DE102009044786A1 - System zum Steuern eines Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub-Aktuators eines Dieselmotors und Verfahren dafür - Google Patents

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Abstract

Ein System zum Steuern eines Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub-Aktuators eines Dieselmotors und ein Verfahren dafür stabilisieren das Abgas und verbessern die Leistung durch variable Steuerung des Hubs und der Zeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils basierend auf dem Verbrennungszustand und der Fahrabsicht. Das Verfahren kann umfassen das Erkennen einer Fahrabsicht und eines Verbrennungszustands durch Erfassen von Fahrzuständen, der Abgastemperatur an vorbestimmten Positionen einer Abgasleitung und der in dem Abgas enthaltenen NOx-Konzentration, dem Bestimmen einer Zielposition und einer Zielzeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils durch Anwenden der Fahrabsicht und des Verbrennungszustands auf eine vorbestimmte Kennfeldtabelle, das Steuern der Position und der Zeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils durch Betätigen eines CVVA, das Ermitteln des Verbrennungsdrucks in einer Verbrennungskammer sowie das Verändern der Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem Verbrennungsdruck.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldung
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2009-0052494 , welche am 12. Juni 2009 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mitaufgenommen ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dieselmotor mit einem Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub-Aktuator (CVVA = Konitnuierlich-Variabler-Ventilhub-Aktuator). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum Steuern eines Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub-Aktuators eines Dieselmotors sowie ein Verfahren dafür, womit das Abgas stabilisiert und die Leistung verbessern werden durch variables Steuern des Hubes und der Zeitsteuerung eines Einlassventils und eines Auslassventils basierend auf einem Verbrennungszustand und einem Fahrzweck.
  • Beschreibung verwandter Technik
  • Üblicherweise verbrennt ein Verbrennungsmotor ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einer Verbrennungskammer, um (Antriebs-)Leistung zu erzeugen. Eine Nockenwelle wird über einen Steuerriemen angetrieben, der mit einer Kurbelwelle verbunden ist, und Einlass- und Auslassventile werden dadurch betätigt. Luft strömt in die Verbrennungskammer, während das Einlassventil offen ist, und Gas, welches in der Verbrennungskammer verbrannt ist, wird ausgestoßen, während das Auslassventil geöffnet ist.
  • Der Hub und die Zeitsteuerung solcher Einlass- und Auslassventile sollten bevorzugt gemäß der Motordrehzahl gesteuert werden, um eine optimale Motorleistung zu erzielen.
  • Um einen optimalen Betrieb der Einlass- und Auslassventile gemäß der Motordrehzahl zu erzielen, wurde ein Nocken untersucht, welcher die Einlass- und Auslassventile betreibt, und eine Mehrzahl von Nockenformen wurde entworfen. Ferner wurde ein Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub-System (CVVL = Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub) untersucht, welches den Hub der Einlass- und Auslassventile steuert, sodass dieser gemäß der Motordrehzahl verändert werden kann.
  • Ein derartiges CVVL-System umfasst eine Antriebswelle, welche die Einlass- und Auslassventile öffnet oder schließt, einen Aktuator, welcher den Hub der Einlass- und Auslassventile steuert, und eine Steuerwelle, welche den Aktuator zusammen mit der Antriebswelle steuert, um den Hub der Einlass- und Auslassventile zu steuern.
  • Es gibt viele Techniken zum Steuern eines Drosselventils in einem Benzinmotor, um das Abgas und die Verbrennung zu steuern und um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Dagegen gibt es keine Technik zum Stabilisieren des Abgases und Verbessern der Verbrennungsleistung durch Steuerung durch ein CVVL-System beim Dieselmotor.
