DE102009045370A1 - Internal combustion engine i.e. direct injection type diesel engine, controlling method for motor vehicle, involves carrying out combustion of particles in operating points, which lie above thresholds, under non-influence of lambda control - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dabei wird der Verbrennungsmotor, der ein Abgassystem mit einem Partikelfilter aufweist, zeitweise in einer ersten Betriebsart betrieben, in der vom Verbrennungsmotor emittierte Partikel in den Partikelfilter eingelagert werden, und zeitweise in einer zweiten Betriebsart betrieben, in der in den Partikelfilter eingelagerte Partikel bei erhöhter Abgastemperatur verbrannt werden. Die Verbrennung der Partikel erfolgt unterhalb einer Lastschwelle des Verbrennungsmotors unter dem Einfluss einer Lambdaregelung.The present invention relates to a method for controlling an internal combustion engine according to the preamble of
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein zur Durchführung des Verfahrens eingerichtetes Steuergerät, ein entsprechend programmiertes Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit einem solchen Computerprogramm, jeweils nach dem Oberbegriff des zugeordneten unabhängigen Anspruchs.Moreover, the invention relates to a set up for carrying out the method control device, a correspondingly programmed computer program and a computer program product with such a computer program, each according to the preamble of the associated independent claim.
Diese Gegenstände werden im Folgenden als per se bekannt vorausgesetzt und stellen eine Weiterentwicklung des aus der
Die
In Bezug auf Bedingungen, unter denen diese Regelung aktiv oder nicht aktiv sein soll, enthält die
Eine Regelung des Sauerstoffangebots während einer Partikelfilterregeneration ist nur dann zu aktivieren, wenn es zu unerwünscht heftig verlaufenden Verbrennungen des eingelagerten Rußes kommen könnte. In diesem Zusammenhang ist es per se bekannt, dass unerwünscht heftig verlaufende Verbrennungen des eingelagerten Rußes vor allem in Betriebszuständen des Verbrennungsmotors mit kleinen Abgasmassenströmen und hohem Sauerstoffangebot kritisch sind. Diese Verbindung ist deshalb kritisch, weil kleine Abgasmassenströme die Verweilzeit des Abgases im Partikelfilter erhöhen, was in Verbindung mit dem hohen Sauerstoffangebot zu den heftigen Reaktionen führt. Darüber hinaus kann ein kleiner Abgasmassenstrom bei exzessiver Wärmeentwicklung auch nur weniger Wärme abführen als ein größerer Abgasmassenstrom. Betriebszustände mit kleinen Abgasmassenströmen sind insbesondere der Leerlauf und der Leerlauf-nahe Teillastbereich über dem gesamten Drehzahlbereich.A regulation of the oxygen supply during a particulate filter regeneration is only to be activated if it could lead to undesirable violent burns of the stored soot. In this context, it is known per se that undesirable violent combustion of the stored soot are critical, especially in operating conditions of the internal combustion engine with small exhaust gas mass flows and high oxygen supply. This compound is critical because small exhaust gas mass flows increase the residence time of the exhaust gas in the particulate filter, which in conjunction with the high oxygen supply leads to the violent reactions. In addition, a small exhaust gas mass flow with excessive heat generation only dissipate less heat than a larger exhaust gas mass flow. Operating states with small exhaust gas mass flows are in particular the idling and the idle-close part-load range over the entire speed range.
Es ist in diesem Zusammenhang per se bekannt, eine Lambda-Regelung des Sauerstoffangebots im gesamten Drehzahlbereich eines Dieselmotors durchzuführen, die Lambdaregelung aber oberhalb einer von der Drehzahl unabhängigen Lastschwelle zu deaktivieren. Dieser per se bekannte Stand der Technik bildet den Oberbegriff des Anspruchs 1.It is known in this context per se to perform a lambda control of the oxygen supply over the entire speed range of a diesel engine, but disable the lambda control above a threshold independent of the speed threshold. This prior art known per se forms the preamble of
Physikalisch betrachtet ergibt sich die Möglichkeit der Abschaltung oberhalb der Lastschwelle aus zwei Effekten. Ein erster Effekt besteht darin, dass die Abgastemperatur mit zunehmender Last steigt. Ein zweiter Effekt besteht darin, dass die Sauerstoffkonzentration im Abgas aufgrund der mit steigender Last steigenden Kraftstoffmengen, die mit Drehmoment-bestimmenden Haupteinspritzungen zugemessen werden, abnimmt. Diese Effekte decken sich mit den Effekten von Nacheinspritzungen, die einerseits zu einer Erhöhung der Abgastemperatur und andererseits zu einer Begrenzung des Sauerstoffangebots führen sollen. Darüber hinaus wird mit dem bei höherer Last größeren Abgasmassenstrom auch mehr Wärme aus dem Partikelfilter abgeführt. Daher ist bei höherer Last auch eine höhere Sauerstoffkonzentration tolerierbar.From a physical point of view, the possibility of switching off above the load threshold results from two effects. A first effect is that the exhaust gas temperature increases with increasing load. A second effect is that the oxygen concentration in the exhaust gas decreases due to the increasing load of fuel with increasing load, which are metered with torque-determining main injections. These effects coincide with the effects of post-injections, which on the one hand should lead to an increase in the exhaust gas temperature and, on the other hand, to a limitation of the oxygen supply. In addition, with the larger exhaust gas mass flow at higher load, more heat from the Particulate filter removed. Therefore, a higher oxygen concentration is tolerable at higher load.