DE102010042442A1

DE102010042442A1 - Abgasrückführungssystem mit einem NOx-Sensor

Info

Publication number: DE102010042442A1
Application number: DE102010042442A
Authority: DE
Inventors: Dave Charles Toledo Weber; Michiel J. van Ann Arbor Nieuwstadt; Daniel Joseph 48187 Canton Styles; Daniel Joseph Commerce Rinkevich
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2011-05-05
Also published as: CN102052166A; US8931461B2; CN102052166B; US8707935B2; US20110094482A1; US20140223890A1

Abstract

Es werden verschiedene Systeme und Verfahren beschrieben um ein Motorsystem mit einem an ein Abgasrückführungssystem in einem Motorfahrzeug gekoppelten Sensor zu betreiben. Ein beispielhaftes Verfahren umfasst: während eines ersten Arbeitszustands: Lenken von mindestens etwas Abgas von einem Auspuff des Motors durch das Abgasrückführungssystem und an dem Sensor vorbei zu einem Einlass des Motors und während eines zweiten Arbeitszustands: Lenken von mindestens etwas Frischluft durch das Abgasrückführungssystem und an dem Sensor vorbei.

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemeinen einen Motor mit einem an ein Abgasrückführungssystem gekoppelten NO_x-Sensor.
Allgemeiner Stand der Technik und Kurze Darstellung der Erfindung
Wenn neue Offsetwerte von Abgassensoren wie etwa NO_x-Sensoren bestimmt werden können um den Sensor zu kalibrieren, sodass präzise Messungen von Abgasbestandteilen erhalten werden können. Mit der Zeit jedoch können die Sensorparameter driften, was zu einem Messfehler führt. Beispielsweise können ein Offset und/oder eine Steigung, die zum Definieren einer linearen Transformation von einer Sensorausgabe zu einem gemessenen Parameter verwendete Kalibrierungsparameter sind, während des Sensorbetriebs driften. Somit können periodische Aktualisierungen der Sensorparameter, einschließlich Sensoroffset, während der Lebensdauer des Sensors verwendet werden, wenn Gase aus bekannten NO_x und/oder Ammoniak (NH₃) über den Sensor geschickt werden, um die Aktualisierung zu ermöglichen.
Bei einem Ansatz wird der Sensor im Motorauspuff angebracht. Das US-Patent 6,311,480 beschreibt detailliert einen Prozess zum Ausnullen des Offsets eines NO_x-Signals entweder während eines Kraftstoffabschaltens bei Geschwindigkeitsverzögerung oder während eines Magerbetriebs bei geringer Last. Die Gelegenheiten zum Durchlassen von Gasen mit bekannten Bestandteilskonzentrationen können jedoch beschränkt sein. Eine derartige erwähnte Gelegenheit ist beispielsweise während der Kraftstoffabschaltung bei Geschwindigkeitsverzögerung (DFSO – Deceleration Fuel Shut-Off), wenn das Abgas im Wesentlichen aus Umgebungsluft besteht. Falls sich der Sensor hinter einem NO_x-Speicherkatalysator befindet, gibt es jedoch eine Möglichkeit, das NO_x den Katalysator in dem Abgasstrom verlassen kann. Weiterhin kann der Sensor gegenüber anderen, in dem Abgasstrom vorliegenden Gasen wie etwa Ammoniak querempfindlich sein. Als solches kann es schwierig sein, einen genauen NO_x-Offset selbst während DFSO zu bestimmen, was im Laufe der Zeit zu einer Zunahme von NO_x-Emissionen führen kann. Eine weitere Gelegenheit zum Durchlassen von Gasen mit bekannten Bestandteilskonzentrationen ist beispielsweise beim Magerbetrieb des Motors oder mit geringer Last. Während eines derartigen Betriebs jedoch gibt es ein Risiko von Durchbruchs- und Abgasbestandteilskonzentrationen (wie etwa NO_x und NH₃), das höher ist als angenommen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die obigen Probleme erkannt und sich einen Ansatz ausgedacht, um sie mindestens teilweise zu behandeln. Somit wird ein Verfahren zum Betreiben eines Motorsystems mit einem an ein Abgasrückführungssystem eines Motors in einem Motorfahrzeug gekoppelten NO_x-Sensor offenbart. Das Verfahren umfasst: Während eines ersten Arbeitszustands: Lenken von mindestens etwas Abgas von einem Auspuff des Motors durch das Abgasrückführungssystem und an dem NO_x-Sensor vorbei zu einem Einlass des Motors und während eines zweiten Arbeitszustands: Lenken von mindestens etwas Frischluft durch das Abgasrückführungssystem und an dem NO_x-Sensor vorbei.
Auf diese Weise kann der Sensor während des ersten Arbeitszustands den Betrieb, wie etwa NO_x-Konzentrationen, präziser messen, da der Sensor nur einen Teil des Gesamtabgasstroms erhält. Weiterhin kann während des zweiten Zustands ein präziser Offset wie etwa ein NO_x-Offset des Sensors generiert werden, während der Motor weiterhin eine Verbrennung ausführen kann.
Bei einem spezifischen Beispiel kann ein Niederdruck-AGR-System so konfiguriert sein, dass es einen Bypass aufweist, der ein AGR-Spülventil enthält, wobei der Bypass an einem Ende an die AGR-Passage und an seinem anderen Ende an den Ansaugkrümmer hinter einem Verdichter eines an den Motor gekoppelten Turboladers gekoppelt ist. Während des zweiten Arbeitszustands, wenn der von dem Verdichter gelieferte Ladedruck größer ist als ein aktueller Abgasdruck, kann das AGR-Spülventil positioniert sein, Frischluft aus dem Einlasskrümmer in die AGR-Passage eintreten zu lassen. Wegen der Druckdifferenz kann die Luftstromrichtung in der AGR-Passage während des zweiten Arbeitszustands umgekehrt werden und folglich kann ein AGR-Kühler von einer Ansammlung gereinigt werden. Zusätzlich kann ein Offset des Sensors generiert werden, wenn Frischluft von dem Ansaugkrümmer an dem Sensor vorbei in den Abgaskrümmer strömt.
Es ist zu verstehen, dass die obige kurze Darstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten anzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll nicht wesentliche oder Schlüsselmerkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Schutzbereich ausschließlich durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Weiterhin ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die etwaige oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnten Nachteile lösen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Schemadiagramm eines Motors mit einem Abgasrückführungssystem einschließlich eines Ventil-Bypass in einem ersten Arbeitszustand.
2 zeigt ein Schemadiagramm des Motors mit dem Abgasrückführungssystem von 1 in einem zweiten Arbeitszustand.
3 zeigt ein Schemadiagramm eines Motors mit einem Abgasrückführungssystem einschließlich eines zur Atmosphäre offenen Bypass in einem ersten Arbeitszustand.
4 zeigt ein Schemadiagramm des Motors mit dem Abgasrückführungssystem von 3 in einem zweiten Arbeitszustand.
5 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Routine zum Schätzen einer NO_x-Konzentration darstellt.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Routine zum Schätzen einer NO_x-Konzentration darstellt.
