DE102006024197B4

DE102006024197B4 - Verfahren zum Schutz eines Abgasnachbehandlungssystems

Info

Publication number: DE102006024197B4
Application number: DE102006024197A
Authority: DE
Inventors: John P. Ind. Kresse
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: DE102006024197A1; US20080148710A1; CN1880737A; US20060266017A1; US7380396B2; CN1880737B

Abstract

Verfahren zum Schutz eines Abgasnachbehandlungssystems, umfassend die Schritte:
Festlegen einer vorbestimmten Motorlastgrenze;
Überwachen (12) einer aktuellen Motorlast;
Bestimmen (14), ob die aktuelle Motorlast kleiner als die vorbestimmte Motorlastgrenze ist;
Bestimmen (16), ob das Nachbehandlungssystem eine Regenerierung benötigt, wenn die Motorlast kleiner als die vorbestimmte Motorlastgrenze ist; und
Erhöhen (20, 20') der aktuellen Motorlast, wenn eine Regenerierung notwendig ist und die Motorlast kleiner als die vorbestimmte Motorlastgrenze ist, wobei
das Erhöhen (20, 20') der aktuellen Motorlast den Schritt des Anwendens eines Getriebeeingangsretarders, der zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet ist, und den Schritt (22, 28) der Berechnung einer gewünschten Motorlasterhöhung, die erforderlich ist, um die Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren, umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz eines Abgasnachbehandlungssystems.
Abgasnachbehandlungsvorrichtungen wie z. B. Dieselpartikelfilter und Vorrichtungen, die Stickoxide katalysieren, können verstopft und/oder beschädigt werden, wenn der Motor bei einer geringen Last (z. B. während eines Leerlaufs oder während einer Bergabfahrt) über eine lange Zeitspanne betrieben wird. Solche Vorrichtungen werden üblicherweise mit Dieselmotoren verwendet und werden wahrscheinlich öfter implementiert, wenn Fahrzeugabgasnormen angehoben werden.
Aus der EP 1 467 079 A2 und US 6 598 387 B2 sind Verfahren bekannt, welche die Abgastemperatur durch eine Kraftstoffnachinjektion auf ein Niveau erhöhen, das zu einer Reinigung des Abgasnachbehandlungssystems ausreicht. Außerdem ist es bekannt, Retarder zum Erhöhen der Motorlast zu verwenden (vgl. EP 1 467 079 A2 und DE 34 08 057 A1 ), um hierdurch die Abgastemperatur zu erhöhen und das Abgasnachbehandlungssystem zu reinigen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfacheres und schnelleres Verfahren zum Schutz eines Abgasnachbehandlungssystems zu schaffen, welches außerdem ohne Kraftstoffnachinjektion auskommt und auch in einer Neutralstellung des Getriebes wirksam ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 5 vorgesehen.
Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung ist eingerichtet, um ein Abgasnachbehandlungssystem zu schützen, indem verhindert wird, dass das System während Perioden geringer Motorlast verstopft und/oder beschädigt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schützt die vorliegende Erfindung das Abgasnachbehandlungssystem durch Erhöhen der Last auf dem Motor während Perioden geringer Motorlast und/oder niedriger Abgastemperatur.
Die Motorlast wird erfindungsgemäß durch Anwenden eines Getriebeeingangsretarders erhöht. Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung ist eingerichtet, um eine gewünschte Motorlasterhöhung zu berechnen, die für die Regenerierung der Nachbehandlungsvorrichtung erforderlich ist, eine gewünschte Retarderbelastung zu berechnen, die wirksam ist, um die gewünschte Motorlasterhöhung zu bewirken, und die gewünschte Retarderbelastung anzuwenden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform können zusätzliche Schritte ausgeführt werden, um ein konstantes Gaspedal-zu-Getriebeausgabedrehmoment aufrecht zu erhalten. Genauer gesagt ist ein Verfahren der vorliegenden Erfindung derart eingerichtet, dass es eine Getriebeausgangsdrehmomentreduktion, die durch die Anwendung der gewünschten Retarderbelastung bewirkt wird, berechnet und dem Motor befiehlt, ein Motorausgangsdrehmoment um einen Betrag zu erhöhen, der erforderlich ist, um die durch den Retarder bewirkte Getriebeausgangsdrehmomentreduktion zu kompensieren.