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Von diesem per se bekannten Stand der Technik unterscheidet sich die vorliegende Erfindung in ihren Verfahrensaspekten und Vorrichtungsaspekten jeweils durch die kennzeichnenden Merkmale des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.From this prior art known per se, the present invention differs in its method aspects and device aspects in each case by the characterizing features of the respective independent claim.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Verbrennung der Partikel zusätzlich oberhalb der Lastschwelle und unterhalb einer Drehzahlschwelle unter dem Einfluss der Lambdaregelung erfolgt, und oberhalb der Lastschwelle und oberhalb der Drehzahlschwelle nicht unter dem Einfluss der Lambdaregelung erfolgt.The invention is characterized in particular by the fact that the combustion of the particles additionally takes place above the load threshold and below a speed threshold under the influence of the lambda control, and does not take place above the load threshold and above the speed threshold under the influence of the lambda control.
Im Vergleich zu dem per se bekannten Stand der Technik, bei dem eine Regeneration des Partikelfilters nur im Leerlauf unter dem Einfluss der Lambdaregelung erfolgt, treten bei der Erfindung im realen Regenerationsbetrieb wesentlich geringere HC und CO Emissionen auf.Compared to the known per se state of the art, in which a regeneration of the particulate filter takes place only at idle under the influence of lambda control occur in the invention in real regeneration significantly lower HC and CO emissions.
Die Erfindung basiert auf der folgenden Erkenntnis: Befindet sich das Fahrzeug im Regenerationsbetrieb, wird im Leerlauf zum Schutz des Partikelfilters ein Restsauerstoffgehalt im Abgas von ca. 3% (Lambda ca. 1,15) eingeregelt. Dies wird hauptsächlich mit einer starken Drosselung der Luftzufuhr und gleichzeitig mit einer hohen, Drehmoment-neutralen Zufuhr von zusätzlichem Kraftstoff erreicht. Wird nun aus dem Leerlauf heraus beschleunigt, wird die Drosselung der Luftzufuhr reduziert, um ausreichend Luft für eine Verbrennung Drehmomenterzeugender Haupteinspritzungen in den Brennräumen des Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stellen. Während die entsprechend des gestiegenen Drehmomentbedarfs gestiegenen Haupteinspritzmengen durch das Kraftstoffsystem praktisch verzögerungslos bereitgestellt werden können, reagiert das Luftsystem mit einer im Vergleich zum Kraftstoffsystem größeren Trägheit.The invention is based on the following finding: If the vehicle is in the regeneration mode, a residual oxygen content in the exhaust gas of about 3% (lambda about 1.15) is adjusted at idle to protect the particulate filter. This is achieved mainly with a strong throttling of the air supply and at the same time with a high, torque-neutral supply of additional fuel. Now, when accelerating out of idle, the throttling of the air supply is reduced to provide sufficient air for combustion of torque producing main injections in the combustion chambers of the internal combustion engine. While the increase in the main injection quantities due to the increased torque requirement can be provided virtually instantaneously by the fuel system, the air system reacts with a greater inertia than the fuel system.
Im Ergebnis kann die benötigte größere Sollluftmasse wegen der größeren Trägheit des Luftsystems nicht so schnell eingeregelt werden, wie die Drehmoment-bestimmende Kraftstoffmasse. Dadurch kommt es vorübergehend zu einer ungewollten Absenkung des Luft-Kraftstoffverhältnisses auf Werte unterhalb von Lambda = 1, also zu einem Luftmangel. Aus dem vorübergehenden Luftmangel, der je nach Beschleunigungsvorgang für eine Zeitdauer von 0,5–2 Sekunden anhält, resultieren unvollständige Verbrennungen und damit die unerwünscht erhöhten HC und/oder CO-Emissionen.As a result, due to the greater inertia of the air system, the required larger target air mass can not be controlled as fast as the torque-determining fuel mass. As a result, there is a temporary unwanted lowering of the air-fuel ratio to values below lambda = 1, so to a lack of air. The temporary lack of air, which lasts for a period of 0.5-2 seconds depending on the acceleration process, results in incomplete combustion and thus the undesirably increased HC and / or CO emissions.