7 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine für ein Abgasrückführungssystem während eines Motorstarts darstellt.
8 zeigt ein Schemadiagramm eines „T”-Stücks.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Motorsystems mit einem Sensor, wie etwa einem NO_x-Sensor, der an ein Abgasrückführungssystem (AGR) in einem Motorfahrzeug gekoppelt ist. Das Steuersystem kann konfiguriert sein, durch das AGR-System und an dem Sensor vorbei strömende Luft zu steuern und/oder zu lenken, um Charakteristika wie etwa Kalibrierungssteigung und/oder Offset des Sensors zu identifizieren. Während anderer Arbeitszustände misst der Sensor Parameter des von dem Motorauspuff zu dem Motoreinlass gelenkten Abgases und kann diese Messung mit Zuständen des Motorabgases von den Zylindern des Motors korrelieren. Auf diese Weise kann der Motorbetrieb als Reaktion auf den NO_x-Sensor gesteuert werden, während Aktualisierungen am NO_x-Sensor im Betrieb möglich sind. Weiterhin ist bei einigen Ausführungsformen das Aktualisieren des Sensors nicht von spezifischen Arbeitszuständen abhängig, und der Sensor kann, wie gewünscht, periodisch durch einen Fahrzyklus aktualisiert werden, selbst während eine Verbrennung ausgeführt wird.
1–4 zeigen Schemadiagramme eines Fahrzeugsystems 6. Das Fahrzeugsystem 6 enthält einen Motor 10, der in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann, wobei der Motor 10 mehrere Zylinder 30 aufweist. Der Motor 10 kann mindestens teilweise von einem einen Controller 12 enthaltenden Steuersystem 14 und durch Eingabe von einem Fahrzeugbediener über eine Eingabeeinrichtung (in 1–4 nicht gezeigt) gesteuert werden. Das Fahrzeugsystem 6 enthält eine Abgaspassage 48, die schließlich zu einem Endrohr (in 1–4 nicht gezeigt) führt, das schließlich Abgas in die Atmosphäre lenkt. Wie unten ausführlicher beschrieben, kann die Abgaspassage 48 des Fahrzeugsystems 6 eine oder mehrere Abgasreinigungseinrichtungen enthalten.
Das Fahrzeugsystem 6 kann weiterhin ein Steuersystem 14 enthalten. Das Steuersystem 14 ist so gezeigt, dass es Informationen von mehreren Sensoren empfängt (von denen hier verschiedene Beispiele beschrieben sind) und Steuersignale an mehrere Aktuatoren 81 sendet (von denen hier verschiedene Beispiele beschrieben sind). Als ein Beispiel kann zu den Sensoren 16 ein in der Abgasrückführungspassage 50 angeordneter Abgassensor 26 zählen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Abgassensor 26 ein NO_x-Sensor zum Messen einer Menge an NO_x in dem Abgas sein. Bei anderen Ausführungsformen kann der Abgassensor beispielsweise ein Sauerstoffsensor oder ein Ammoniaksensor sein. Zusätzlich können andere Sensoren wie etwa Druck-, Temperatur-, Luft-Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren an verschiedene Orte im Fahrzeugsystem 6 gekoppelt sein. Als ein weiteres Beispiel können die Aktuatoren Aktuatoren für Kraftstoffeinspritzventile (nicht gezeigt), Steuerventile 52, 54, 80 und 56 und eine Drosselklappe (nicht gezeigt) enthalten.
Das Steuersystem 14 kann einen Controller 12 enthalten. Der Controller 12 kann ein Mikrocomputer sein, der Folgendes enthält, wenngleich in 1–4 nicht gezeigt: eine Mikroprozessoreinheit, Eingangs-/Ausgangsports, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte (zum Beispiel einen Festwertspeicherchip), einen Direktzugriffsspeicher, einen Arbeitsspeicher und einen Datenbus. Der Speichermedium-Festwertspeicher kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die von dem Mikroprozessor ausgeführt werden können, um die unten beschriebenen Verfahren sowie andere Varianten auszuführen, die antizipiert werden, aber nicht spezifisch aufgeführt sind. Beispielsweise kann der Controller eine Kommunikation (zum Beispiel Eingangsdaten) von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktuatoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf der Basis von darin programmierter Anweisung oder darin programmiertem Code entsprechend einer oder mehreren Routinen auslösen. Beispielroutinen werden hier unter Bezugnahme auf die 5–7 beschrieben.
Der Motor 10 kann weiterhin eine Kompressionseinrichtung wie etwa einen Turbolader oder Auflader enthalten, der mindestens einen Verdichter 62 enthält, entlang dem Ansaugkrümmer 44 (hierin auch als „Ansaugpassage” bezeichnet) angeordnet. Für einen Turbolader kann der Verdichter 62 mindestens teilweise von einer Turbine 64 (zum Beispiel über eine Welle 60) angetrieben werden, die entlang der Abgaspassage 48 angeordnet ist. Für einen Auflader kann der Verdichter 62 mindestens teilweise von dem Motor und/oder einer elektrischen Maschine angetrieben werden und enthält möglicherweise keine Turbine. Somit kann das Ausmaß der an einen oder mehrere Zylinder des Motors über einen Turbolader oder Auflader gelieferten Verdichtung durch den Controller 12 variiert werden.
Der Motor 10 ist an die Abgaspassage 48 vor mehreren Abgasreinigungseinrichtungen 71, 72 und 73 gekoppelt gezeigt. Als ein Beispiel kann die Einrichtung 71 eine Vorrichtung zum Einspritzen und Mischen von Harnstoff mit dem Abgas sein. Weiterhin kann die Einrichtung 72 ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR – Selective Catalyst Reduction) sein, das dahingehend arbeitet, NO_x-Emissionen zu reduzieren, indem der Harnstoff, der ein Reduktionsmittel ist, in einem Katalysator für Reaktionen mit NO_x gespeichert wird. Die Einrichtung 73 kann ein Dieselpartikelfilter (DPF) sein, der dahingehend arbeitet, Ruß aus dem Abgas zu entfernen. Bei einigen Ausführungsformen können während des Betriebs des Motors 10 eine oder mehrere der Abgasreinigungseinrichtungen 71, 72 und 73 periodisch zurückgesetzt werden, indem mindestens ein Zylinder des Motors innerhalb eines bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird. Diese Einrichtungen und ihre Anordnung sind ein Beispiel für ein mögliches Design für Abgasreinigungseinrichtungen in einem Abgassystem zum Reduzieren von NO_x und Verwenden eines NO_x-Sensors.
Beispielsweise kann bei einigen Ausführungsformen die Reihenfolge der Abgasreinigungseinrichtungen verschieden sein (zum Beispiel kann sich der DPF vor dem SCR befinden). Weiterhin können die Abgasreinigungseinrichtungen 71, 72 und 73 ein weiteres Abgasbehandlungssystem wie etwa ein LNT (Lean NO_x Trap-Mager-NO_x-Falle) sein.
