert steigen, damit der DPF "anspringt". Bei herkömmlichen Turbolader-Dieselmotoren stellt das An springen bei leichten und mittleren Lasten aufgrund niedri ger Abgastemperaturen ein Problem dar. Um die Temperatur zu erhöhen, wird gemäß dem vorliegenden Verfahren das TPAS in einem Modus mit negativer Leistung (d. h. mit einem "Bremsen" der Turbine) verwendet, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Die von der Turboladerwelle absorbierte Energie wird für ei ne spätere Nutzung in der Batterie 82 gespeichert, z. B. für einen Betrieb einer elektrischen Heiz- oder -kühlein richtung 116 für die Abgasnachbehandlungsanordnung. Mit einer derartigen elektrischen Heizeinrichtung 116 kann weiter hin ein Temperaturanstieg, der für das Anspringen des DPF oder für eine Temperatursteuerung des LNC benötigt wird, ge fördert werden, wie nachfolgend näher beschrieben.

Sobald der DPF angesprungen ist, muss der Sauerstofffluss zum DPF sorgfältig gesteuert werden. Insbesondere muss der Sauerstofffluss möglicherweise verringert werden, um einen Wärmeschaden des DPF zu vermeiden. Die Sauerstoffkonzentra tion kann hierzu durch Betrieb des TPAS in einem Modus mit negativer Leistungsaufnahme reduziert werden.

Weiterhin arbeitet der Lean-NO_x-Katalysator (LNC) nur in ei nem engen Temperaturbereich effizient. Außerdem muss ein ausreichend hohes Verhältnis von HC zu NO_x gewährleistet wer den. Deshalb wird das TPAS gemäß dem Verfahren der vorlie genden Erfindung eingesetzt, um die Temperatur des LNC zu steuern und bis zu einem gewissen Grad das Verhältnis von HC zu NO_x zu regulieren, soweit dieses mit dem Luft/Kraftstoff verhältnis im Motor zusammenhängt.

Mit dem vorstehend beschriebenen Motorsteuerungsverfahren kann der TPAS-Strom reguliert werden, der an die Turbolader welle 40 angelegt oder von der Turboladerwelle 40 abgenommen wird, so dass ein kalibrierbarer Wert erreicht wird, der für die DPF-Regeneration und/oder die LNC-Effizienz optimiert ist. Bei herkömmlichen Ansätzen zur Steuerung der Temperatur hinter der Turbine oder der Sauerstoffkonzentration im Die selmotor erfolgt eine Drosselung oder eine reduzierte Ein spritzung. Das TPAS kann in Verbindung mit diesen herkömmli chen Einrichtungen zur Abgasnachbehandlungssteuerung einge setzt werden, um den Steuerungsbereich der Temperatur oder der Sauerstoffkonzentration zu vergrößern.

In Fig. 2 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das eine Aus führungsform eines Verfahrens zur Steuerung des TPAS für das Anspringen und die Regeneration des DPF zeigt. Für das An springen des DPF ist es erforderlich, die gemessene oder ge schätzte DPF-Temperatur auf einen Wert über dem vorbestimm ten Schwellenwert zu erhöhen. Dies wird durch Schalten des TPAS in einen Bremsmodus bzw. einen Modus mit negativer Lei stungsaufnahme erreicht. Sobald der DPF gezündet hat bzw. angesprungen ist, wird der Sauerstofffluss durch die Nachbe handlungseinrichtung genau überwacht und unter Verwendung des TPAS geregelt, der nach Bedarf im Bremsmodus bzw. in ei nem Modus mit positiver Leistungsaufnahme betrieben wird. In dem Flussdiagramm gemäß Fig. 2 ist weiterhin der TPAS- Betrieb während eines DPF-Speichermodus dargestellt. In die sem Bereich wird das TPAS verwendet, um die Auswirkungen des "Turbolochs" oder die Motorpumpverluste zu verringern.

Bei der Steuerung ist es erforderlich, den Ladestatus der Batterie oder des Speichersystems zu überwachen und zu be rücksichtigen, denn wenn die Ladung zu gering ist, kann das TPAS möglicherweise nicht in den Modus positiver Leistungs aufnahme geschaltet werden. Wenn umgekehrt die Batteriela dung zu hoch ist, kann das TPAS möglicherweise nicht in den Bremsmodus oder den Modus mit negativer Leistungsaufnahme umgeschaltet werden.