  • Die in diesem Abschnitt der Erfindung offenbarte Information dient lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollte nicht verstanden werden als eine Würdigung oder irgendeine Form von Vorschlag, dass diese Information den Stand der Technik bildet, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
  • Kurzerläuterung der Erfindung
  • Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind gerichtet auf das Bereitstellen eines Systems zum Steuern eines Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub-Aktuators (CVVA) eines Dieselmotors sowie auf ein Verfahrens dafür, welche vorteilhaft das Abgas stabilisieren und die Leistung des Dieselmotors, auf den der CVVA angewendet ist, verbessern als eine Konsequenz davon, dass der Hub und die Zeitsteuerung der Einlass- und der Auslassventile kontinuierlich und variabel gesteuert wird.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann ein System zum Steuern eines Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub-Aktuators (CCVA) eines Dieselmotors aufweisen: einen Fahrzustand-Detektierabschnitt, welcher Fahrzustände eines Fahrzeugs erfasst, einen Temperatur-Detektierabschnitt, welcher die Abgastemperatur an vorbestimmten Positionen einer Abgasleitung erfasst, einen Stickoxid(NOx)-Detektierabschnitt, welcher die in dem Abgas enthaltene NOx-Konzentration erfasst, einen Verbrennungsdruck-Detektierabschnitt, welcher den Verbrennungsdruck in einer Verbrennungskammer detektiert, einen Ventilposition-Detektierabschnitt, welcher die Position eines Einlassventils (oder von Einlassventilen) und eines Auslassventils (oder von Auslassventilen) erfasst, deren Hub und Zeitsteuerung kontinuierlich variiert werden, einen Steuerabschnitt, welcher basierend auf den Fahrzuständen eine Fahrabsicht und basierend auf der Abgastemperatur und der NOx-Konzentration einen Verbrennungszustand des Motors erkennt, welcher die Zielposition und die Zielzeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils gemäß der Fahrabsicht und dem Verbrennungszustand bestimmt durch Anwenden einer vorbestimmten Kennfeldtabelle und welcher die Position und die Zeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils steuert, und einen Aktuator, welcher das Einlassventil und das Auslassventil gemäß dem Steuersignal des Steuerabschnitts betätigt.
  • Der Fahrzustand-Detektierabschnitt kann aufweisen: einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, welcher die Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, einen Drehzahlsensor, welcher die Drehzahl des Dieselmotors erfasst, und einen Gaspedalsensor, welcher die Position des Gaspedals erfasst.
  • Der Temperatur-Detektierabschnitt kann aufweisen: einen ersten Temperatursensor, welcher die Temperatur des Abgases ermittelt, das einen Turbolader betätigt, einen zweiten Temperatursensor, welcher die Abgastemperatur an dem Einlass eines katalytischen Aufwärm-Umwandlers (WCC) erfasst, einen dritten Temperatursensor, welcher die Abgastemperatur an dem Einlass eines Dieselpartikelfilters (DPF) erfasst, und einen vierten Temperatursensor, welcher die Abgastemperatur an der Position erfasst, an der ein Reduktionsmittel (ins Abgas) eingebracht wird.
  • Der NOx-Detektierabschnitt kann einen ersten NOx-Sensor und einen zweiten NOx-Sensor aufweisen, welche an einem Einlass bzw. an einem Auslass einer Einheit zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) angeordnet sind.
  • Der Steuerabschnitt kann die Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem Verbrennungsdruck in der Verbrennungskammer variieren bzw. ändern, um das Abgas zu stabilisieren, wenn die Position und die Zeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils variabel gesteuert werden.
  • Der Steuerabschnitt kann die Öffnungs-Zeitsteuerung des Einlassventils als gleichbleibend steuern (gleichbleibender Öffnungszeitpunkt) und kann die Schließ-Zeitsteuerung des Einlassventils verzögert steuern (verzögerter Schließzeitpunkt), um das Abgas zu stabilisieren und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
  • Der Steuerabschnitt kann die Öffnungs-Zeitsteuerung (Öffnungszeitpunkt) des Auslassventils vorgerückt steuern, um die Abgastemperatur zu erhöhen, um die Zeit zur Aktivierung des WCC, des DPF und der SCR-Einheit zu reduzieren und um das Drehmomentansprechverhalten zu verbessern.
  • Der Steuerabschnitt kann die Öffnungszeitsteuerung (Öffnungszeitpunkt) des Auslassventils verzögert steuern, um ein Expansionsverhältnis der Verbrennungskammer zu erhöhen.