Weiterhin kann bei den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungssystem (AGR) einen gewünschten Teil des Abgases von der Abgaspassage 48 durch ein „T”-Stück 74 hinter Abgasreinigungseinrichtungen 71, 72 und 73 zur Einlasspassage 44 über die AGR-Passage 50 lenken, wobei das Abgas vor dem Verdichter 62 in die Einlasspassage 44 eintritt. Das AGR-System kann als solches ein Niederdruck-AGR-System (ND-AGR) sein. Das Ausmaß des AGR, das die Einlasspassage 44 erhält, kann von dem Controller 12 über ein AGR-Ventil (AGR-Ventil 52 in 1 und 2 und AGR-Ventil 56 in 3 und 4) als Reaktion auf Motorarbeitszustände wie etwa Motordrehzahl, Motorlast usw. variiert werden. Weiterhin kann ein AGR-Sensor (in 1–4 nicht gezeigt) innerhalb der AGR-Passage angeordnet sein und kann eine Anzeige über einen oder mehrere von Druck, Temperatur und Konzentration des Abgases liefern. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System zum Regeln der Temperatur der Luft- und Kraftstoff-Mischung innerhalb des Einlasskrümmers verwendet werden und/oder kann zum Reduzieren der NO_x-Entstehung einer Verbrennung durch Reduzieren von Spitzenverbrennungstemperaturen verwendet werden, als Beispiel. Weiter noch kann die AGR-Passage einen AGR-Kühler 51 enthalten, der die Temperatur des durch die AGR-Passage strömenden Abgases senken kann. Das „T”-Stück kann dazu verwendet werden, von dem Abgas an dem Punkt in dem Abgassystem eine Probe zu entnehmen, wo Abgasbestandteilkonzentrationen für Motorsteuerung und/oder Boarddiagnostik (OBD) erwünscht sind.
Wie in 1 und 2 dargestellt, kann die AGR-Passage 50 weiterhin einen Bypass 58 enthalten, der an einem Ende an die AGR-Passage 50 und an seinem gegenüberliegenden Ende an den Ansaugkrümmer 44 hinter dem Verdichter 62 gekoppelt ist. Der Bypass 58 kann ein Abgasrückführungsspülventil 54 enthalten, das unter ausgewählten Arbeitszuständen dahingehend gesteuert werden kann, dass Frischluft von der Einlasspassage 44 in die AGR-Passage 50 strömt, wie unten ausführlicher beschrieben werden wird. Weiterhin können das AGR-Ventil 52 und das AGR-Spülventil 54 dahingehend gesteuert werden, eine Strömungsmenge zusätzlich zu der Anwesenheit von Strömung einzustellen.
Die Diagramme in 1 und 2 veranschaulichen zwei Arbeitsmodi des AGR-Systems mit einem an dem Einlasskrümmer 44 gekoppelten Bypass 58. 1 zeigt einen ersten Arbeitsmodus, bei dem die AGR eingeschaltet ist (zum Beispiel ist das AGR-Ventil 52 mindestens teilweise offen) und Abgas von dem Abgaskrümmer hinter den Abgasreinigungseinrichtungen durch die AGR-Passage 50 und in den Einlasskrümmer vor dem Verdichter 62 strömt. Bei einer derartigen Konfiguration kann, wobei ein NO_x-Sensor 26 an die AGR-Passage 50 gekoppelt ist, der Motor auf der Basis einer generierten Messung von NO_x-Konzentration im Abgas gesteuert werden (zum Beispiel AGR-Menge, Luft-Kraftstoff-Verhältnis usw.), wie unten beschrieben werden wird. Hier kann auf die NO_x-Konzentration in dem Abgas aus der NO_x-Konzentration in der AGR-Passage 50 und auf der Basis von relativen Strömungsvolumina/-massen der Gesamtströmung durch den Auspuff zu der Strömung durch die AGR-Passage 50 geschlossen werden. Weil sich der Sensor 26 in der AGR-Passage 50 befindet, können zudem Abgasemissionshöhen bestimmt werden, indem nur ein Teil des Abgasstroms anstatt der ganze Abgasstrom gemessen wird. Der Abgassensor kann als solcher effektiv eine höhere Genauigkeit aufweisen, als wenn sich der Sensor in dem ganzen Abgasstrom befände.
2 zeigt einen zweiten Arbeitsmodus, bei dem das AGR-Ventil 52 geschlossen ist (zum Beispiel keine AGR erwünscht ist) und das AGR-Spülventil 54 mindestens teilweise offen ist. Bei einer derartigen Konfiguration kann die Luftstromrichtung in der AGR-Passage 50 auf der Basis von Lade- und Abgasdrücken umgekehrt werden und geladene Frischluft strömt von dem Einlasskrümmer 44 durch die AGR-Passage 50 und in die Abgaspassage 48. Als solches kann ein Offset eines NO_x- oder NH₃-Sensors 26 generiert werden und der AGR-Kühler 51 kann von Ansammlung gespült werden. Falls der Abgassensor 26 ein UEGO-Sensor ist, dann kann eine prozentuale O₂-Verstärkung generiert werden.
Wenngleich in den folgenden Ausführungsformen ein NO_x-Sensor verwendet wird, versteht sich, dass andere Abgassensoren verwendet werden können. Beispielsweise kann ein Sensor für einen anderen Abgasbestandteil, der in Umgebungsansaugluft eine Konzentration von etwa 0% aufweist, wie etwa ein Ammoniaksensor, verwendet werden. Weiterhin kann ein Sauerstoffsensor verwendet werden und ein prozentualer Sauerstoffmesswertverstärkungsfaktor kann anstelle eines Offsetfaktors generiert werden.
8 zeigt ein Schemadiagramm des „T”-Stücks 74, das in den Konfigurationen von 1 und 2 verwendet werden kann. Bei einer derartigen Konfiguration kann es möglich sein, Abgasbestandteile in dem Abgas zu messen, falls beide Ventile 52 und 54 geschlossen sind oder falls der Strom durch das AGR-Ventil 52 niedrig ist. Beispielsweise kann ein Staudruckeffekt von dem Abgasstrom von der Abgasreinigungseinrichtung 73 Wirbelströme in den unteren Abschnitt des „T”-Stücks 74 und hinunter zum Sensor 26 zwingen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, wie in 3 und 4 gezeigt, kann die AGR-Passage 50 weiterhin einen Bypass 59 enthalten, der an einem Ende an die AGR-Passage 50 gekoppelt und an seinem gegenüberliegenden Ende zu der Atmosphäre offen ist. Ein an der Verbindungsstelle zwischen AGR-Passage 50 und Bypass 59 angeordnetes AGR-Ventil 56 kann so gesteuert werden, dass es in zwei Positionen arbeitet, sodass in einer ersten Position (3) Abgas durch die AGR-Passage 50 strömt und in einer zweiten Position (4) Frischluft von dem Unterboden durch die AGR-Passage 50 strömt, wie unten ausführlicher beschrieben werden wird.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeugsystem 6 zusätzlich oder alternativ ein zweites Abgasrückführungssystem (AGR) enthalten, das einen gewünschten Teil des Abgases von der Abgaspassage 48 hinter den Abgasreinigungseinrichtungen 71, 72 und 73 über die AGR-Passage 80 (durch gestrichelte Linien in 1–4 angegeben) zur Einlasspassage 44 lenkt, wobei das Abgas hinter dem Verdichter 62 und hinter dem Punkt in die Einlasspassage 44 eintritt, wo der AGR-Bypass 58 (in 1 und 2) mit der Einlasspassage 44 verbunden ist. Als solches kann das AGR-System ein Hochdruck-AGR-System (HD-AGR) sein. Bei den unten beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das AGR-System, auf das Bezug genommen wird, ein ND-AGR-System.