In der Beschreibung von Fig. 2 werden folgende Variablende finitionen verwendet:
SOC stellt den Ladestatus (state of charge) der Bat terie dar, wobei die Indizes "min" bzw. "max" die erlaubten minimalen und maximalen Werte für den Wert SOC darstellen;
T_DPF stellt die geschätzte oder gemessene DPF- Temperatur dar; dabei ist T_DPF,lf die Temperatur, bei welcher der DPF anspringt;
W_f,req ist die angeforderte Kraftstoffzufuhrrate ent sprechend der Gaspedalbetätigung durch den Fah rer;
W_f,lim ist das erlaubte minimale Luft/Kraft stoffverhältnis bzw. die erlaubte Kraftstoffrate, um ein Überschreiten der Qualmgrenze zu vermei den;
∍P_eng ist der geschätzte oder gemessene Druckabfall über den Motor, entsprechend dem Abgasdruck minus dem Ansaugdruck;
∍P_eng,crt ist der kritische Druckabfall, oberhalb dessen das TPAS im Bremsmodus betrieben wird, um die Pumpverluste zu verringern. Dieser Wert kann eine Funktion von Drehzahl und Last sein;
(A/F)_exh ist das Luft/Kraftstoffverhältnis im Abgas; (A/F)_exh,d ist das gewünschte Luft/Kraftstoff verhältnis im Abgas;
P_tpas ist die Leistung, die dem TPAS zugeführt oder (wenn diese negativ ist), von diesem abgeführt wird;
f stellt eine (kalibrierbare) Funktion dar. Diese Funktion kann im einfachsten Fall eine Verstär kungsfunktion, bei der das Argument mit einem Faktor multipliziert wird, oder aber eine komple xere Funktion sein; und
der DPF-Anspringmodus ist der Modus, in welchem das Motormanagement darauf hin arbeitet, dass der DPF anspringt. Auf den Anspringmodus folgt der DPF-Regenerationsmodus, während dessen die ange sammelten Partikel in dem DPF verbrannt werden.

In Schritt 200 bestimmt das Steuerverfahren, ob der DPF- Anspringmodus aktiv ist. Falls nicht, wird das Verfahren mit Schritt 202 fortgesetzt, in dem bestimmt wird, ob der DPF- Regenerationsmodus aktiv ist. Wenn keine der beiden Bedin gungen erfüllt sind, fährt der Ablauf mit Schritt 250 und weiteren Schritten fort, in denen der TPAS-Betrieb während des DPF-Speicherbetriebs behandelt wird.

Wenn die Steuerungsanordnung im DPF-Anspringmodus arbeitet, wird in Schritt 204 bestimmt, ob die Temperatur für die Zün dung bzw. das Anspringen des DPF erreicht wurde. Wenn die Temperatur für das Anspringen des DPF erreicht wurde, wird in Schritt 206 das DPF-Regenerationsmodusflag gesetzt und die Routine beendet. Ansonsten wird das Verfahren mit Schritt 208 fortgesetzt, in dem der Ladestatus der Batterie mit dessen maximalem Wert verglichen wird. Wenn der maximale Wert erreicht wurde, kann das TPAS nicht eingesetzt werden (Schritt 210). In diesem Fall muss ein anderes Mittel zur Erhöhung der DPF-Temperatur eingesetzt werden, wie z. B. eine Reduktor-Injektion (reductant injection) oder eine Drosse lung. Wenn jedoch die maximale Ladungsgrenze nicht erreicht wurde, wird in Schritt 212 die maximale negative Leistung aus dem TPAS entnommen.

Im DPF-Regenerationsmodus wird in Schritt 214 erneut der La destatus der Batterie bestimmt. Wenn sich der Ladestatus in nerhalb des durch die minimale und die maximale Ladung be grenzten Bereichs befindet, fährt der Ablauf mit Schritt 216 fort, gemäß dem dem TPAS Leistung als Funktion des Abgas- Luft/Kraftstoffverhältnisses und des gewünschten Abgas- Luft/Kraftstoffverhältnisses zugeführt wird. Auf diese Weise reguliert das TPAS den Sauerstofffluss, um eine Beschädigung des DPF zu verhindern und gleichzeitig die DPF-Regeneration aufrecht zu erhalten, indem bei hohen Motorlasten Sauerstoff zugeführt wird, um die Verbrennung der Partikel aufrecht zu erhalten, und indem der Sauerstofffluss bei geringeren Mo torlasten verringert wird, um DPF-Schäden zu vermeiden.