Die oben stehenden Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Abschnitt des Verfahrens von 1 veranschaulicht;
3 ist ein Blockdiagramm, das einen Abschnitt des Verfahrens von 1 veranschaulicht;
4a ist eine grafische Darstellung eines Motordrehmoments vs. Motordrehzahl während der Anwendung einer Retardervorrichtung; und
4b ist eine grafische Darstellung eines Motordrehmoments vs. Motordrehzahl während der Anwendung einer Retardervorrichtung.
Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung ist eingerichtet, um ein Abgasnachbehandlungssystem (nicht gezeigt) wie z. B. den Dieselpartikelfilter, der in dem gemeinsam in Besitz befindlichen US-Patent Nr. 4 364 761 , hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen, offen gelegt ist, zu schützen, indem verhindert wird, dass das System während Perioden geringer Motorlast (z. B. während ein Fahrzeug sich im Leerlauf befindet oder bergab fährt) verstopft und/oder beschädigt wird. Abgasnachbehandlungssysteme können durch Hochtemperaturabgas, das Partikel verbrennt, die sich sonst ansammeln und das System verstopfen können, regeneriert oder gereinigt werden. Eine Abgastemperatur erhöht sich im Allgemeinen, wenn eine Motorlast zunimmt und eine Abgastemperatur wird im Allgemeinen geringer, wenn eine Motorlast abnimmt. Daher schützt die vorliegende Erfindung das System während Perioden geringer Motorlast und/oder niedriger Abgastemperatur, wenn ein Fahrzeug am anfälligsten für einen Schaden eines Abgasnachbehandlungssystems ist, indem eine Motorlast erhöht wird.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Steueralgorithmus 10 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Steueralgorithmus 10 befindet sich vorzugsweise in einem Getriebesteuermodul (TCM, nicht gezeigt). Der Steueralgorithmus 10 ist derart eingerichtet, dass er das Abgasnachbehandlungssystem während Perioden geringer Motorlast und/oder niedriger Abgastemperatur durch Erhöhen einer Motorlast schützt.
Der Steueralgorithmus 10 umfasst eine Reihe von Blöcken 12–20, die Schritte darstellen, die von dem TCM ausgeführt werden. Da bekannt ist, dass eine Motorlast und Abgastemperatur in enger Beziehung stehen, überwacht der Algorithmus 10 vorzugsweise die Motorlast, um zu bestimmen, ob die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eine Regenerierung benötigt. Der Algorithmus 10 wird daher als eine Motorlast überwachend beschrieben, es sollte jedoch einzusehen sein, dass weitere Parameter für solch eine Bestimmung implementiert sein können. Beispielsweise kann gemäß einer alternativen Ausführungsform eine Abgastemperatur überwacht werden, um zu bestimmen, ob die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eine Regenerierung benötigt.
Bei Schritt 12 überwacht das TCM eine aktuelle Motorlast. Bei Schritt 14 bestimmt das TCM, ob die aktuelle Motorlast unter einer vordefinierten Motorlastgrenze liegt. Wenn bei Schritt 14 die aktuelle Motorlast größer oder gleich der Motorlastgrenze ist, kehrt der Algorithmus 10 zu Schritt 12 zurück. Wenn bei Schritt 14 die aktuelle Motorlast kleiner als die Motorlastgrenze ist, schreitet der Algorithmus zu Schritt 16 weiter. Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Schritte 12–14 ausgeführt werden, indem eine aktuelle Abgastemperatur überwacht und diese mit einer vorbestimmten Abgastemperaturgrenze verglichen wird. Bei Schritt 16 bestimmt das TCM, ob die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eine Regenerierung benötigt, wie hierin nachfolgend im Detail beschrieben wird. Wenn bei Schritt 16 die Abgasnachbehandlungsvorrichtung keine Regenerierung benötigt, kehrt der Algorithmus 10 zu Schritt 12 zurück. Wenn bei Schritt 16 die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eine Regenerierung benötigt, schreitet der Algorithmus zu Schritt 18 weiter. Bei Schritt 18 bestimmt das TCM, ob das Fahrzeug sich im Leerlauf befindet. Wenn bei Schritt 18 das Fahrzeug sich im Leerlauf befindet, schreitet der Algorithmus 10 zu Schritt 20 weiter, bei dem eine Motorlast um einen Betrag erhöht wird, der berechnet wird, um die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Fahrzeugs im Leerlauf zu regenerieren, wie hierin nachfolgend im Detail