Die Diagramme in 3 und 4 veranschaulichen zwei Arbeitsmodi des AGR-Systems mit einem an einem Ende zur Atmosphäre offenen Bypass 59. 3 zeigt einen ersten Arbeitsmodus, bei dem die AGR eingeschaltet ist (zum Beispiel ist das AGR-Ventil 56 in einer ersten Position) und Abgas von dem Abgaskrümmer hinter den Abgasreinigungseinrichtungen durch die AGR-Passage 50 und in den Einlasskrümmer vor dem Verdichter 62 strömt. Bei einer derartigen Konfiguration kann, wobei ein NO_x-Sensor 26 an die AGR-Passage 50 gekoppelt ist, der Motor einer generierten Messung von NO_x-Konzentration in dem Abgas gesteuert werden (zum Beispiel AGR-Menge, Luft-Kraftstoff-Verhältnis usw.), wie unten beschrieben werden wird. Wie oben beschrieben, können, weil der Sensor 26 in der AGR-Passage 50 angeordnet ist, Abgasemissionskonzentrationen bestimmt werden, indem ein Teil des Abgasstroms gemessen wird, und somit kann der Sensor eine höhere Genauigkeit aufweisen.
4 zeigt einen zweiten Arbeitsmodus, bei dem sich das AGR-Ventil 56 in einer zweiten Position befindet (zum Beispiel ist keine AGR erwünscht), in der Umgebungsluft von dem Unterboden in die AGR-Passage 50, am Sensor 26 vorbei und in den Einlasskrümmer 44 strömt. Auf diese Weise kann ein Offset des Sensors generiert werden, und weil der zweite Arbeitsmodus nicht von spezifischen Arbeitszuständen abhängt, kann im Laufe eines Fahrzyklus ein Offset mehrmals generiert werden.
Beispielhafte Steuer- und Schätzroutinen für das Fahrzeugsystem 6 sind in 5–7 gezeigt. 5 zeigt eine beispielhafte Routine zum Schätzen einer Konzentration eines Abgasbestandteils über die in 1 und 2 gezeigte AGR-Systemkonfiguration, und 6 und 7 zeigen beispielhafte Routinen für die in 3 und 4 gezeigte Fahrzeugsystemkonfiguration.
Zuerst zeigt die Routine 500 in 5 ein beispielhaftes Verfahren zum Messen der NO_x-Konzentration in dem aus dem DPF austretenden Abgas in der in 1 gezeigten Konfiguration und der NO_x-Konzentration in der durch die AGR-Passage strömenden Frischluft, wie durch die Konfiguration von 2 gezeigt. Insbesondere bestimmt die Routine 500, ob die generierte NO_x-Konzentration eine NO_x-Menge in den Abgasen identifiziert oder falls sie ein Offset des NO_x-Sensors auf der Basis der Positionen der AGR-Ventile und AGR-Spülventile ist. Bei einem Beispiel wird Frischluft, die keine Abgasemissionen aufweist, selektiv in das Abgasrückführungssystem hinter einem Verdichter eines Turboladers des Motors gesaugt und die Frischluft strömt an dem NO_x-Sensor vorbei und in den Auspuff. Auf diese Weise kann ein präziser NO_x-Offset des Sensors periodisch generiert werden, um NO_x-Emissionen selbst dann aufrechtzuerhalten und/oder zu reduzieren, falls der NO_x-Sensor hinter einem Katalysator positioniert ist.
Bei 510 der Routine 500 werden die Motorarbeitszustände bestimmt. Zu den Motorarbeitszuständen können unter anderem Ladedruck, Drehzahl, Last, Druck in dem Abgas, Temperatur und Luft-Kraftstoff-Verhältnis zählen.
Nach dem die Arbeitszusände bestimmt sind, wird bei 512 von Routine 500 bestimmt, ob der Ladedruck größer als ein Schwellwertmaß ist. Unter Bedingungen bei denen der Ladedruck größer ist als der Druck in dem Abgaskrümmer, kann die Strömungsrichtung in der Abgasrückführungspassage umgekehrt werden, wodurch die Passage von Abgas mit Frischluft von dem Einlasskrümmer gereinigt werden kann, wie unten beschrieben.
Falls bei 512 bestimmt wird, dass die Aufladung nicht größer ist als ein Schwellwertmaß, geht die Routine 500 zu 528, wo der Sensor in einem ersten Arbeitsmodus betrieben wird, in dem der NO_x-Sensor so betrieben wird, dass er eine NO_x-Konzentration in dem Abgas misst. Während des ersten Arbeitsmodus ist das AGR-Ventil mindestens teilweise offen und das AGR-Spülventil geschlossen. Auf diese Weise strömt Abgas von dem Abgaskrümmer durch die Abgasrückführungspassage an dem NO_x-Sensor vorbei und in den Einlasskrümmer vor dem Verdichter.
Falls andererseits bei 512 von Routine 500 in 5 bestimmt wird, dass die Aufladung größer ist als ein Schwellwertmaß, geht die Routine 500 zu 514, wo bestimmt wird, ob das AGR-Ventil offen ist. Falls bestimmt wird, dass das AGR-Ventil mindestens teilweise offen ist und deshalb Abgas durch die AGR-Passage strömt, geht die Routine 500 zu 528, wo der Sensor als ein NO_x-Sensor betrieben wird, um eine NO_x-Konzentration in dem Abgas zu bestimmen, wie oben beschrieben. Falls im Gegensatz dazu bei 514 bestimmt wird, dass das AGR-Ventil geschlossen ist (zum Beispiel ist die AGR ausgeschaltet), geht die Routine 500 weiter zu 516, wo bestimmt wird, ob das AGR-Spülventil offen ist.
Falls bestimmt wird, dass das AGR-Spülventil geschlossen ist, geht die Routine 500 zu 526, wo das AGR-Spülventil geöffnet wird. Nachdem das AGR-Spülventil geöffnet ist, kehrt die Routine 516 zurück. Wenn bestimmt wird, dass das AGR-Spülventil offen ist, geht die Routine 500 von 5 zu 518, wo der Sensor in einem zweiten Arbeitsmodus betrieben wird, um eine NO_x-Konzentration in durch das Abgasrückführungssystem strömender Frischluft zu bestimmen. Während des zweiten Arbeitsmodus ist das AGR-Ventil geschlossen und das AGR-Spülventil mindestens teilweise offen. Weil der Ladedruck, und somit der Druck in dem Einlasskrümmer, wo der Bypass an den Einlasskrümmer gekoppelt ist, größer ist als der Druck in dem Auslasskrümmer, kann die Strömung in dem AGR-System umgekehrt werden. Als solches strömt Frischluft, die von dem an den Einlasskrümmer gekoppelten Verdichter komprimiert (zum Beispiel aufgeladen) wird, durch die Abgasrückführungspassage, an dem NO_x-Sensor vorbei und in den Abgaskrümmer hinter den Abgasreinigungseinrichtungen. Weil die Strömungsrichtung in der AGR-Passage umgekehrt ist und Frischluft anstelle Abgas durch die AGR-Passage strömt, können außerdem sowohl beim AGR-Kühler als auch bei der AGR-Passage Verunreinigungen gelöst werden.