  • Der Steuerabschnitt kann die Schließzeitsteuerung (Schließzeitpunkt) des Abgasventils vorgerückt steuern, um die Kaltstartfähigkeit zu verbessern.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann ein Verfahren zum Steuern eines Systems für einen Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub-Aktuators (CCVA) eines Dieselmotors aufweisen: Erkennen einer Fahrabsicht und des Verbrennungszustands durch Erfassen der Fahrzustände, der Abgastemperatur an vorbestimmten Positionen der Abgasleitung sowie der NOx-Konzentration, welche in dem Abgas enthalten ist, Bestimmen der Zielposition und der Zielzeitsteuerung des Einlassventils (oder der Einlassventile) und des Auslassventils (oder der Auslassventile) durch Anwenden der Fahrabsicht und des Verbrennungszustands auf eine vorbestimmte Kennfeldtabelle, Steuern der Position und der Zeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils durch Betätigen des CVVA, Erfassen des Verbrennungsdrucks in der Verbrennungskammer, wenn die gegenwärtige Einlassventilposition und die gegenwärtige Auslassventilposition der jeweiligen Zielposition entspricht, und Modifizieren bzw. Variieren der Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem erfassten Verbrennungsdrucks.
  • Die Fahrzustände können eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Motordrehzahl und eine Gaspedalposition umfassen.
  • Die Abgastemperatur kann erfasst werden am Einlass eines Turboladers, am Einlass eines katalytischen Aufwärm-Umwandlers (WCC), am Einlass eines DPF (Dieselpartikelfilter) und an einer Position, an der ein Reduktionsmittel eingebracht wird.
  • Das Steuern der Zeitsteuerung des Einlassventils und des Abgasventils kann aufweisen: Steuern der Öffnungszeitsteuerung (Öffnungszeitpunkt) des Einlassventils als gleichbleibend und der Schließzeitsteuerung (Schließzeitpunkt) des Einlassventils als verzögert, um das Abgas zu stabilisieren und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern, Steuern der Öffnungszeitsteuerung (Öffnungszeitpunkt) des Auslassventils als vorgerückt, um die Abgastemperatur zu erhöhen, um eine Zeitspanne zu reduzieren, welche zur Aktivierung von Katalysatoren benötigt wird, und um das Drehmomentansprechverhalten zu verbessern, Steuern der Öffnungszeitsteuerung (Öffnungszeitpunkt) des Auslassventils als verzögert, um das Expansionsverhältnis der Verbrennungskammer zu erhöhen, und Steuern der Schließzeitsteuerung (Schließzeitpunkt) des Auslassventils, um die Kaltstartfähigkeit zu verbessern.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche ersichtlich sind aus und im Detail dargelegt sind in der angehängten Zeichnung, welche hierin mit aufgenommen ist, und der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Dieselmotors, auf den ein System zum Steuern eines CVVA gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, welches ein System zeigt zum Steuern eines CVVA eines Dieselmotors gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines CVVA eines Dieselmotors gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein Diagramm, welches Steuerpositionen eines Einlass- und Abgasventils gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Es ist verständlich, dass die angehängte Zeichnung nicht notwendigerweise maßstabsgetreu ist, sondern eine etwas vereinfachte Wiedergabe von verschiedenen Merkmalen darstellt, welche illustrativ sind für grundlegende Prinzipien der Erfindung. Die spezifischen Designmerkmale der vorliegenden Erfindung wie sie hierin offenbart ist, umfassend zum Beispiel spezifische Dimensionen, Orientierungen, Anordnungen und Formen werden zum Teil durch die im Besonderen beabsichtigte Anwendung und Verwendungsumgebung bestimmt.
  • In den verschiedenen Figuren der Zeichnung beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Im Folgenden wird im Detail Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in der angehängten Zeichnung veranschaulicht sind und unten beschrieben sind. Während die Erfindung in Verbindung mit als Beispiel dienenden Ausführungsformen beschrieben wird, ist es verständlich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu dienen soll, die Erfindung auf diese als Beispiel dienenden Ausführungsformen zu beschränken. Vielmehr soll die Erfindung nicht nur die als Beispiel dienenden Ausführungsformen abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche von dem Geist und dem Umfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert wird, umfasst sein können.
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Dieselmotors, auf den ein System zum Steuern eines CVVA gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt ist.
  • Wie in 1 gezeigt weist ein Dieselmotor einen (Verbrennungs-)Motor 200, eine Abgasleitung 250, einen Turbolader 210, einen katalytischen Aufwärm-Umwandler (WCC = katalytischer Aufwärm-Umwandler) 220, einen Dieselpartikelfilter (DPF) 230, ein Dossiermodul 260 und eine Einheit zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR = selektive katalytische Reduktion) 240 auf.
