DE102008039586B4 - Coking counteracting injection system for particulate filter - Google Patents
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Abstract
System umfassend: ein Einspritzventil (52) zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in eine Abgasanlage; ein Steuermodul (32), das der Abgasanlage unter Verwendung des Einspritzventils (52) Kraftstoff zuführt, um Partikelmaterial in dem Partikelfilter (31) zu verbrennen, wenn das Steuermodul (32) ermittelt, dass Regeneration erforderlich ist, und das Kraftstoff selektiv zuführt, um das Einspritzventil (52) während Zeiträumen zu betätigen, in denen das Steuermodul (32) ermittelt, dass Regeneration nicht erforderlich ist; einen Abgastemperatursensor (34), der eine Abgastemperatur erfasst; und einen Zeitnehmer (67), der einen Zeitraum seit einer letzten Einspritzung unter Verwendung des Einspritzventils (52) ermittelt; dadurch gekennzeichnet, dass ein Degradationsmodul (65) vorgesehen ist, das eine Degradation des Einspritzventils (52) beruhend auf der Abgastemperatur und dem Zeitraum ermittelt, indem es beruhend auf der Abgastemperatur und dem Zeitraum einen Degradationsfaktor bestimmt, den es solange aufintegriert, bis er größer als ein Degradationsmindestwert ist, wobei das Steuermodul (32) das selektive Zuführen von Kraftstoff erst dann ausführt, wenn der Wert des aufintegrierten Degradationsfaktors größer als der Degradationsmindestwert ist.A system comprising: an injection valve (52) for injecting fuel directly into an exhaust system; a control module (32) supplying fuel to the exhaust system using the injector (52) to combust particulate matter in the particulate filter (31) when the control module (32) determines regeneration is required and selectively supplies the fuel operating the injector (52) during periods in which the control module (32) determines that regeneration is not required; an exhaust gas temperature sensor (34) that detects an exhaust gas temperature; and a timer (67) that determines a time since a last injection using the injector (52); characterized in that a degradation module (65) is provided which detects degradation of the injector (52) based on exhaust temperature and time by determining a degradation factor based on the exhaust temperature and the period of time it integrates until greater is a minimum degradation value, with the control module (32) performing the selective delivery of fuel only when the integrated degradation factor value is greater than the degradation minimum value.
Description
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Gebietarea
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein entsprechend ausgebildetes Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4 zur Sicherung der Funktionstüchtigkeit eines Kraftstoffeinspritzventils, mit dem sich Kraftstoff in die Abgasanlage einspritzen lässt.The present invention relates to a system according to the preamble of
Solche ein System ist beispielsweise aus der
Hintergrundbackground
Brennkraftmaschinen wie Dieselbrennkraftmaschinen erzeugen Partikel, die typischerweise durch einen Partikelfilter (PF) aus Abgas gefiltert werden. Der PF ist in einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine angeordnet. Der PF senkt die Emission von Partikelmaterial, das während Verbrennung erzeugt wird. Im Laufe der Zeit wird der PF voll und das zurückgehaltene Partikelmaterial muss entfernt werden. Während Regeneration wird das Partikelmaterial in dem PF verbrannt.Internal combustion engines, such as diesel engines, produce particulates that are typically filtered out of exhaust by a particulate filter (PF). The PF is arranged in an exhaust system of the internal combustion engine. The PF reduces the emission of particulate matter that is generated during combustion. Over time, the PF becomes full and the retained particulate matter must be removed. During regeneration, the particulate matter in the PF is burned.
Ein Brennkraftmaschinensteuersystem kann das Ablagern des Partikelmaterials schätzen und ermitteln, wann der Filter einer Regeneration bedarf. Sobald Regeneration erforderlich ist, ermöglicht das Steuersystem durch Einspritzen von Kraftstoff in die Abgasanlage eine Regeneration. Die während der Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs in dem Dieseloxidationskatalysator freigesetzte Wärme erhöht die Abgastemperatur, die das zurückgehaltene Partikelmaterial in dem PF verbrennt. In manchen Systemen werden die Einspritzventile der Brennkraftmaschine genutzt, um Kraftstoff durch vorübergehendes Anreichern des Kraftstoff/Luft-Gemisches zu steigern. Der Kraftstoffüberschuss in dem Abgas nach der Verbrennung wird zum Anheben der Temperatur des PF verwendet.An engine control system may estimate the deposition of the particulate matter and determine when the filter requires regeneration. Once regeneration is required, the control system allows regeneration by injecting fuel into the exhaust system. The heat released during the combustion of the injected fuel in the diesel oxidation catalyst increases the exhaust gas temperature that burns the retained particulate matter in the PF. In some systems, the injection valves of the internal combustion engine are used to increase fuel by temporarily enriching the fuel / air mixture. The excess fuel in the exhaust gas after combustion is used to raise the temperature of the PF.
