DE102009042534A1 - Ventiltrieb-Steuerungsstrategien für Abgasnachbehandlungsvorrichtungen - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren kann das Betreiben eines Motors während eines ersten Motorbetriebszustandes in einem ersten Ventiltriebmodus, das Betreiben des Motors während eines zweiten Motorbetriebszustands in einem sich von dem ersten Ventiltriebmodus unterscheidenden zweiten Ventiltriebmodus und das Steuern einer Temperatur einer mit einem Abgas von dem Motor in Verbindung stehenden Abgasnachbehandlungskomponente während des zweiten Motorbetriebszustands beruhend auf dem zweiten Ventiltriebmodus umfassen.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Abgasnachbehandlungsvorrichtungen und insbesondere Ventiltrieb-Steuerungsstrategien für Abgasnachbehandlungsvorrichtungen.
  • Hintergrund
  • Die Angaben in diesem Abschnitt sehen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung vor und stellen eventuell nicht den Stand der Technik dar.
  • Motorbaugruppen umfassen typischerweise ein mit einem Motorabgas in Verbindung stehendes Abgasnachbehandlungssystem. Die Nachbehandlungssysteme verringern im Allgemeinen einen Emissionswert, entweder Feststoff oder Gas, in dem Abgas. Die Nachbehandlungssysteme können einen Betrieb bei einer bestimmten Temperatur erfordern, bevor sie Motoremissionen effektiv verringern können. In die Abgasnachbehandlungssysteme können zusätzliche Komponenten integriert werden, um die erforderliche Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten, was zusätzliche Kosten und Komplexität des Systems mit sich bringt.
  • Zusammenfassung
  • Ein Verfahren kann das Betreiben eines Motors während eines ersten Motorbetriebszustands in einem ersten Ventiltriebmodus, das Betreiben des Motors während eines zweiten Motorbetriebszustands in einem zweiten Ventiltriebmodus, der sich von dem ersten Ventiltriebmodus unterscheidet, und das Steuern einer Temperatur einer mit einem Abgas von dem Motor in Verbindung stehenden Abgasnachbehandlungskomponente während des zweiten Motorbetriebszustands beruhend auf dem zweiten Ventiltriebmodus umfassen.
  • Eine Motorbaugruppe kann einen Motor, ein Abgasnachbehandlungssystem und ein Steuermodul umfassen. Der Motor kann einen in einem ersten und einem zweiten Modus betreibbaren Ventiltrieb umfassen. Das Abgasnachbehandlungssystem kann mit einem Abgas in Verbindung stehen, das von dem Motor geliefert wird, und das Steuermodul kann mit dem Motor in Verbindung stehen, um eine Temperatur und/oder gasförmige Bestandteile des Abgasnachbehandlungssystems durch Betreiben des Ventiltriebs in dem zweiten Modus zu steuern.
  • Weitere Anwendungsgebiete gehen aus der hierin vorgesehenen Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele lediglich dem Zwecke der Veranschaulichung dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung beschränken sollen.
  • Zeichnungen
  • Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich Veranschaulichungszwecken und sollen nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise beschränken.
  • Die Figur ist eine schematische Darstellung einer Motorbaugruppe nach der vorliegenden Offenbarung.
  • Eingehende Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungsmöglichkeiten zu beschränken. Es versteht sich, dass in den gesamten Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
  • Unter Bezug nun auf die Figur ist eine beispielhafte Motorbaugruppe 10 schematisch dargestellt. Die Motorbaugruppe 10 kann einen Motor 12 und ein Abgasnachbehandlungssystem 14 umfassen. Der Motor 12 kann einen Motorblock 16 umfassen, der mehrere Zylinder 18, Zylinderköpfe 20, 22, Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 24, einen Ansaugkrümmer 26, Abgaskrümmer 28, 30 und eine Ventiltriebanordnung 32 ausbildet. Während das vorliegende Beispiel eine V-8-Anwendung zeigt, versteht sich, dass die Offenbarung gleichermaßen auch bei verschiedenen anderen Motorkonfigurationen anwendbar ist.
  • Die Ventiltriebanordnung 32 kann Einlass- und Auslassnockenwellen 34, 36, Einlass- und Auslassventile 38, 40, Einlass- und Auslassnockenwellenversteller 42, 44 und Kipphebelanordnungen 45 umfassen. Die Einlassventile 38 können mit dem Ansaugkrümmer 26 in Verbindung stehen, und die Auslassventile 40 können mit den Abgaskrümmern 28, 30 in Verbindung stehen. Während die Motorbaugruppe 10 als Motor mit oben liegender Nockenwelle gezeigt ist, versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung auch auf verschiedene andere Motorkonfigurationen anwend bar sein kann, die Motoren mit Nocken im Block umfassen. Während sie mit zwei Ventilen pro Zylinder gezeigt ist, findet die vorliegende Offenbarung weiterhin gleichermaßen Anwendung bei Motoren, die mehr als zwei Ventile pro Zylinder aufweisen. Zudem findet die vorliegende Offenbarung gleichermaßen Anwendung bei Motorkonfigurationen, die einen innen liegenden Abgaskrümmer und außen liegende Ansaugkrümmer aufweisen.