  • Der Motor 200 verbrennt ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, in dem Kraftstoff und Luft miteinander vermischt sind, um chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Der Motor 200 ist mit einem Einlasskrümmer 202 verbunden, um die Luft in einer Verbrennungskammer 206 aufzunehmen, und ist ferner mit einem Auslasskrümmer 204 verbunden, sodass das in dem Verbrennungsprozess erzeugte Abgas in dem Abgaskrümmer 204 gesammelt wird und nach außen ausgelassen wird. Ein Injektor 208 ist in der Verbrennungskammer 206 montiert, um Kraftstoff in die Verbrennungskammer 206 einzuspritzen.
  • Die Abgasleitung 250 ist mit dem Abgaskrümmer 204 verbunden, um das Abgas in die Fahrzeugumgebung auszulassen. Der Turbolader 210, der WCC 220, der DPF 230, das Dosiermodul 260 und die SCR 240 sind der Reihe nach an der Abgasleitung 250 angebracht.
  • Der Turbolader 210 versetzt eine Turbine in Drehbewegung durch Verwenden von Abgasenergie, um die Luftmenge zu erhöhen, welche in die Verbrennungskammer 206 eingesaugt wird.
  • Der WCC 220 ist stromabwärts des Turboladers 210 montiert und oxidiert Kohlenwasserstoff (HC = Kohlenwasserstoff) und Kohlenstoffmonoxid (CO), welche in dem Abgas enthalten sind, zu Kohlenstoffdioxid (CO2).
  • Der DPF 230 ist stromabwärts des WCC 220 montiert und fängt Feinstaub (PM = Feinstaub), der in dem Abgas enthalten ist.
  • Das Dossiermodul 260 ist zwischen dem DPF 230 und der SCR 240 montiert und dosiert (bringt ein) ein Reduktionsmittel in die Abgasleitung 250. Üblicherweise wird Harnstoff als das Reduktionsmittel verwendet.
  • Die SCR 240 reduziert Stickoxid (NOx), welches in dem Abgas enthalten ist, zu Stickstoffgas (N2) durch Verwenden des Reduktionsmittels, welches von dem Dossiermodul 260 dosiert bzw. eingebracht wird.
  • Darüber hinaus ist eine Mehrzahl von Sensoren 21, 22, 23, 24, 31 und 32 zum Detektieren von Fahrzuständen des Fahrzeugs an der Abgasleitung 250 montiert, welche im Detail beschrieben werden.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, welches ein System zum Steuern eines CVVA eines Dieselmotors gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Ein System zum Steuern eines Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub-Aktuators (CVVA) eines Dieselmotors gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Fahrzustand-Detektierabschnitt 10, einen Temperatur-Detektierabschnitt 20, einen NOx-Detektierabschnitt 30, einen Verbrennungsdruck-Detektierabschnitt 40, einen Ventilposition-Detektierabschnitt 50, einen Steuerabschnitt 60 und einen Aktuator bzw. ein Betätigungselement oder Stellglied 70.
  • Der Fahrzustand-Detektierabschnitt 10 detektiert bzw. erfasst alle Fahrzustände, zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl, eine Position des Gaspedals usw., wenn das Dieselfahrzeug gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gefahren wird, und übermittelt den Fahrzuständen entsprechende Informationen an den Steuerabschnitt 60.
  • Der Fahrzustand-Detektierabschnitt 10 weist auf einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 11, welcher die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt durch Ermitteln der Drehzahl einer Ausgangswelle eines Getriebes, einen Drehzahlsensor 12, welcher die Motordrehzahl ermittelt durch Erfassen der Drehzahl der Kurbelwelle, und einen Gaspedalsensor 13, welcher die Position des Gaspedals erfasst, das durch den Fahrer betrieben wird.
  • Der Temperatur-Detektierabschnitt 20 detektiert die Abgastemperatur an vorbestimmten Stellen der Abgasleitung 250 und übermittelt eine entsprechende Information an den Steuerabschnitt 60.
  • Der Temperatur-Detektierabschnitt 20 weist auf einen ersten Temperatursensor 21, welcher die Abgastemperatur am Einlass des Turboladers 220 erfasst, einen zweiten Temperatursensor 22, welcher die Abgastemperatur am Einlass des WCC 220 erfasst, einen dritten Temperatursensor 23, welcher die Abgastemperatur am Einlass des DPF 230 erfasst, welcher Feinstaub fängt und (Abgas) reinigt, sowie einen vierten Temperatursensor 24, welcher die Abgastemperatur am Einlass der SCR 240 erfasst, wo das Reduktionsmittel eindosiert bzw. eingebracht wird.