Weiterhin kann bei einigen Ausführungsformen der Ladedruck während des ersten oder zweiten Arbeitsmodus gesteuert werden. Beispielsweise kann das AGR-Spülventil als ein druckbegrenzendes Wastegate eingesetzt werden. Falls der Ladedruck über einen Schwellwert ansteigt, kann das AGR-Spülventil geöffnet werden, damit überschüssige aufgeladene Luft in die AGR-Passage strömen und die AGR-Passage hinter den Abgasreinigungseinrichtungen verlassen oder zurück in den Einlass vor dem Verdichter strömen kann.
Unter weiterer Bezugnahme auf die Routine 500 wird bei 520 die NO_x-Frischluft-Konzentration bestimmt. Da der am Sensor vorbeiströmende Luftstrom Frischluft (zum Beispiel Umgebungsluft) anstatt Abgas umfasst, zeigt die bei 520 bestimmte NO_x-Konzentration die NO_x-Menge in der Frischluft (zum Beispiel im Wesentlichen Null) an. Eine generierte NO_x-Konzentration, die von der NO_x-Konzentration von Frischluft differiert, zeigt jedoch einen Offset des NO_x-Sensors an. Somit kann dann mit der bei 520 bestimmten NO_x-Konzentration der Frischluft bei 522 von Routine 500 ein NO_x-Offset bestimmt werden. Eine Uhrzeit kann bei 522 aufgenommen werden, um sicherzustellen, dass ein stabiler Offsetmesswert erhalten wird (um zum Beispiel Leitungsspülzeit und Sensorantwortzeit zu berücksichtigen). Weil die Strömungsrichtung in der AGR-Passage umgekehrt ist und der Sensor während des zweiten Arbeitsmodus keinen Abgasen ausgesetzt ist, kann der Motor weiterhin eine Verbrennung ausführen, während der Offset des Sensors generiert wird.
Bei 524 von Routine 500 in 5 kann der Offsetfaktor des NO_x-Sensors auf der Basis des bei 522 generierten Offset eingestellt werden. Beispielsweise kann der Sensor einen existierenden Offset aufweisen, der generiert worden sein kann, als der Sensor hergestellt wurde, während eines vorausgegangenen Fahrzyklus oder während einer vorausgegangenen Bestimmung des Sensor-Offset aus dem gleichen Fahrzyklus. Falls der bei 522 generierte Offset von dem existierenden Offsetfaktor des Sensors verschieden ist, dann wird der NO_x-Offset bei 524 so eingestellt, dass er den neuen Offsetfaktor widergibt.
Wieder unter Bezugnahme auf 512 und 514 von Routine 500 wird, falls bestimmt wird, dass der Ladedruck kleiner ist als ein Schwellwertmaß, oder falls das AGR-Ventil offen ist, der NO_x-Sensor im ersten Arbeitsmodus betrieben, um die NO_x-Konzentration in dem an dem NO_x-Sensor vorbeiströmenden Gas in dem Abgasrückführungssystem zu messen. Die NO_x-Messung bei 528 kann eine Uhrzeit erfordern, um die Zeit für das Strömen von Abgas in der AGR-Passage zu berücksichtigen. Nachdem die NO_x-Konzentration generiert ist, kann bei 530 von Routine 500 eine eingestellte NO_x-Konzentration auf der Basis des bei 524 während des zweiten Arbeitsmodus bestimmten gespeicherten Offset bestimmt werden (oder der existierende Offset, falls der Offset nicht eingestellt wurde). Beispielsweise kann der Offset des Sensors von der bei 528 generierten Abgas-NO_x-Konzentration subtrahiert werden, was zu einer präzisen Anzeige der NO_x-Menge in dem Abgas führt.
Bei 532 von Routine 500 in 5 werden ein oder mehrere Motor-, Abgassystem- und/oder OBD-Arbeitsparameter auf der Basis der eingestellten NO_x-Konzentration in dem Abgas eingestellt. Als ein Beispiel kann ein Zustand des Katalysators als Reaktion auf die eingestellte Abgas-NO_x-Konzentration gesteuert werden. Beispielsweise kann in mindestens einem Zustand eine in das Abgas eingespritzte Harnstoffmenge als Reaktion auf eine durch das eingestellte NO_x-Sensorsignal angezeigte Erhöhung bei der Abgas-NO_x-Konzentration erhöht werden. Auf diese Weise kann die NO_x-Menge in den Emissionen auf ein gewünschtes Niveau gesenkt werden. Als ein weiteres Beispiel kann die bei 532 bestimmte NO_x-Konzentration von dem Controller für eine Boarddiagnose (OBD) des Abgasnachbehandlungssystems verwendet werden. Eine NO_x-Menge, die zu hoch oder zu niedrig ist, kann eine Verschlechterung von einer oder mehreren Komponenten des Nachbehandlungssystems anzeigen.
Wie oben beschrieben, bestimmen die Positionen der AGR-Ventile und AGR-Spülventile die Bestandteile und die Richtung des an dem in der Abgasrückführungspassage angeordneten NO_x-Sensor vorbeiströmenden Luftstroms. Falls das AGR-Ventil mindestens teilweise offen ist und das AGR-Spülventil geschlossen ist, strömt Abgas an dem NO_x-Sensor vorbei und der Sensor arbeitet in einem ersten Modus, um eine Abgas-NO_x-Konzentration zu bestimmen. Falls alternativ das AGR-Ventil geschlossen ist und das AGR-Spülventil mindestens teilweise offen ist, strömt Frischluft in einer Richtung, die der des ersten Modus entgegengesetzt ist, und an dem NO_x-Sensor vorbei, sodass der Sensor dahingehend arbeitet, einen NO_x-Offset zu generieren. Falls beide Ventile teilweise offen sind, dann wird die Strömungsrichtung und – geschwindigkeit davon abhängen, wie weit jedes Ventil offen ist. Der NO_x-Offset kann dann von dem Controller verwendet werden, um während eines nachfolgenden ersten Arbeitsmodus einen oder mehrere Arbeitsparameter einzustellen.
Analog bestimmt in den AGR-Systemkonfigurationen von 3 und 4 die Position des AGR-Ventils die Bestandteile des an dem in der Abgasrückführungspassage angeordneten NO_x-Sensors vorbeiströmenden Luftstroms. Das Flussdiagramm in 6 zeigt eine Routine 600 zum Schätzen der NO_x-Konzentration in dem Abgas an dem „T”-Stück in der in 3 gezeigten Konfiguration (erste Position). Die NO_x-Konzentration in der durch die AGR-Passage strömenden Frischluft wird durch die Konfiguration von 4 für die zweite Ventilposition gezeigt. Insbesondere bestimmt die Routine 600, ob die generierte NO_x-Konzentration eine NO_x-Menge in den Abgasen anzeigt oder ob sie einen Offset des NO_x-Sensors auf der Basis der Position des AGR-Ventils identifiziert.