  • Die Ventiltriebanordnung 32 kann ein Zylinderdeaktivierungssystem bilden und kann in einem Vollzylinder- und einem Zylinderdeaktivierungsmodus betrieben werden. Der Vollzylindermodus kann ein Zünden jedes der Zylinder 18 umfassen. Der Vollzylindermodus kann eine Betätigung jedes der Einlass- und Auslassventile 38, 40 sowie einen Betrieb jeder der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 24 umfassen. Der Zylinderdeaktivierungsmodus kann umfassen, dass sich mindestens einer der Zylinder 18 in einem deaktivierten Zustand befindet. Der deaktivierte Zustand kann umfassen, das das Einlass- oder das Auslassventil 38, 40 oder beide für einen bestimmten Zylinder 18 in einer geschlossenen Stellung bleiben und/oder dass sich die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 24 für den bestimmten Zylinder mindestens zwei aufeinander folgenden Kurbelwellendrehungen lang in einem nicht einspritzenden Zustand befindet. Zum Beispiel können die Kipphebelanordnungen 45, die Zylindern 18 zugeordnet sind, die in einem deaktivierten Zustand betreibbar sind, einen Leerlaufmechanismus umfassen, der während Betrieb in dem Zylinderdeaktivierungsmodus eine Ventilbewegung verhindert.
  • Das Abgasnachbehandlungssystem 14 kann verschiedene Vorrichtungen umfassen, die einen Abgasemissionswert verringern. Der Motor 12 kann ein Kompressionszündungsmotor sein und kann mit einem kohlenwasserstoffbasierten Dieselkraftstoff arbeiten. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Motor 12 einen Dieselmotor umfassen, und das Abgasnachbe handlungssystem 14 kann einen Dieselpartikelfilter (DPF) umfassen. Ein DPF kann im Laufe der Zeit Partikelmaterial sammeln und regelmäßig regeneriert werden, um das Partikelmaterial zu entfernen. Die Regeneration kann zum Beispiel das Anheben einer Betriebstemperatur des DPF umfassen, um das Partikelmaterial zu oxidieren. Die Regeneration kann bei Temperaturen von über 570°C erfolgen. Das Abgasnachbehandlungssystem 14 kann alternativ oder zusätzlich Oxidationskatalysatoren und/oder NOx-Reduktionsvorrichtungen umfassen, die dafür ausgelegt sein, Stickoxid(NOx)-Emissionen zu beseitigen, beispielsweise Katalysatoren für selektive katalytische Reduktion (SCR, kurz vom engl. Selective Catalytic Reduktion) und Mager-NOx-Fallen (LNT, kurz vom engl. Lean NOx Traps). Durch erhöhte Abgastemperaturen kann in diesen Vorrichtungen eine katalytische Reduktion ausgelöst werden.
  • Alternativ kann der Motor 12 einen Benzinmotor mit Fremdzündung umfassen, und das Abgasnachbehandlungssystem 14 kann ein katalytisch aktives Element umfassen, das einen Betrieb bei einer bestimmten Temperatur (oder Anspringtemperatur) erfordert, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Zum Beispiel kann das katalytisch aktive Element einen Katalysator umfassen.
  • Ein Temperatursensor 46 (oder Sensoren) kann mit dem Abgasnachbehandlungssystem 14 in Verbindung stehen, und ein Steuermodul 48 kann mit dem Motor 12 und dem Temperatursensor 46 in Verbindung stehen. Das Steuermodul 48 kann den Betrieb der Ventiltriebanordnung 32 steuern, um die Betriebstemperatur des Abgasnachbehandlungssystems 14 anzupassen. Im Einzelnen kann das Steuermodul 48 die Ventiltriebanordnung 32 selektiv zwischen dem Vollzylinder- und dem Zylinderdeaktivierungsmodus betätigen. Das Steuermodul 48 kann zusätzlich die Einlass- und Auslassnockenwellenversteller 42, 44 steuern, um die zeitliche Steuerung für das Öffnen der Einlass- und Auslassventile 38, 40 anzupassen.