  • Der NOx-Detektierabschnitt 30 ermittelt die NOx-Konzentration, welche in dem Abgas enthalten ist, und übermittelt eine entsprechende Information an den Steuerabschnitt 60.
  • Der NOx-Detektierabschnitt 30 weist auf einen ersten NOx-Sensor 31, welcher die in dem Abgas enthaltene NOx-Konzentration an dem Einlass der SCR 240 erfasst, sowie einen zweiten NOx-Sensor 32 auf, welcher die in dem Abgas enthaltene NOx-Konzentration an dem Auslass der SCR 240 erfasst.
  • Der Verbrennungsdruck-Detektierabschnitt 40 ist nahe einer Glühkerze angeordnet und erfasst den Verbrennungsdruck von jeder Verbrennungskammer 206 und übermittelt ein entsprechendes Signal an den Steuerabschnitt 60.
  • Der Ventilposition-Detektierabschnitt 50 erfasst die Positionen des Einlass- und des Auslassventils (oder Einlass- und Auslassventile), deren Hub und Zeitsteuerung durch den Betrieb des Aktuators (zum Beispiel des CVVA) kontinuierlich verändert bzw. variiert werden, und übermittelt eine entsprechende Information an den Steuerabschnitt 60.
  • Der Steuerabschnitt 60 erkennt eine Fahrabsicht bzw. einen Fahrzweck basierend auf dem Fahrzustand bzw. den Fahrbedingungen des Fahrzeugs und erkennt ferner einen Verbrennungszustand des Motors 200 basierend auf der Abgastemperatur, welche an den vorbestimmten Stellen der Abgasleitung 250 ermittelt wurde, und auf Basis der in dem Abgas enthaltenen NOx-Konzentration. Der Steuerabschnitt 60 bestimmt eine Ziel(oder Soll)-Position und eine Ziel(oder Soll)-Zeitsteuerung des Einlass- und des Auslassventils durch Anwenden der Fahrabsicht und des Verbrennungszustands auf eine vorbestimmte Kennfeldtabelle und steuert den Aktuator 70, um die Position und Zeitsteuerung des Einlass- und des Auslassventils zu steuern.
  • Darüber hinaus verändert der Steuerabschnitt 60 in dem Zustand des Steuerns der Position und der Zeitsteuerung des Einlass- und des Auslassventils die Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem Verbrennungsdruck von jeder Verbrennungskammer 206, um das Abgas zu stabilisieren und die Motorleistung zu verbessern.
  • Bei der Steuerung der Position und der Zeitsteuerung des Einlass- und des Auslassventils steuert der Steuerabschnitt 60 die Öffnungszeitsteuerung (Öffnungszeitpunkt) des Einlassventils auf gleichbleibend und steuert die Schließzeitsteuerung (Schließzeitpunkt) des Einlassventils auf vorgerückt oder auf verzögert. Darüber hinaus steuert der Steuerabschnitt 60 die Öffnungs- und Schließ-Zeitsteuerung (Öffnungs- und Schließzeitpunkt) des Auslassventils auf vorgerückt oder auf verzögert.
  • Der Aktuator 70 betätigt den CVVL (Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub) durch Steuern eines hydraulischen Drucks oder eines Motors (z. B. Elektromotors) gemäß Steuersignalen, welche von dem Steuerabschnitt 60 empfangen werden, um die Position und die Zeitsteuerung des Einlass- und des Auslassventils zu steuern.
  • Gemäß der als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Position und die Zeitsteuerung des Einlass- und des Auslassventils durch die Steuerung des CVVA variabel gesteuert, und eine detaillierte Beschreibung davon wird im Folgenden gegeben.