Dadurch, dass die Verbrennung der Partikel nach der hier vorgestellten Erfindung zusätzlich in einem Bereich unter dem Einfluss der Lambdaregelung erfolgt, der durch seine Lage oberhalb der Lastschwelle und unterhalb einer Drehzahlschwelle charakterisiert ist, wird die Nacheinspritzung von Kraftstoff unter dem Einfluss der Lambdaregelung an das Zeitverhalten des vergleichsweise träge reagierenden Luftsystems angepasst. Im Ergebnis werden die unerwünschten Luftmangelzustände weitgehend vermieden, was zu der erwünschten Reduzierung der HC- und/oder CO-Emissionen führt. Durch die spezielle Festlegung des Bereichs, in dem die Lambdaregelung auch bei größeren Lasten nicht deaktiviert wird, auf einen unterhalb einer Drehzahlschwelle liegenden Bereich, werden diese Vorteile gerade bei für Anfahrvorgänge typischen und damit häufig vorkommenden Beschleunigungsvorgängen erzielt, die aus dem lambdageregelten Leerlauf heraus erfolgen. Damit wird insgesamt ein großer Anteil von sonst auftretenden Luftmangelzuständen beim Beschleunigungen aus dem leerlaufnahen Motorbetriebsbereich heraus vermieden.Because the combustion of the particles according to the invention presented here additionally takes place in a region under the influence of the lambda control, which is characterized by its position above the load threshold and below a speed threshold, the post-injection of fuel under the influence of the lambda control on the time behavior adapted to the comparatively sluggish air system. As a result, the undesirable air deficiency conditions are largely avoided, resulting in the desired reduction in HC and / or CO emissions. Due to the special determination of the range in which the lambda control is not deactivated, even at relatively high loads, to an area below a speed threshold range, these advantages are achieved precisely in typical start-up and thus frequently occurring acceleration processes that take place from the lambda-controlled idling out. This altogether avoids a large proportion of otherwise occurring air deficiency states when accelerating out of the idling engine operating range.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further advantages will be apparent from the dependent claims, the description and the attached figures.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Zeichnungendrawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. In each case, in schematic form:
Im Einzelnen zeigt die
Der Verbrennungsmotor
Zu der aus dem Zustrom von Luft resultierenden Füllung der Brennräume wird durch ein Kraftstoffmengenstellglied
Die aus der Verbrennung des resultierenden Kraftstoff/Luft-Gemisches der Brennraumfüllungen resultierenden Abgase werden durch das Abgassystem
Das Abgassystem weist eine vor dem Partikelfilter
In der Ausgestaltung, die in der
In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Einrichtung des Steuergeräts
Bis zum Zeitpunkt t = 59,5 s läuft der Verbrennungsmotor im Leerlauf mit etwas über 900 min–1. Der Partikelfilter
Wegen der Regeneration des Partikelfilters
Im Folgenden wird unter Bezug auf die
Ab dem Zeitpunkt t = 152 s fährt das vom Verbrennungsmotor
Der im Zusammenhang mit der
Im Ergebnis werden dadurch Luftmangelzustände verringert. In der
Die Erfindung ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Dieselmotoren von Vorteil, bei denen Regenerationen auch im Bereich niedriger Lasten und im Leerlauf mit starker Androsselung der Luftzufuhr durchgeführt werden und bei denen bei großen Nacheinspritzmengen ein niedriger Restsauerstoffgehalt zum Bauteileschutz bei thermisch kritischen Filtermaterialien erzielt werden soll. Ein Beispiel eines thermisch kritischen Filtermaterials ist zum Beispiel Cordierit.The invention is particularly advantageous in motor vehicles with diesel engines in which regenerations are also carried out in the low-load and idle with strong throttling of the air supply and in which at high Nacheinspritzmengen a low residual oxygen content for component protection in thermally critical filter materials to be achieved. An example of a thermally critical filter material is, for example, cordierite.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10333441 A1 [0003, 0004, 0005] DE 10333441 A1 [0003, 0004, 0005]
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DE200910045370 DE102009045370A1 (en) | 2009-10-06 | 2009-10-06 | Internal combustion engine i.e. direct injection type diesel engine, controlling method for motor vehicle, involves carrying out combustion of particles in operating points, which lie above thresholds, under non-influence of lambda control |
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ID=43705581
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10333441A1 (en) | 2002-07-26 | 2004-02-05 | Robert Bosch Gmbh | Control of engine exhaust particle filter regeneration, measures lambda value, assesses it, and issues signal to actuator controlling burn-off |
-
2009
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10333441A1 (en) | 2002-07-26 | 2004-02-05 | Robert Bosch Gmbh | Control of engine exhaust particle filter regeneration, measures lambda value, assesses it, and issues signal to actuator controlling burn-off |
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