beschrieben wird. Wenn bei Schritt 18 das Fahrzeug sich nicht im Leerlauf befindet, schreitet der Algorithmus 10 zu Schritt 20' weiter, bei dem eine Motorlast um einen Betrag erhöht wird, der berechnet wird, um die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines fahrenden Fahrzeugs zu regenerieren, wie hierin nachfolgend im Detail beschrieben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann Schritt 16, bei dem das TCM bestimmt, ob die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eine Regenerierung benötigt, wie folgt ausgeführt werden. Die Bestimmung, ob die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eine Regenerierung benötigt, basiert im Allgemeinen auf einer Zeitgrenze, während der der Motor bei einer Last arbeiten kann, die kleiner als die Motorlastgrenze ist. Man hat beobachtet, dass es unwahrscheinlich ist, dass eine Nachbehandlungsvorrichtung verstopft wird, wenn die Motorlast kurz unter die Motorlastgrenze abfällt. Daher wird, wenn die aktuelle Motorlastgrenze für mehr als einen vorbestimmten Zeitbetrag unter die Motorlastgrenze abfällt, die Abgasnachbehandlungsvorrichtung bei Schritt 20 oder 20' regeneriert. Alternativ kann die Bestimmung, ob die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eine Regenerierung benötigt ausgeführt werden, indem Drucksensoren (nicht gezeigt) oberstromig und unterstromig in Bezug auf die Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet werden. Wenn die Nachbehandlungsvorrichtung sauber ist, ist die Druckdifferenz über die Vorrichtung (P_upstream – P_downstream) gering. Daher kann, wenn die Druckdifferenz übermäßig wird (d. h. größer als eine vordefinierte Grenze), die Nachbehandlungsvorrichtung verstopft sein und wird bei Schritt 20 oder 20' regeneriert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schritte 20 und 20', bei denen eine Motorlast erhöht wird, um die Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren, unter Verwendung eines/r Retardersystems oder -vorrichtung (nicht gezeigt) wie dem/der in dem gemeinsam im Besitz befindlichen US-Patent Nr. 5 482 148 , das hierdurch in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist, ausgeführt. Alternativ können die Schritte 20 und 20' mit einer beliebigen Vorrichtung ausgeführt werden, die eingerichtet ist, um eine Motorlast zu erhöhen, wie z. B. ein hydraulisches Hybridsystem, das eingerichtet ist, um ein Bremsdrehmoment zu erzeugen und dadurch eine Motorlast zu erhöhen, während ein gleich bleibendes Getriebeausgangsdrehmoment erhalten bleibt.
Wie im Stand der Technik gut bekannt, sind Retarder hydrodynamische Bremsen, die eine relative Rotation mechanischer Komponenten innerhalb der Hydraulikflüssigkeit, die in dem Retarder vorhanden ist, nutzen, um ein Verlangsamen des Fahrzeugs, in dem der Retarder verwendet wird, zu unterstützen. Das Fahrzeug wird verlangsamt, da der Retarder ein negatives Drehmoment oder Bremsdrehmoment auf entweder die Einganswelle oder Ausgangswelle eines Getriebes aufbringt. Es ist auch gut bekannt, dass das Bremsdrehmoment, das durch einen Eingangs, (und während nicht neutraler Bereiche einen Ausgangs)-Retarder aufgebracht wird, eine Motorlast erhöht. Demgemäß werden die Schritte 20 und 20' vorzugsweise durch Betätigen eines Retarders ausgeführt, um eine Motorlast zu erhöhen, so dass die Abgastemperatur erhöht wird, und die Abgasnachbehandlungsvorrichtung regeneriert wird.
Der bei den Schritten 20 und 20' implementierte Retarder ist vorzugsweise ein Getriebeeingangsretarder, der zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet ist, es kann jedoch auch ein Getriebeausgangsretarder, der zwischen dem Getriebe und einer Antriebswelle angeordnet ist, implementiert werden. Wenn sich das Getriebe in Neutralstellung befindet, ist kein Getriebeausgang an die Antriebswelle vorhanden und ein Getriebeausgangsretarder wird daher unwirksam. Da eine relative Bewegung zwischen dem Motorausgang und dem Getriebeeingang vorhanden ist, wenn sich das Getriebe in Neutralstellung befindet, ist ein Getriebeeingangsretarder vorteilhafterweise in der Lage, ein Bremsdrehmoment aufzubringen, um eine Motorlast zu erhöhen, während sich das Getriebe in Neutralstellung befindet.