  • Wenn das Dieselmotorfahrzeug gemäß der als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gefahren wird, empfängt der Steuerabschnitt 60 die Fahrzustände bzw. Fahrbedingungen, umfassend die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl und die Position des Gaspedals, von dem Fahrzustand-Detektierabschnitt 10 im Schritt S101 in 3, und empfängt im Schritt S102 die Temperatur des dem Turbolader 210 zugeführten Abgases, die Abgastemperatur am Einlass des WCC 220, die Abgastemperatur am Einlass des DPF 230 und die Abgastemperatur am Einlass der SCR 240 von den Sensoren des Temperatur-Detektierabschnitts 20, welche an vorbestimmten Positionen der Abgasleitung 250 montiert sind, und empfängt im Schritt S103 von dem NOx-Detektierabschnitt 30 die NOx-Konzentration, welche in dem Abgas enthalten ist, das der SCR 240 zugeführt wird, sowie die NOx-Konzentration, welche in dem Abgas enthalten ist, welches durch die SCR 240 hindurchpassiert ist. Anschließend erkennt der Steuerabschnitt 60 die Fahrabsicht basierend auf den Fahrzuständen/Fahrbedingungen und erkennt den Verbrennungszustand basierend auf der Temperatur und der NOx-Konzentration des Abgases. Anschließend wendet der Steuerabschnitt 60 im Schritt S104 die Fahrabsicht und den Verbrennungszustand auf die vorbestimmte Kennfeldtabelle an (aus welcher der Steuerabschnitt entsprechend der Fahrabsicht und dem Verbrennungszustand Daten erhält), berechnet im Schritt S105 die Zielposition bzw. Sollposition des Einlassventils und des Auslassventils und bestimmt im Schritt S106 die Öffnungs- und Schließ-Zeitsteuerung (Öffnungs- und Schließ-Zeitpunkt) des Einlassventils und des Auslassventils.
  • Wie oben beschrieben wurde steuert der Steuerabschnitt 60 den Aktuator 70, sodass dieser die Position und die Zeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils im Schritt S107 variabel steuert, wenn die Zielposition und die Zielzeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils bestimmt sind.
  • Wenn die Position und die Zeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils wie oben beschrieben variabel gesteuert werden, erfasst der Ventilposition-Detektierabschnitt 50 die Position des Einlassventils und des Auslassventils im Schritt S108, und der Steuerabschnitt 60 ermittelt im Schritt S109, ob eine Zielpositionssteuerung normal gesteuert ist bzw. abläuft.
  • Wenn die Zielpositionssteuerung im Schritt S109 nicht normal abläuft, kehrt das Verfahren gemäß der als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Schritt S105 zurück und die variable Steuerung der Einlassventilposition und der Auslassventilposition wird kontinuierlich durchgeführt durch Verändern der Einlassventilposition und der Auslassventilposition.
  • Wenn die Zielpositionssteuerung im Schritt S109 normal gesteuert ist bzw. abläuft, erfasst der Verbrennungsdruck-Detektierabschnitt 40, welcher nahe der Glühkerze von jeder Verbrennungskammer 206 angeordnet ist, den Verbrennungsdruck von jeder Verbrennungskammer 206 im Schritt S110, und im Schritt S111 verändert der Steuerabschnitt 60 die Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem Verbrennungsdruck. Folglich wird im Schritt S112 die NOx-Konzentration minimiert und das Abgas stabilisiert.
  • Die Position und die Zeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils werden durch die Steuerung bzw. den Betrieb des Aktuators 70 gemäß der Steuerung durch den Steuerabschnitt 60 von 21 zu 25 variiert, wie dies in 4 gezeigt ist. Insbesondere ist die Öffnungszeitsteuerung (Öffnungszeitpunkt) des Einlassventils gleichbleibend (fix) und die Schließzeitsteuerung (Schließzeitpunkt) des Einlassventils wird verzögert, um das Abgas zu stabilisieren und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
  • Darüber hinaus ist/wird die Öffnungszeitsteuerung (Öffnungszeitpunkt) des Auslassventils vorgerückt, um die Temperatur des Abgases zu erhöhen, um die Zeit zu reduzieren, welche zum Aktivieren der Katalysatoren erforderlich ist, und um das Drehmomentansprechverhalten zu verbessern, und die Öffnungszeitsteuerung (Öffnungszeitpunkt) des Auslassventils ist/wird verzögert, um das Expansionsverhältnis der Verbrennungskammer 206 und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Ferner ist/wird die Schließzeitsteuerung (Schließzeitpunkt) des Auslassventils vorgerückt, um die Kaltstartfähigkeit zu verbessern.
  • Gemäß einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Motorleistung verbessert werden und das Abgas stabilisiert werden durch eine variable Steuerung eines CVVA gemäß Fahrzuständen und einer Fahrabsicht des Fahrers.