  • Zum Beispiel kann der Motor 12 in einem ersten Motorbetriebszustand betrieben werden, der den Betrieb in einem ersten Ventiltriebmodus umfasst. Der erste Ventiltriebmodus kann einen normalen Motorbetrieb umfassen, bei dem alle Zylinder aktiviert sind und zünden (nicht deaktivierter Modus). Die Temperatur des Abgasnachbehandlungssystems 14 kann während des ersten Motorbetriebszustands durch das Steuermodul 48 überwacht werden. Wenn die Temperatur unter einer Solltemperatur liegt, kann der Motor 12 zu einem zweiten Motorbetriebszustand wechseln, der einen zweiten Ventiltriebmodus umfasst. Der erste und der zweite Motorbetriebszustand können sich ähneln, beispielsweise bei beiden ein Leerlaufzustand. Wenn zum Beispiel Regeneration erforderlich ist, während sich der Motor 12 im Leerlauf oder unter einer leichten Last befindet, kann die Temperatur des Abgasnachbehandlungssystems 14 durch Umschalten zu dem zweiten Ventiltriebmodus, bei dem eine erhöhte Abgastemperatur aus dem Betrieb des Motors 12 in dem Zylinderdeaktivierungsmodus erzeugt wird, angehoben werden. Während Startbedingungen kann das Abgasnachbehandlungssystems 14 durch Betreiben des Motors 12 in dem zweiten Ventiltriebmodus alternativ schnell auf eine Solltemperatur erwärmt werden.
  • Alternativ können sich der erste und der zweite Motorbetriebszustand voneinander unterscheiden, beispielsweise ein Volllastzustand bei dem ersten Motorbetriebszustand und ein Leichtlastzustand bei dem zweiten Motorbetriebszustand. Der Leichtlastzustand kann einen Motorleerlaufzustand umfassen. Der Betrieb des Motors 12 unter einem Voll- oder Teillastzustand kann im Allgemeinen eine zulässige Abgastemperatur für den Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems 14 vorsehen. Wenn der Motor 12 zu einem Leichtlastzustand überführt wird, kann die dem Leichtlastzustand zugeordnete typische Abgastemperatur für den Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems ungenügend sein. Das Betreiben des Motors 12 in dem zweiten Ventiltriebmodus kann die Last an den funktionierenden (nicht deaktivierten) Zylindern 18 steigern, um eine zulässige Abgastemperatur für den Betrieb des Abgasnachbehandlungssystems 14 vorzusehen. Wenn zum Beispiel ein DPF-Regenerationsvorgang während des ersten Motorbetriebszustands ausgelöst wird und der Motor 12 zu dem zweiten Betriebszustand wechselt, bevor die Regeneration abgeschlossen ist, kann der Motor 12 in dem zweiten Ventiltriebmodus betrieben werden, um den Regenerationsvorgang während des zweiten Motorbetriebszustands fortzusetzen.
  • Das Steuermodul 48 kann die Ventiltriebanordnung 32 in dem zweiten Ventiltriebmodus betreiben, um die Temperatur der Abgasnachbehandlungsvorrichtung anzuheben oder beizubehalten. Wie zum Beispiel vorstehend angedeutet ist, kann der zweite Ventiltriebmodus den Zylinderdeaktivierungsmodus umfassen. Der Zylinderdeaktivierungsmodus kann verglichen mit dem ersten Ventiltriebmodus das Pumpen und Zünden einer geringeren Anzahl an Zylindern umfassen. Der Betrieb in dem Zylinderdeaktivierungsmodus kann die Last an den zündenden Zylindern steigern, was die Abgastemperatur anhebt. Das heißere Abgas kann dann das Abgasnachbehandlungssystem 14 erwärmen. Die den deaktivierten Zylindern 18 zugeordneten Auslassventile 40 können während des Zylinderdeaktivierungsmodus in einer geschlossenen Stellung gehalten werden. Das Halten der Auslassventile 40 in einer geschlossenen Stellung kann ein Abkühlen des heißen Abgases von den zündenden Zylindern 18 durch die verhältnismäßig kühlere Luft von den nicht zündenden Zylindern 18 verhindern. Sobald eine Solltemperatur erreicht ist, kann das Steuermodul 48 den Betrieb des Motors 12 zurück zu dem ersten Ventiltriebmodus umschalten, um eine Überhitzung des Abgasnachbehandlungssystems 14 zu verhindern.
  • Der Betrieb des Motors 12 in dem zweiten Ventiltriebmodus kann zusätzlich das Anpassen der Ventilzeitsteuerung für das Öffnen der Einlass- und Auslassventile durch Betätigung der Einlass- und/oder Auslassnockenwellenversteller 42, 44 umfassen. Das Anpassen der Ventilzeitsteuerung kann einen Luftstrom in den Motor 12 steuern, was die Notwendigkeit einer Drosselklappe verringert oder eliminiert. Das Anpassen der Zeitliche Steuerung kann an dem Motor 12 eine zusätzliche Last vorsehen, um eine Abgastemperatur und daher die Temperatur des Abgasnachbehandlungssystems 14 anzuheben.