Bei 610 von Routine 600 in 6 werden Motorarbeitszustände bestimmt. Zu Motorarbeitszuständen können unter anderem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und Temperatur zählen.
Nachdem die Motorarbeitszustände bestimmt sind, geht die Routine 600 zu 612, wo bestimmt wird, ob sich das AGR-Ventil in einer ersten Position befindet. Falls bestimmt wird, dass sich das Ventil in der ersten Position befindet, geht die Routine 600 zu 622, wo der Sensor in einem ersten Arbeitsmodus betrieben wird, um eine NO_x-Konzentration in dem Abgas zu messen. Während des ersten Arbeitsmodus, in dem sich das AGR-Ventil in der ersten Position befindet, strömt Abgas von dem Abgaskrümmer durch die Abgasrückführungspassage, an dem NO_x-Sensor vorbei und in den Einlasskrümmer vor dem Verdichter.
Falls andererseits bei 612 bestimmt wird, dass sich das AGR-Ventil nicht in der ersten Position befindet, sondern vielmehr in einer zweiten Position, geht die Routine 600 zu 614, wo der Sensor in einem zweiten Modus betrieben wird, um eine NO_x-Konzentration der durch das Abgasrückführungssystem strömenden Frischluft zu generieren. Während des zweiten Arbeitsmodus, bei dem das AGR-Ventil in der zweiten Position ist, strömt Frischluft in den Bypass von dem Unterboden des Fahrzeugs, durch die AGR-Passage, an dem NO_x-Sensor vorbei und in den Einlasskrümmer. Auf diese Weise kann Luft, die frei von Abgasen ist, an dem NO_x-Sensor vorbeiströmen, und ein Offset des NO_x-Sensors kann generiert werden. Weil der Sensor während des zweiten Arbeitsmodus keinen Abgasen ausgesetzt ist, kann weiterhin der Offset des Sensors generiert werden, während der Motor weiterhin eine Verbrennung ausführt.
Bei 616 von Routine 600 in 6 wird die NO_x-Konzentration der Frischluft bestimmt. Wie oben unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, da der an dem Sensor vorbeiströmende Luftstrom aus Frischluft anstatt Abgas besteht, zeigt die bei 616 bestimmt NO_x-Konzentration die NO_x-Menge in der Frischluft an (zum Beispiel im Wesentlichen Null). Die bei 616 bestimmte NO_x-Konzentration der Frischluft kann dann zum Bestimmen eines NO_x-Offset bei 618 von Routine 600 verwendet werden. Weiterhin kann der Offsetfaktor des NO_x-Sensors auf der Basis des bei 620 von Routine 600 generierten Offset eingestellt werden falls der bei 618 generierte Offset von dem vorherigen gespeicherten Offsetfaktor differiert. Weil der zweite Arbeitsmodus nicht von spezifischen Arbeitszuständen wie etwa Ladedruck abhängt, kann zudem der Offset periodisch durch einen Fahrzyklus generiert werden. Beispielsweise kann ein NO_x-Offset während eines Fahrzyklus alle 10 Meilen generiert werden, und zwar während Perioden, wo eine NO_x-Messung nicht benötigt wird, während Kaltstart usw.
Wieder unter Bezugnahme auf 612 von Routine 600 von 6, falls bestimmt wird, dass sich das AGR-Ventil in der zweiten Position befindet, geht die Routine 600 zu 622, wo der Sensor im ersten Modus betrieben wird und eine Abgas-NO_x-Konzentration generiert wird. Nachdem bei 622 die Abgas-NO_x-Konzentration generiert ist, wird bei 624 auf der Basis des bei 620 von Routine 600 während des zweiten Arbeitsmodus generierten gespeicherten Offset (oder des existierenden Offset, falls der Offset nicht eingestellt wurde) ein eingestelltes NO_x-Konzentrationssignal bestimmt.
Bei 626 von Routine 600 können ein oder mehrere Arbeitsparameter auf der Basis der bei 624 bestimmten eingestellten NO_x-Konzentration des Abgases eingestellt werden. Wie oben unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, kann die eingestellte NO_x-Konzentration beispielsweise von dem Controller für eine Boarddiagnose des Nachbehandlungssystems und/oder zum Steuern eines Zustands des Katalysators verwendet werden.
Somit können die Bestandteile des Stroms durch die Abgasrückführungspassage in Abhängigkeit von der Position des AGR-Ventils der in 3 und 4 dargestellten AGR-Systemkonfiguration gesteuert werden. Als solches kann der an die AGR-Passage gekoppelte NO_x-Sensor zum Generieren einer Abgas-NO_x-Konzentration oder eines Offset des Sensors genutzt werden, der dazu verwendet werden kann, über die Lebensdauer des Sensors hinweg die NO_x-Konzentration präzise zu bestimmen. Zusätzlich kann die Anspringzeit des NO_x-Sensors während eines Motorkaltstarts reduziert werden, wenn der Sensor in der in 3 und 4 gezeigten AGR-Systemkonfiguration eingesetzt wird, wie unter Bezugnahme auf 7 ausführlich beschrieben werden wird.
Das Flussdiagramm in 7 zeigt schließlich eine Steuerroutine 700 für die Konfiguration des in 3 und 4 gezeigten Abgasrückführungssystems. Insbesondere zeigt Routine 700 ein Verfahren zum Steuern des AGR-Ventils und NO_x-Sensors, in der AGR-Passage positioniert, auf der Basis der Temperatur des Abgases während eines Motorkaltstarts. Eine ähnliche Routine kann auf die in 1 und 2 gezeigte Abgasrückführungskonfiguration angewendet werden, und sie ist in 7 in Klammern gezeigt.
Bei dem Start (z. B. bei Schlüssel-Ein) von Routine 700 bei 710 wird bestimmt, ob die Abgastemperatur über einem Schwellwert liegt. Die Schwellwerttemperatur kann höher oder niedriger als 100°C eingestellt werden, damit die Anwesenheit von flüssigem Wasser in dem Abgas an der Stelle des NO_x-Sensors für andere Motor-, Abgassystem- und Fahrzeugzustände vorhergesagt werden kann. Bei einigen Ausführungsformen beispielsweise kann der Schwellwert 100°C betragen (z. B. der Taupunkt von H₂O). Unter 100°C kann Wasser in dem Abgas vorliegen, was eine Verschlechterung des NO_x-Sensors verursachen kann. Falls als solches bestimmt wird, dass die Abgastemperatur unter einem Schwellwert liegt, geht die Routine 700 zu 718, wo das AGR-Ventil in die zweite Position bewegt wird, um die in die Abgasrückführungspassage eintretende Menge an Abgas zu minimieren. Die Routine 700 geht dann zu einem Start der Sensorheizvorrichtung 720 zu einer Routine 600 (oder 500) bei 716.