In den Schritten 250 bis 262 wird das Nachbehandlungs steuerverfahren während des normalen Motorbetriebs beschrie ben, während dessen sich der DPF im Speichermodus befindet, d. h., dass sich der DPF weder im Anspringmodus noch im Rege nerationsmodus befindet. In diesem Betriebsmodus wird das TPAS verwendet, um das Turboloch zu reduzieren oder die Mo torpumpverluste zu verringern. Hierzu wird in Schritt 250 der Zufuhrratengrenzwert für das Luft/Kraftstoffgemisch mit der erforderlichen Kraftstoffzufuhrrate verglichen. Der Grenzwert für die Kraftstoffzufuhrrate steht zu dem Turbo loch dahingehend in Beziehung, dass eine Kraftstoffbegren zung üblicherweise erfolgt, um unerwünscht starke, sichtbare Qualmemissionen zu vermeiden. Wenn der Grenzwert für die Kraftstoffzufuhrrate nicht überschritten wurde, wird mit Schritt 252 fortgefahren, in dem der Druckabfall im Motor mit dem kritischen Wert verglichen wird. Ein hoher Druckab fall entspricht hohen Pumpverlusten. Wenn somit der Druckab fall über dem kritischen Druckabfallwert liegt, wird das TPAS entweder in einem positiven oder in einem negativen Mo dus betrieben. Wenn der kritische Druckabfallwert überschritten wird, wird in Schritt 254 zunächst der Ladestatus der Batterie bestimmt. Wenn der maximale Wert nicht über schritten ist, wird mit Schritt 258 fortgefahren, in dem das TPAS derart betrieben wird, dass negative Leistung zugeführt wird und somit die Pumpverluste verringert werden. Die Menge der abgeführten negativen Leistung ist eine Funktion des Druckabfalls im Motor und des kritischen Druckabfallwerts.

Ausgehend von Schritt 250 wird in Schritt 260 der Ladestatus der Batterie bestimmt, wenn die erforderliche Kraft stoffzufuhrrate den Grenzwert für die Kraftstoffzufuhrrate überschreitet. Wenn der Ladestatus SOC größer als der mini male SOC-Wert ist, wird das TPAS in Schritt 262 in den Modus positiver Leistungsaufnahme umgeschaltet, um die Auswirkun gen des Turbolochs zu verringern. Dies geschieht als Funkti on der erforderlichen Kraftstoffzufuhrrate und des Grenzwer tes für die Kraftstoffzufuhrrate.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das TPAS in einer ähnlichen Weise eingesetzt werden, um einen Lean-NO_x-Kataly sator (LNC) innerhalb des optimalen effizienten Tempera turbereichs zu halten.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Abgasnachbehandlungsein richtung (110) in einem Kompressionszündungsmotor mit einem mit einer Stromquelle (82) verbundenen, kraftver stärkten Turbolader, der einen Verdichter (36), der mit einem Ansaugkrümmer (26) verbunden ist, und eine Turbi ne (38), die mit einem Auspuffkrümmer (28) verbunden ist, aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bestimmung eines Abgastemperaturwerts;
Bestimmung eines Ladewerts der Stromquelle (82); und
Verbinden der Stromquelle (82) mit dem kraftverstärkten Turbolader abhängig von dem Ladewert, um den Abgastem peraturwert einem gewünschten Abgastemperaturwert anzu nähern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Bestimmung eines Ladewerts der Strom quelle (82) das Vergleichen des Ladewerts mit einem ma ximalen Ladewert und einem minimalen Ladewert umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass der Schritt des Verbindens der Stromquelle (82) den Schritt einer negativen Leistungszufuhr zu dem kraftverstärkten Turbolader aufweist, wenn der Abga stemperaturwert unter dem gewünschten Abgastemperatur wert liegt und der Ladewert unter dem maximalen Lade wert liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn zeichnet durch den Schritt des Verbindens der Strom quelle (82) mit dem kraftverstärkten Turbolader (14) abhängig von dem Luft/Kraftstoffverhältnis im Abgas und dem gewünschten Luft/Kraftstoffverhältnisses im Abgas, wenn der Abgastemperaturwert höher als der gewünschte Abgastemperaturwert und der Ladewert höher als der mi nimale Ladewert und niedriger als der maximale Ladewert ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn zeichnet durch den Schritt des Vergleichens eines Werts der Kraftstoffzufuhrrate mit einem Kraftstoffzufuhr- Grenzwert, und, wenn der Wert der Kraftstoffzufuhrrate höher als der Kraftstoffzufuhr-Grenzwert und der Lade wert höher als der minimale Ladewert ist, den Schritt einer positiven Leistungszufuhr an den kraftverstärkten Turbolader (14) als Funktion des Werts der Kraftstoff zufuhrrate und des Kraftstoffzufuhr-Grenzwerts.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekenn zeichnet durch den Schritt der Bestimmung eines Druck abfallwerts zwischen dem Auspuffkrümmer (28) und dem Ansaugkrümmer (26) und, wenn der Druckabfallwert höher als ein kritischer Druckabfallwert und der Ladewert niedriger als der maximale Ladewert ist, den Schritt einer negativen Leistungszufuhr an den kraftverstärkten Turbolader als Funktion des Druckabfallwerts und des kritischen Druckabfallwerts.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch den Schritt des Anlegens eines Stroms an den kraftverstärk ten Turbolader als Funktion des Ladewerts, wenn der Druckabfallwert höher als der kritische Druckabfallwert ist.