  • Die vorhergehende Beschreibung von spezifischen als Beispiel dienenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde präsentiert zum Zwecke der Illustration und Beschreibung. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen beschränken, und selbstverständlich sind im Lichte der obigen Lehre viele Modifikationen und Variationen möglich. Die als Beispiel dienenden Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um hierdurch Fachleuten zu ermöglichen, verschiedene als Beispiel dienende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen davon herzustellen und zu verwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hieran angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - KR 10-2009-0052494 [0001]

Claims (17)

  1. System zum Steuern eines Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub-Aktuators (CCVA) eines Dieselmotors, aufweisend: einen Fahrzustand-Detektierabschnitt (10), welcher Fahrzustände eines Fahrzeugs erfasst, einen Temperatur-Detektierabschnitt (20), welcher die Abgastemperatur an vorbestimmten Positionen einer Abgasleitung erfasst, einen Stickoxid(NOx)-Detektierabschnitt (30), welcher die in dem Abgas enthaltene NOx-Konzentration erfasst, einen Verbrennungsdruck-Detektierabschnitt (40), welcher den Verbrennungsdruck in einer Verbrennungskammer erfasst, einen Ventilpositions-Detektierabschnitt (50), welcher die Position eines Einlassventils und die Position eines Auslassventils, deren Hub und Zeitsteuerung kontinuierlich variiert werden, erfasst, einen Steuerabschnitt (60), welcher basierend auf den Fahrzuständen eine Fahrabsicht und basierend auf der Abgastemperatur und der NOx-Konzentration einen Verbrennungszustand erkennt, welcher die Zielposition und die Zielzeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils gemäß der Fahrabsicht und dem Verbrennungszustand durch Anwenden einer vorbestimmten Kennfeldtabelle bestimmt und welcher die Position und die Zeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils variabel steuert und einen Aktuator (70), welcher das Einlassventil und das Auslassventil gemäß dem Steuersignal des Steuerabschnitts (60) betätigt.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der Fahrzustand-Detektierabschnitt (10) aufweist: einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (11), welcher die Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, einen Drehzahlsensor (12), welcher die Drehzahl des Dieselmotors erfasst, und einen Gaspedalsensor (13), welcher die Position des Gaspedals erfasst.
  3. System nach Anspruch 1, wobei der Temperatur-Detektierabschnitt (20) aufweist: einen ersten Temperatursensor (21), welcher die Temperatur des Abgases erfasst, das einen Turbolader betätigt, einen zweiten Temperatursensor (22), welcher die Abgastemperatur am Einlass eines katalytischen Aufwärm-Umwandlers (WCC) ermittelt, einen dritten Temperatursensor (23), welcher die Abgastemperatur am Einlass eines Dieselpartikelfilters (DPF) ermittelt, und einen vierten Temperatursensor (24), welcher die Abgastemperatur an der Position ermittelt, an der ein Reduktionsmittel eingebracht wird.
  4. System nach Anspruch 1, wobei der NOx-Detektierabschnitt (30) einen ersten NOx-Sensor (31), angeordnet am Einlass einer Einheit zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), und einen zweiten NOx-Sensor (32), angeordnet am Auslass der Einheit zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), aufweist.
  5. System nach Anspruch 1, wobei der Steuerabschnitt (60) die Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem Verbrennungsdruck in der Verbrennungskammer verändert, um das Abgas zu stabilisieren, zum Zeitpunkt wenn die Position und die Zeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils variabel gesteuert werden.
  6. System nach Anspruch 1, wobei der Steuerabschnitt die Öffnungszeitsteuerung des Einlassventils auf gleichbleibend steuert und die Schließzeitsteuerung des Einlassventils auf verzögert steuert, um das Abgas zu stabilisieren und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
  7. System nach Anspruch 1, wobei der Steuerabschnitt die Öffnungszeitsteuerung des Auslassventils auf vorgerückt steuert, um die Abgastemperatur zu erhöhen, um die Zeit zu reduzieren, welche zur Aktivierung des WCC, des DPF und der SCR-Einheit benötigt wird, und um das Drehmomentansprechverhalten zu verbessern.
  8. System nach Anspruch 1, wobei der Steuerabschnitt die Öffnungszeitsteuerung des Auslassventils auf verzögert steuert, um ein Expansionsverhältnis der Verbrennungskammer zu erhöhen.
  9. System nach Anspruch 1, wobei der Steuerabschnitt die Schließzeitsteuerung des Auslassventils auf vorgerückt steuert, um die Kaltstartfähigkeit zu verbessern.