Unter Bezugnahme auf 2 ist der Schritt 20 von 1, bei dem eine Motorlast um einen Betrag erhöht wird, der berechnet wird, um die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Fahrzeugs im Leerlauf zu regenerieren, in weiterem Detail beschrieben. Bei Schritt 22 berechnet das TCM eine gewünschte Motorlasterhöhung, die geeignet ist, die Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren. Die gewünschte Motorlasterhöhung ist typischerweise jene, die erforderlich ist, um die aktuelle Motorlast über die Motorlastgrenze von Schritt 14 zu bringen. Es sollte jedoch einzusehen sein, dass die gewünschte Motorlasterhöhung alternativ ein beliebiger Betrag sein kann, der geeignet ist, die Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren. Bei Schritt 24 berechnet das TCM eine gewünschte Retarderbelastung, die eingerichtet ist, um die gewünschte Motorlasterhöhung von Schritt 22 zu bewirken. Bei Schritt 26 bringt das TCM die gewünschte Retarderbelastung auf.
Unter Bezugnahme auf 3 ist der Schritt 20' von 1, bei dem eine Motorlast um einen Betrag erhöht wird, der berechnet wird, um die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines fahrenden Fahrzeugs zu regenerieren, in größerem Detail beschrieben. Bei Schritt 28 berechnet das TCM eine gewünschte Motorlasterhöhung, die eingerichtet ist, um die Abgasnachbehandlungsvorrichtung auf ähnliche Weise wie bei dem hierin oben stehend beschriebenen Schritt 22 zu regenerieren. Bei Schritt 30 berechnet das TCM eine gewünschte Retarderbelastung, die geeignet ist, die gewünschte Motorlasterhöhung von Schritt 28 zu bewirken. Bei Schritt 32 bringt das TCM die gewünschte Retarderbelastung auf. Bei Schritt 34 berechnet das TCM die durch die gewünschte Retarderbelastung bewirkte Reduktion eines Motorausgangsdrehmoments. Für eine Anwendung, die einen Getriebeeingangsretarder implementiert, kann die Reduktion eines Motorausgangsdrehmoments berechnet werden, indem die gewünschte Retarderbelastung durch das Drehmomentwandler-Übersetzungsverhältnis dividiert wird. Für eine Anwendung, die einen Getriebeausgangsretarder implementiert, kann die Reduktion eines Motorausgangsdrehmoments berechnet werden, indem die gewünschte Retarderbelastung durch das Produkt des aktuellen Übersetzungsverhältnisses und des Drehmomentwandler-Übersetzungsverhältnisses dividiert wird. Bei Schritt 36 wird dem Motor befohlen (vorzugsweise über einen seriellen Datenübermittlungsabschnitt), ein Motorausgangsdrehmoment um einen Betrag zu erhöhen, der erforderlich ist, um die bei Schritt 34 berechnete Reduktion eines Motorausgangsdrehmoments zu kompensieren.
Die Motorlast eines fahrenden Fahrzeugs wird in der bei Schritt 20' beschriebenen Art erhöht, da ein Anwenden des Retarders, während ein Fahrer auch wenig Gas gibt, das Pedal-zu-Drehmoment-Verhältnis ändert und für Kunden unangenehm sein kann. Daher bleibt dadurch, dass dem Motor befohlen wird, ein Motorausgangsdrehmoment um einen Betrag zu erhöhen, der erforderlich ist, um die durch den Retarder (bei Schritt 36) bewirkte Reduktion eines Motordrehmomentausgangs zu kompensieren, das Pedal-zu-Drehmoment-Verhältnis gewahrt und ein Retardereingriff ist durch den Kunden im Allgemeinen nicht erkennbar (oder es bleibt zumindest ein gleich bleibendes Fahrverhalten gewahrt).