Bei einigen Beispielen kann es zu Schlüssel-Ein unter Kaltstartbedingungen kommen. Wie hierin bezeichnet, impliziert „Kaltstart”, dass der Motor unter Bedingungen angelassen wird, bei denen der Motor auf Umgebungsbedingungen abgekühlt hat, was relativ heiß oder kalt sein kann.
Falls andererseits bestimmt wird, dass die Abgastemperatur über einem Schwellwert liegt, geht die Routine 700 zu 712, wo das AGR-Ventil zu der ersten Position bewegt wird und Abgas durch die AGR-Passage fließt. Nachdem Abgas durch die AGR-Passage und an dem NO_x-Sensor vorbei zu strömen beginnt, setzt der NO_x-Sensor die Sensorheizvorrichtungsleistung bei 714 von Routine 700 fort. Weil aber die Temperatur des Abgases über dem Taupunkt von Wasser liegt, kann der NO_x-Sensor nach dem Erreichen des Schwellwerts bei 710 die Abgas-NO_x-Konzentration zu messen beginnen.
Auf diese Weise kann durch Steuern der Position des AGR-Ventils der in 3 und 4 gezeigten AGR-Systemkonfiguration die Anspringzeit des NO_x-Sensors reduziert werden, da der Sensor mit dem Generieren von Messungen der NO_x-Konzentration in dem Abgas beginnen kann, sobald sich das ND-AGR-Ventil in die erste Position bewegt (z. B. nachdem das Abgas eine Schwellwerttemperatur übersteigt).
Man beachte, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit unterschiedlichen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa durch ein Ereignis oder ein Interrupt angetrieben, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen. Als solches können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen oder Funktionen in der dargestellten Sequenz oder parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen entfallen. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern ist zum Erleichtern der Darstellung und der Beschreibung angegeben. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen oder Funktionen können je nach der verwendeten jeweiligen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Handlungen einen in das computerlesbare Speichermedium in dem Motorsteuersystem zu programmierenden Code graphisch darstellen.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen von beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem beschränkenden Sinne anzusehen sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nichtoffensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Teilkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein” Element oder „ein erstes” Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Integrierung von einem oder mehreren solchen Elementen beinhalten, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich sind noch ausgeschlossen werden. Andere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch eine Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden.
Solche Ansprüche, ob breiter, enger, gleich oder anders hinsichtlich des Schutzbereichs gegenüber den ursprünglichen Ansprüchen, sind ebenfalls so anzusehen, dass sie in dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Motorsystems mit einem an ein Abgasrückführungssystem (AGR) in einem Fahrzeug gekoppelten Sensor, umfasst während eines ersten Arbeitszustands: Lenken von mindestens etwas Abgas von einem Auspuff des Motors durch das AGR-System und an dem Sensor vorbei zu einem Einlass des Motors und während eines zweiten Arbeitszustands: Lenken von mindestens etwas Frischluft durch das AGR-System und an dem Sensor vorbei, wobei beevorzug während des zweiten Arbeitszustands Frischluft von dem Unterboden an dem Sensor vorbei zum Motoreinlass gelenkt wird und während des zweiten Arbeitszustands der Motor eine Verbrennung ausführt und verbrannte Abgase in die Atmosphäre geleitet werden und den NO_x-Sensor umgehen.
Bevorzugt wird dabei während eines Kaltstarts des Motors der Sensor gestartet und das Abgasrückführungssystem in dem zweiten Arbeitszustand betrieben bis das Abgas eine Schwellwerttemperatur erreicht.
Insbesondere ist der Sensor ein Abgasbestandteilsensort und während des zweiten Arbeitszustands wird bevorzugt ein Offset oder eine Verstärkung des Abgasbestandteilsensors generiert.
Weiter bevorzugt ist der Sensor ein Sauerstoffsensor und während des zweiten Arbeitszustands wird eine Verstärkung generiert.
Alternativ bevorzugt ist der Sensor ein Ammoniaksensor und während des zweiten Arbeitszustands wird bevorzugt ein Offset des Ammoniaksensors generiert.
Ein erfindungsgemäßes System für einen Motor in einem Fahrzeug umfasst folgendes:
Ein Abgasrückführungssystem, wobei das Abgasrückführungssystem eine Abgasrückführungspassage aufweist, die an ein erstes Ende eines „T”-Stücks des Motors hinter einem oder mehreren Katalysatoren gekoppelt ist, und einem zweiten Ende der Passage, das an einen Ansaugkrümmer des Motors vor einem Verdichter gekoppelt ist;
einen Bypass, der an einem Ende an die Abgasrückführungspassage gekoppelt ist und an einem gegenüberliegenden Ende an den Ansaugkrümmer hinter dem Verdichter gekoppelt ist;
ein Abgasrückführungsventil, das an die Abgasrückführungspassage zwischen dem zweiten Ende der Passage und dem Bypass gekoppelt ist;
ein Abgasrückführungsspülventil, das an den Bypass zwischen der Abgasrückführungspassage und dem Ansaugkrümmer gekoppelt ist; und
einen NO_x-Sensor, der an die Abgasrückführungspassage zwischen dem ersten Ende der Abgasrückführungspassage und einem Abgasrückführungskühler gekoppelt ist.
Bevorzugt umfasst das System weiterhin ein Steuersystem, das ein computerlesbares Speichermedium umfasst, wobei das Medium darauf Anweisungen enthält, wobei das Steuersystem eine Kommunikation von dem NO_x-Sensor empfängt, wobei das Medium Folgendes umfasst:
Anweisungen zum Betreiben des Abgasrückführungsventils und Abgasrückführungsspülventils in einem ersten Modus, wobei das Ventil mindestens teilweise offen und das Spülventil geschlossen ist und Abgas durch die Abgasrückführungspassage an dem NO_x-Sensor vorbei und in den Ansaugkrümmer strömt;
Anweisungen zum Betreiben des Abgasrückführungsventils und Abgasrückführungsspülventils in einem zweiten Modus, wobei das Ventil geschlossen ist und das Spülventil mindestens teilweise offen ist und Frischluft durch die Abgasrückführungspassage an dem NO_x-Sensor vorbei und in den Abgasverteiler strömt;
Anweisungen zum Identifizieren einer Abgas-NO_x-Menge auf der Basis einer Ausgabe von dem NO_x-Sensor während des ersten Arbeitsmodus;
Anweisungen zum Identifizieren einer Umgebungs-NO_x-Menge auf der Basis einer Ausgabe von dem NO_x-Sensor während des zweiten Arbeitsmodus; und
Anweisungen zum Einstellen eines NO_x-Signals während des ersten Arbeitsmodus auf der Basis der während des zweiten Arbeitsmodus identifizierten Umgebungs-NO_x-Menge, wobei die Umgebungs-NO_x-Menge ein Offset des NO_x-Sensors ist.
Weiter bevorzugt beinhaltet ein erfindungsgemäßes System einen zweiten Arbeitsmodus in dem, wenn der Ladedruck größer ist als ein Schwellwertmaß, das Schwellwertmaß größer ist als ein aktueller Abgasdruck, dass eine Strömungsrichtung in der Abgasrückführungspassage während des zweiten Modus im Vergleich zu dem ersten Modus umgekehrt wird.