  10. Verfahren zum Steuern des Systems für den Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub-Aktuator (CCVA) nach Anspruch 1, aufweisend: Erkennen der Fahrabsicht und des Verbrennungszustands durch Erfassen der Fahrzustände, der Abgastemperatur an vorbestimmten Positionen der Abgasleitung sowie der NOx-Konzentration, welche in dem Abgas enthalten ist, Bestimmen der Zielposition und Zielzeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils durch Anwenden der Fahrabsicht und des Verbrennungszustands auf eine vorbestimmte Kennfeldtabelle, Steuern der Position und der Zeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils durch Betätigen des CVVA, Erfassen des Verbrennungsdrucks in der Verbrennungskammer, wenn die gegenwärtige Einlassventilposition und die gegenwärtige Auslassventilposition der jeweiligen Zielposition entspricht, und Modifizieren der Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem erfassten Verbrennungsdruck.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Fahrzustände eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Motordrehzahl und eine Gaspedalposition umfassen.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Abgastemperatur am Einlass eines Turboladers, am Einlass eines katalytischen Aufwärm-Umwandlers (WCC), am Einlass eines DPF (Dieselpartikelfilters) und an einer Position ermittelt wird, an der ein Reduktionsmittel eingebracht wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Steuern der Zeitsteuerung des Einlassventils und des Abgasventils aufweist: Steuern der Öffnungszeitsteuerung des Einlassventils auf gleichbleibend und der Schließzeitsteuerung des Einlassventils auf verzögert, um das Abgas zu stabilisieren und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Steuern der Öffnungszeitsteuerung des Auslassventils auf vorgerückt, um die Abgastemperatur zu erhöhen, um eine Zeitspanne zu reduzieren, welche zur Aktivierung der Katalysatoren benötigt wird, und um das Drehmomentansprechverhalten zu verbessern, Steuerung der Öffnungszeitsteuerung des Auslassventils auf verzögert, um das Expansionsverhältnis der Verbrennungskammer zu erhöhen, und Steuerung der Schließzeitsteuerung des Auslassventils auf vorgerückt, um die Kaltstartfähigkeit zu verbessern.
  14. Verfahren zum Steuern eines Systems für einen Kontinuierlich-Variabler-Ventilhub-Aktuator (CVVA) eines Dieselmotors, aufweisend: Erkennen der Fahrabsicht und des Verbrennungszustands durch Erfassen von Fahrzuständen, der Abgastemperatur an vorbestimmten Positionen einer Abgasleitung und der in dem Abgas enthaltenen Stickoxid (NOx)-Konzentration, Bestimmen der Zielposition und der Zielzeitsteuerung eines Einlassventils und eines Auslassventils durch Anwenden der Fahrabsicht und des Verbrennungszustands auf eine vorbestimmte Kennfeldtabelle, Steuern der Position und der Zeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils durch Betätigen des CVVA, Erfassen des Verbrennungsdrucks in einer Verbrennungskammer, wenn die gegenwärtige Einlassventilposition und die gegenwärtige Auslassventilposition der jeweiligen Zielposition entsprechen, Modifizieren der Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem ermittelten Verbrennungsdruck.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Fahrzustände eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Motordrehzahl und eine Gaspedalposition aufweisen.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Abgastemperatur am Einlass eines Turboladers, am Einlass eines katalytischen Aufwärm-Umwandlers (WCC), am Einlass eines DPF (Dieselpartikelfilters) und an einer Position ermittelt werden, an der ein Reduktionsmittel eindosiert wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Steuern der Zeitsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils aufweist: Steuern der Öffnungszeitsteuerung des Einlassventils auf gleichbleibend und der Schließzeitsteuerung des Einlassventils auf verzögert, um das Abgas zu stabilisieren und um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern, Steuern der Öffnungszeitsteuerung des Auslassventils auf vorgerückt, um die Temperatur des Abgases zu erhöhen, um eine Zeitspanne zu reduzieren, welche zur Aktivierung der Katalysatoren erforderlich ist, und um das Drehmomentansprechverhalten zu verbessern, Steuern der Öffnungszeitsteuerung des Auslassventils auf verzögert, um das Expansionsverhältnis der Verbrennungskammer zu erhöhen, und Steuern der Schließzeitsteuerung des Auslassventils auf vorgerückt, um die Kaltstartfähigkeit zu verbessern.
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