Unter Bezugnahme auf die 4a und 4b sind grafische Darstellungen eines Motordrehmoments vs. Motordrehzahl gezeigt. Die nach unten geneigten Linien stellen Linien konstanter Gaspedalstellung dar. Wie in 4a gezeigt wird der Getriebeausgang, wenn die Gaspedalstellung konstant bleibt, während der Retarder angewendet wird und das Motordrehmoment konstant bleibt, reduziert, so dass das Verhältnis von Gaspedal zu Getriebeausgangs-Drehmomentverhältnis geändert wird, was von einem Kunden bemerkt werden kann. Wie in 4b gezeigt bleibt das Verhältnis von Gaspedal zu Getriebeausgangs-Drehmomentverhältnis, wenn das Motordrehmoment um einen Betrag erhöht wird, der erforderlich ist, um die Retarderdrehmomentreduktion aufzuheben, konstant, um für ein entsprechendes Fahrverhalten zu sorgen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Motorsteuermodul (nicht gezeigt) mit dem hierin oben stehend beschriebenen Verfahren zum Sicherstellen eines gleich bleibenden Pedal-zu-Getriebeausgangs-Drehmomentverhältnisses programmiert sein und das Motorsteuermodul kann ferner eingerichtet sein, um ein Motordrehmoment in Ansprechen auf solch ein Verfahren automatisch zu erhöhen, um eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu schützen.
Die in den 1–3 gezeigten und hierin beschriebenen Schritte müssen nicht in der gezeigten Reihenfolge ausgeführt werden, wenn hierin nicht anders angegeben.
Während die geeigneten Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, sind für Fachleute des vorliegenden Gebiets verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche offensichtlich.

Claims

Verfahren zum Schutz eines Abgasnachbehandlungssystems, umfassend die Schritte: Festlegen einer vorbestimmten Motorlastgrenze; Überwachen (12) einer aktuellen Motorlast; Bestimmen (14), ob die aktuelle Motorlast kleiner als die vorbestimmte Motorlastgrenze ist; Bestimmen (16), ob das Nachbehandlungssystem eine Regenerierung benötigt, wenn die Motorlast kleiner als die vorbestimmte Motorlastgrenze ist; und Erhöhen (20, 20') der aktuellen Motorlast, wenn eine Regenerierung notwendig ist und die Motorlast kleiner als die vorbestimmte Motorlastgrenze ist, wobei das Erhöhen (20, 20') der aktuellen Motorlast den Schritt des Anwendens eines Getriebeeingangsretarders, der zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet ist, und den Schritt (22, 28) der Berechnung einer gewünschten Motorlasterhöhung, die erforderlich ist, um die Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erhöhen der aktuellen Motorlast den Schritt (24, 30) der Berechnung einer gewünschten Retarderbelastung, die geeignet ist, die gewünschte Motorlasterhöhung zu bewirken, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erhöhen der aktuellen Motorlast den Schritt (34) der Berechnung einer Getriebeausgangsdrehmomentreduktion, die durch Anwenden der gewünschten Retarderbelastung bewirkt wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Erhöhen der aktuellen Motorlast umfasst, dass dem Motor befohlen wird (36), ein Motorausgangsdrehmoment um einen Betrag zu erhöhen, der erforderlich ist, um die durch den Retarder bewirkte Getriebeausgangsdrehmomentreduktion zu kompensieren.
Verfahren zum Schutz eines Abgasnachbehandlungssystems, umfassend die Schritte: Festlegen einer vorbestimmten Abgastemperaturgrenze; Überwachen einer aktuellen Abgastemperatur; Bestimmen, ob die aktuelle Abgastemperatur kleiner als die vorbestimmte Abgastemperaturgrenze ist; Bestimmen (16), ob das Nachbehandlungssystem eine Regenerierung benötigt, wenn die Abgastemperatur kleiner als die vorbestimmte Abgastemperaturgrenze ist; und Erhöhen (20, 20') der aktuellen Motorlast, wenn eine Regenerierung notwendig ist und die Motorlast kleiner als die vorbestimmte Motorlastgrenze ist, durch: Anwenden eines Getriebeeingangsretarders, der zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet ist; Berechnen (22, 28) einer gewünschten Motorlasterhöhung, die erforderlich ist, um die Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren; Berechnen (24, 30) einer gewünschten Retarderbelastung, die geeignet ist, die gewünschte Motorlasterhöhung zu bewirken; und Anwenden (26, 32) der gewünschten Retarderbelastung.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Erhöhen der aktuellen Motorlast den Schritt (34) der Berechnung einer Getriebeausgangsdrehmomentreduktion, die durch Anwenden der gewünschten Retarderbelastung bewirkt wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Erhöhen der aktuellen Motorlast umfasst, dass dem Motor befohlen (36) wird, ein Motorausgangsdrehmoment um einen Betrag zu erhöhen, der erforderlich ist, um die durch den Retarder bewirkte Getriebeausgangsdrehmomentreduktion zu kompensieren.