Claims (20)

  1. Verfahren, umfassend: Betreiben eines Motors während eines ersten Motorbetriebszustands in einem ersten Ventiltriebmodus; Betreiben des Motors während eines zweiten Motorbetriebszustands in einem sich von dem ersten Ventiltriebmodus unterscheidenden zweiten Ventiltriebmodus; und Steuern einer Temperatur einer mit einem Abgas von dem Motor in Verbindung stehenden Abgasnachbehandlungskomponente während des zweiten Motorbetriebszustands beruhend auf dem zweiten Ventiltriebmodus.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Ventiltriebmodus einen Zylinderdeaktivierungsmodus umfasst, bei dem verglichen mit dem ersten Ventiltriebmodus eine geringere Anzahl an Zylindern gezündet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste und der zweite Motorbetriebszustand gleich sind und das Steuern der Temperatur das Anheben einer Abgastemperatur beruhend auf einer erhöhten Last an den zündenden Zylindern während des zweiten Ventiltriebmodus verglichen mit einer Last an den zündenden Zylindern während des ersten Ventiltriebmodus umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste und der zweite Motorbetriebszustand gleich sind und das Betreiben des Motors in dem zweiten Ventiltriebmodus das Anpassen einer Ventilzeitsteuerung relativ zu dem ersten Ventiltriebmodus umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Anpassen der Ventilzeitsteuerung das Steuern eines Luftstroms in den Motor umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Anpassen der Ventilzeitsteuerung das Steigern einer Last an dem Motor umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betreiben des Motors in dem zweiten Ventiltriebmodus das Anpassen von Ventilzeitsteuerung relativ zu dem ersten Ventiltriebmodus umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern der Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponente das Anheben einer Temperatur eines von dem Motor erzeugten Abgases umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Motor einen Dieselmotor umfasst und die Abgasnachbehandlungskomponente einen Dieselpartikelfilter umfasst, wobei das Steuern der Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponente selektiv eine Regeneration des Dieselpartikelfilters vorsieht.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Motor einen Dieselmotor umfasst und die Abgasnachbehandlungskomponente eine Stickoxid-Reduktionsvorrichtung umfasst, wobei das Steuern der Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponente selektiv eine katalytische Reaktion in der Stickoxid-Reduktionsvorrichtung aktiviert.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Motor ein Benzinmotor ist und die Abgasnachbehandlungskomponente ein katalytisch aktives Element ist, wobei das Steuern der Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponente selektiv eine Anspringbedingung für das katalytisch aktive Element vorsieht.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Ventiltriebmodus eine größere Motorlast als der erste Ventiltriebmodus vorsieht.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der zweite Motorbetriebszustand einen Motorleerlaufzustand umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich der erste und der zweite Motorbetriebszustand voneinander unterscheiden.
  15. Motorbaugruppe, umfassend: einen Motor, der einen in einem ersten und zweiten Modus betreibbaren Ventiltrieb umfasst; ein Abgasnachbehandlungssystem, das mit einem von dem Motor gelieferten Abgas in Verbindung steht; und ein Steuermodul, das mit dem Motor in Verbindung steht, um eine Temperatur des Abgasnachbehandlungssystems durch Betreiben des Ventiltriebs in dem zweiten Modus zu steuern.
  16. Motorbaugruppe nach Anspruch 15, wobei der Motor Zylinder definiert und der Ventiltrieb ein Zylinderdeaktivierungssystem umfasst, das betreibbar ist, um eine Anzahl von zündenden Zylindern in dem Motor anzupassen, wobei der zweite Modus einen Zylinderdeaktivierungsmodus umfasst, bei dem verglichen mit dem ersten Ventiltriebmodus eine geringere Anzahl von Zylindern gezündet werden.
  17. Motorbaugruppe nach Anspruch 16, wobei der Motor eine Nockenwelle und einen Nockenwellenversteller umfasst und der Ventiltrieb Einlass- und Auslassventile umfasst, die mit den Zylindern in Verbindung stehen, wobei der Nockenwellenversteller eine zeitliche Steuerung zum Öffnen der Einlass- und Auslassventile in dem zweiten Modus relativ zu dem ersten Modus anpasst.
  18. Motorbaugruppe nach Anspruch 15, wobei der Motor einen Dieselmotor umfasst und das Abgasnachbehandlungssystem einen Dieselpartikelfilter umfasst.
  19. Motorbaugruppe nach Anspruch 15, wobei der Motor einen Dieselmotor umfasst und das Abgasnachbehandlungssystem eine Stickoxid-Reduktionsvorrichtung umfasst.
  20. Motorbaugruppe nach Anspruch 14, wobei der Motor einen Benzinmotor umfasst und das Abgasnachbehandlungssystem ein katalytisch aktives Element umfasst.
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