Andere Systeme nutzen ein Kraftstoffeinspritzventil, das von den der Kraftstoffanlage zugeordneten Einspritzventilen getrennt ist. Das Einspritzventil spritzt Kraftstoff in die Abgasanlage. Aufgrund von Verkokung oder Ablagerungsbildung in Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die Abgasbedingungen ausgesetzt sind, können Leistungsprobleme auftreten. Dadurch können die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen schlechte Haltbarkeit aufweisen.Other systems use a fuel injector that is separate from the injectors associated with the fuel system. The injector injects fuel into the exhaust system. Due to coking or deposit formation in fuel injectors exposed to exhaust conditions, performance problems may occur. Thereby, the fuel injectors may have poor durability.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein System und ein Verfahren anzugeben, womit sich die Funktionstüchtigkeit solch einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung dauerhaft sicherstellen lässt.The invention is based on the object of specifying a system and a method, with which the functionality of such a fuel injection device can be ensured permanently.
ZusammenfassungSummary
Diese Aufgabe wird mit einem System mit dem Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.This object is achieved by a system having the features of
Bei anderen Merkmalen erfasst ein Abgastemperatursensor eine Abgastemperatur. Ein Zeitnehmer ermittelt einen Zeitraum seit einer letzten Einspritzung unter Verwendung des mindestens einen zweiten Einspritzventils. Ein Degradationsmodul ermittelt beruhend auf der Abgastemperatur und dem Zeitraum seit einer letzten Einspritzung unter Verwendung des mindestens einen zweiten Einspritzventils eine Degradation des mindestens einen zweiten Einspritzventils. Das Steuermodul gibt beruhend auf Freigabebedingungen selektiv ein Betätigen des mindestens einen zweiten Einspritzventils frei. Die Freigabebedingungen umfassen mindestens eines von: Abgastemperatur, Brennkraftmaschinenmodus und einem Zeitraum seit einer letzten Verwendung des mindestens einen zweiten Einspritzventils.In other features, an exhaust gas temperature sensor senses an exhaust gas temperature. A timer determines a time since a last injection using the at least one second injector. A degradation module determines a degradation of the at least one second injector based on the exhaust temperature and the time since a last injection using the at least one second injector. The control module selectively releases actuation of the at least one second injector based on release conditions. The release conditions include at least one of: exhaust temperature, engine mode, and a period of time since a last use of the at least one second injector.
Weitere Gebiete der Anwendbarkeit gehen aus der hierin vorgesehenen Beschreibung hervor.Other areas of applicability will be apparent from the description provided herein.
Zeichnungendrawings
Eingehende BeschreibungDetailed description
Es versteht sich, dass in den gesamten Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen. Wie hierin verwendet bezieht sich der Begriff Modul auf eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC, kurz vom engl. Application Specific Integrated Circuit), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.It should be understood that throughout the drawings, like reference characters designate like or corresponding parts and features. As used herein, the term module refers to an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), an electronic circuit, a processor (shared, dedicated, or group), and a memory containing one or more software modules. or perform firmware programs, a combinational logic circuit, and / or other suitable components that provide the described functionality.
Die hierin beschriebene Verkokung und Ablagerungsbildung kann insbesondere bei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ein Problem darstellen, die Abgasbedingungen ausgesetzt sind und die relativ selten verwendet werden. Bei diesen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen kann es Zeitintervalle der Inaktivität geben, in denen es zu Oxidation von verbleibendem Kraftstoff und Polymerisation kommen kann.The coking and deposit formation described herein may present a problem, particularly in fuel injectors, which are exposed to exhaust conditions and which are relatively rarely used. In these fuel injectors, there may be periods of inactivity during which residual fuel oxidation and polymerization may occur.