8. Verfahren zur Steuerung einer Abgasnachbehandlungsein richtung (110) in einem Kompressionszündungsmotor mit einem mit einer Stromquelle (82) verbundenen kraftver stärkten Turbolader, der einen Verdichter (36), der mit einem Ansaugkrümmer (26) verbunden ist, und eine Turbi ne (38), die mit einem Auspuffkrümmer (28) verbunden ist, aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bestimmung einer Betriebsart der Abgasnachbehandlungs einrichtung (110), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Anspringmodus (light off mode), einem Regene rationsmodus und einem Speichermodus;
Bestimmung eines Ladewerts der Stromquelle (82); und
Verbinden der Stromquelle (82) mit dem kraftverstärkten Turbolader als Funktion des Ladewerts und der Betriebs art der Abgasnachbehandlungseinrichtung (110).

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Schritte der Bestimmung eines Abgastemperaturwerts und des Vergleichs des Ladewerts mit einem maximalen Lade wert, und, wenn der Abgastemperaturwert niedriger als ein gewünschter Abgastemperaturwert und der Ladewert niedriger als der maximale Ladewert ist, den Schritt einer maximalen negativen Leistungszufuhr an den kraft verstärkten Turbolader.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, dass dieses, wenn sich die Abgasnachbehandlungs einrichtung (110) im Regenerationsmodus befindet, den Schritt des Vergleichs des Ladewerts mit einem maxima len und einem minimalen Ladewert und den Schritt des Verbindens der Stromquelle (82) mit dem kraftverstärk ten Turbolader als Funktion eines Luft/Kraftstoffver hältnisses im Abgas und eines gewünschten Luft/Kraft stoffverhältnisses im Abgas aufweist, wenn der Ladewert zwischen dem minimalen und dem maximalen Ladewert liegt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses, wenn sich die Abgasnachbe handlungseinrichtung (110) im Speichermodus befindet, den Schritt des Vergleichs eines Werts der Kraftstoff zufuhrrate mit einem Kraftstoffzufuhr-Grenzwert und den Schritt des Vergleichs des Ladewerts mit einem minima len Ladewert, und, wenn der Wert der Kraftstoffzufuhr rate höher ist als der Kraftstoffzufuhr-Grenzwert und der Ladewert höher ist als der minimale Ladewert, den Schritt einer positiven Leistungszufuhr zu dem kraft verstärkten Turbolader als Funktion des Werts der Kraftstoffzufuhrrate und des Kraftstoffzufuhr- Grenzwerts aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieses, wenn sich die Abgasnachbe handlungseinrichtung (110) im Speichermodus befindet, die Schritte des Vergleichs eines Werts der Kraftstoff zufuhrrate mit einem Kraftstoffzufuhr-Grenzwert, des Vergleichs des Ladewerts mit einem maximalen Ladewert und der Bestimmung eines Druckabfallwerts zwischen dem Auspuffkrümmer (28) und dem Ansaugkrümmer (26) und, wenn der Wert der Kraftstoffzufuhrrate niedriger als der Kraftstoffzufuhr-Grenzwert und der Druckabfallwert höher als ein kritischer Druckabfallwert, und der Lade wert niedriger als der maximale Ladewert ist, den Schritt einer negativen Leistungszufuhr an den kraft verstärkten Turbolader als Funktion des Druckabfall werts und des kritischen Druckabfallwerts aufweist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieses, wenn sich die Abgasnachbe handlungseinrichtung (110) im Speichermodus befindet, die Schritte des Vergleichs eines Werts der Kraftstoff zufuhrrate mit einem Kraftstoffzufuhr-Grenzwert und der Bestimmung eines Druckabfallwerts zwischen dem Auspuff krümmer (28) und dem Ansaugkrümmer (26), und, wenn der Wert der Kraftstoffzufuhrrate niedriger als der Kraft stoffzufuhr-Grenzwert und der Druckabfallwert niedriger als ein kritischer Druckabfallwert ist, den Schritt des Anlegens eines Stroms an den kraftverstärkten Turbola der als Funktion des Ladewerts aufweist.

14. Motoranordnung mit Kompressionszündung, enthaltend:
eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (110) mit einem Partikelfilter;
einen kraftverstärkten Turbolader, der mit einer Strom quelle (82) verbunden ist, wobei der Turbolader einen Verdichter (36), der mit einem Ansaugkrümmer (26) ver bunden ist, und eine Turbine (38), die mit einem Aus puffkrümmer (28) verbunden ist, aufweist; und
eine Steuereinrichtung, aufweisend einen Mikroprozes sor,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor für die Durchführung folgender Schritte programmiert ist:
Bestimmung einer Betriebsart der Abgasnachbehandlungs einrichtung (110), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Anspringmodus, einem Regenerationsmodus und einem Speichermodus;
Bestimmung eines Ladewerts der Stromquelle (82); und
Verbinden der Stromquelle (82) mit dem kraftverstärkten Turbolader als Funktion des Ladewerts und der Betriebs art der Abgasnachbehandlungseinrichtung (110).

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung (110) einen Lean-NO_X-Katalysator aufweist.

16. Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn zeichnet, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung (110) eine Heizeinrichtung (116) aufweist.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekenn zeichnet durch:
einen Sensor für die Abgastemperatur, wobei
der Mikroprozessor für die Durchführung folgender Schritte programmiert ist:
Bestimmung eines Abgastemperaturwerts;
Vergleich des Ladewerts mit einem maximalen Ladewert; und,
wenn der Abgastemperaturwert niedriger als ein ge wünschter Abgastemperaturwert und der Ladewert niedri ger als der maximale Ladewert ist, maximale negative Leistungszufuhr an den kraftverstärkten Turbolader.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, gekenn zeichnet durch einen Sensor für das Luft/Kraftstoffverhältnis im Abgas, wobei der Mikropro zessor für die Durchführung der folgenden Schritte pro grammiert ist:
Vergleich des Ladewerts mit einem maximalen und einem minimalen Ladewert; und
Verbinden der Stromquelle (82) mit dem kraftverstärkten Turbolader als Funktion eines Luft/Kraftstoffverhält nisses im Abgas und eines gewünschten Luft/Kraftstoff verhältnisses im Abgas, wenn der Ladewert sich zwischen dem minimalen und dem maximalen Wert befindet.

19. Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn zeichnet, dass der Mikroprozessor für die Durchführung der folgenden Schritte programmiert ist:
Vergleich eines Werts der Kraftstoffzufuhrrate mit ei nem Kraftstoffzufuhr-Grenzwert und Vergleich des Lade werts mit einem minimalen Ladewert, und, wenn der Wert der Kraftstoffzufuhrrate höher als der Kraftstoffzu fuhr-Grenzwert und der Ladewert höher als der minimale Ladewert ist, positive Leistungszufuhr an den kraftver stärkten Turbolader als Funktion des Werts der Kraft stoffzufuhrrate und des Kraftstoffzufuhr-Grenzwerts.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, gekenn zeichnet durch einen Einlassdrucksensor (50), der einen Ansaugkrümmerdruckwert bereitstellt, einen Auslass drucksensor (54), der einen Auspuffkrümmerdruckwert be reitstellt, wobei der Mikroprozessor für die Durchfüh rung der folgenden Schritte programmiert ist:
Vergleich eines Werts der Kraftstoffzufuhrrate mit ei nem Kraftstoffzufuhr-Grenzwert und Bestimmung eines Druckabfallwerts aus einer Differenz zwischen dem Aus puffkrümmerdruckwert und dem Ansaugkrümmerdruckwert, und, wenn der Wert für die Kraftstoffzufuhrrate niedri ger als der Kraftstoffzufuhr-Grenzwert und der Druckab fallwert niedriger als ein kritischer Druckabfallwert ist, das Anlegen eines Stroms an den kraftverstärkten Turbolader als Funktion des Ladewerts.