Einspritzvorrichtungen können zum Beispiel zum Erleichtern oder Unterstützen der Regeneration von Dieselpartikelfiltern (PF) verwendet werden. Das Regenerationsintervall kann sporadisch sein. Das Regenerationsintervall kann nur zum Beispiel so lang wie mehrere hundert Meilen sein. Die Einspritzvorrichtung kann lediglich beispielshalber nur bei Bedarf betrieben werden. Typischerweise kann das Einspritzventil alle 8–10 Betriebsstunden für etwa 15–30 Minuten verwendet werden. Die vorstehend beschriebenen Regenerationsintervalle sehen Zeiträume vor, während denen Probleme der Ablagerungsbildung oder Kraftstoffverkokung auftreten können.Injectors, for example, may be used to facilitate or assist the regeneration of diesel particulate filters (PF). The regeneration interval can be sporadic. For example, the regeneration interval may be as long as several hundred miles. The injector can only be operated as an example only when needed. Typically, the injector may be used every 8-10 hours of operation for about 15-30 minutes. The regeneration intervals described above provide for periods during which problems of deposit formation or fuel coking may occur.
Die vorliegende Offenbarung mindert die Verschlechterung von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die in den Abgasanlagen von Automobilprodukten verwendet werden. Die vorliegende Offenbarung überwacht und modelliert die Bedingungen in der Fahrzeugabgasanlage. Die vorliegende Offenbarung ermittelt einen geeigneten Ablaufplan für die Kraftstoffeinspritzanlage zum Betätigen des Einspritzventils, der Kraftstoffverbrauch- und Schadstoffbegrenzungsprobleme minimiert, während er die Haltbarkeit der Kraftstoffeinspritzanlage verbessert. Dadurch können kostengünstigere Hardware und Kraftstoffeinspritzkomponenten verwendet werden. Wie ersichtlich ist, beschreibt die vorliegende Offenbarung zwar eine Dieselbrennkraftmaschinenanwendung, doch kann die vorliegende Offenbarung auch auf Brennkraftmaschinen mit einem Partikelfilter sowie selektiver katalytischer Reduktion (SCR, kurz vom engl. Selective Catalyst Reduction) mit Kohlenwasserstoff (HC) angewendet werden.The present disclosure mitigates the degradation of fuel injectors used in the exhaust systems of automotive products. The present disclosure monitors and models the conditions in the vehicle exhaust system. The present disclosure identifies a suitable fuel injector operating schedule for operating the injector that minimizes fuel consumption and emissions control issues while improving fuel injector durability. This allows less expensive hardware and fuel injection components to be used. As can be seen, while the present disclosure describes a diesel engine application, the present disclosure may also be applied to internal combustion engines having a particulate filter and selective catalyst reduction (SCR) with hydrocarbon (HC).
Unter Bezug nun auf
Auch wenn
Durch den durch einen Brennkraftmaschinenturbolader
Das Abgas dringt in einen Dieseloxidationskatalysator (DOC, kurz vom engl. Diesel Oxidation Catalyst)
Ein Steuermodul
Das Steuermodul
Von einem Drehzahlmesser
Zu verschiedenen Zeitpunkten sendet das Steuermodul
Unter Bezug nun auf
Es kann jedes geeignete Ventil oder Einspritzventil verwendet werden, einschließlich ein Ventil oder Einspritzventil mit niedriger Spritzdüse, wie es zum Beispiel in
Unter Bezug nun auf
Bei Schritt
Die Steuerung fährt von Schritt
Diese Vorgehensweise sieht ein optimales Gleichgewicht zwischen Haltbarkeit, Kraftstoffverbrauch und Schadstoffbegrenzung vor. Dieses Steuervorgehen verringert Verkokung durch Betätigen des Einspritzventils während des Zeitraums, in dem es normalerweise nicht verwendet oder benötigt wird. Die Häufigkeit der Betätigung hängt u. a. von Betriebszeit, Temperatur und Abgasströmrate ab. Die Betätigung ist unter besonders problematischen Bedingungen häufiger. Gesamtnutzung von Kraftstoff und Auswirkung auf die Emissionen sind vernachlässigbar, während die Haltbarkeit der Einspritzvorrichtung verbessert ist.This approach provides an optimal balance between durability, fuel economy and emission control. This control reduces coking by operating the injector during the period in which it is not normally used or needed. The frequency of operation depends u. a. from operating time, temperature and exhaust gas flow rate. The operation is more common under particularly problematic conditions. Overall fuel economy and impact on emissions are negligible while injector durability is improved.
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