Ein weiter bevorzugte Ausführung des Systems umfasst Anweisungen zum Einstellen der Abgas-NO_x-Menge auf der Basis des NO_x-Sensoroffsets während eines folgenden ersten Arbeitsmodus.
Dabei wird insbesondere der Abgasrückführungskühler während des zweiten Arbeitsmodus gespült.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung des System umfasst dieses für einen Motor in einem Fahrzeug:
ein Abgasrückführungssystem, wobei das Abgasrückführungssystem eine an einem ersten Ende an einen Abgaskrümmer des Motors hinter einem oder mehreren Katalysatoren gekoppelte Abgasrückführungspassage und ein an einen Ansaugkrümmer des Motors vor einem Verdichter gekoppeltes zweites Ende der Passage aufweist;
einen Bypass, der an einem Ende an die Abgasrückführungspassage gekoppelt und an einem gegenüberliegenden Ende zur Atmosphäre offen ist;
ein Abgasrückführungsventil, das an eine Verbindungsstelle zwischen der Passage und dem Bypass an die Abgasrückführungspassage gekoppelt ist, und
einen NO_x-Sensor, der an die Abgasrückführungspassage zwischen dem ersten Ende der Abgasrückführungspassage und einem Abgasrückführungskühler gekoppelt ist.
Dabei umfasst das System weiterhin ein Steuersystem, das ein computerlesbares Speichermedium umfasst, wobei das Medium darauf Anweisungen enthält, wobei das Steuersystem eine Kommunikation von dem NO_x-Sensor empfängt, wobei das Medium Folgendes umfasst:
Anweisungen zum Betreiben des Abgasrückführungsventils in einem ersten Modus, wobei sich das Ventil in einer ersten Position befindet und Abgas durch die Abgasrückführungspassage an dem NO_x-Sensor vorbei und in den Ansaugkrümmer strömt;
Anweisungen zum Betreiben der Abgasrückführung in einem zweiten Modus, wobei das Ventil in einer zweiten Position ist und Frischluft von dem Unterboden durch die Abgasrückführungspassage an dem NO_x-Sensor vorbei und in den Ansaugkrümmer strömt;
Anweisungen zum Identifizieren einer Abgas-NO_x-Menge auf der Basis einer Ausgabe von dem NO_x-Sensor während des ersten Arbeitsmodus;
Anweisungen zum Identifizieren einer Umgebungs-NO_x-Menge auf der Basis einer Ausgabe von dem NO_x-Sensor während des zweiten Arbeitsmodus.
Dabei umfasst das Steuersystem bevorzugt Anweisungen, um während eines Kaltstarts des Motors den NO_x-Sensor zu starten und das Abgasrückführungsventil auf die zweite Position einzustellen und danach das Abgasrückführungsventil auf die erste Position zu bewegen, nachdem die Abgastemperatur einen Schwellwert überstiegen hat.
Bezugszeichenliste
Fig. 5

NO: NEIN
YES: JA
510: ARBEITSZUSTÄNDE BESTIMMEN
512: AUFLADUNG GRÖSSER ALS SCHWELLWERTMASS?
514: AGR-VENTIL OFFEN?
516: AGR-SPÜLVENTIL OFEN?
518: NOx-SENSOR BETREIBEN, UM NOx-KONZENTRATION ZU MESSEN
520: NOx-FRISCHLUFT-KONZENTRATION BESTIMMEN
522: NOx-OFFSET BESTIMMEN
524: OFFSETFAKTOR SPEICHERN
526: AGR-SPÜLVENTIL ÖFFNEN
528: ALS NOx-SENSOR BETREIBEN, UM NOx-KONZENTRATION ZU MESSEN
530: EINGESTELLTE NOx-KONZENTRATION AUF BASIS DES GESPEICHERTEN OFFSET 524 BESTIMMEN
532: ARBEITSPARAMETER AUF DER BASIS DER ABGAS-NOx-KONZENTRATION EINSTELLEN
END: ENDE

NO: NEIN
YES: JA
610: ARBEITSZUSTÄNDE BESTIMMEN AGR-VENTIL IN ERSTER POSITION?
614: NOx-SENSOR BETREIBEN, UM NOx-KONZENTRATION ZU MESSEN
616: NOx-FRISCHLUFT-KONZENTRATION BESTIMMEN
618: NOx-OFFSET BESTIMMEN
620: OFFSETFAKTOR SPEICHERN
526: AGR-SPÜLVENTIL ÖFFNEN
622: ALS NOx-SENSOR BETREIBEN, UM NOx-KONZENTRATION ZU MESSEN
624: EINGESTELLTE NOx-KONZENTRATION AUF BASIS DES GESPEICHERTEN OFFSET 620 BESTIMMEN
626: KRAFTSTOFF UND/ODER AGR AUF DER BASIS DER ABGAS-NOx KONZENTRATION EINSTELLEN
END: ENDE

NO: NEIN
YES: JA
710: ABGASTEMPERATUR > SCHWELLWERT?
712: AGR-VENTIL(E) IN ERSTE POSITION BEWEGEN
714: ABGASSENSORHEIZVORRICHTUNG FORTFÜHREN
718: AGR-VENTIL(E) IN ZWEITE POSITION BEWEGEN
720: SENSORHEIZVORRICHTUNG STARTEN (FORTFÜHREN)
END: ENDE

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6311480 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Motorsystems mit einem an ein Abgasrückführungssystem (AGR) in einem Fahrzeug gekoppelten Sensor, umfassend: während eines ersten Arbeitszustands: Lenken von mindestens etwas Abgas von einem Auspuff des Motors durch das AGR-System und an dem Sensor vorbei zu einem Einlass des Motors und während eines zweiten Arbeitszustands: Lenken von mindestens etwas Frischluft durch das AGR-System und an dem Sensor vorbei.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sensor ein NO_x-Sensor ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des zweiten Arbeitszustands Frischluft von dem Unterboden an dem Sensor vorbei zum Motoreinlass gelenkt wird und während des zweiten Arbeitszustands der Motor eine Verbrennung ausführt und verbrannte Abgase in die Atmosphäre geleitet werden und den NOx-Sensor umgehen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des zweiten Arbeitszustands Frischluft von dem Ansaugkrümmer an dem Sensor vorbei zu dem Auspuff/in die Umgebung gelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des zweiten Arbeitszustands die Frischluft über einen Verdichter aufgeladen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei während des zweiten Arbeitszustands ein Offset des NOx-Sensors generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während der ersten Arbeitszustände das Abgasrückführungssystem als ein Niederdruck-Abgasrückführungssystem betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des ersten Arbeitszustands eine Ausgabe des Sensors einer Abgas-NOx-Konzentration von Abgas aus dem Motor entspricht.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei eine NOx-Sensorausgabe während des ersten Arbeitszustands auf der Basis des während des zweiten Arbeitszustands generierten Offset eingestellt wird, wobei ein oder mehrere Arbeitsparameter als Reaktion auf die eingestellte NOx-Sensorausgabe eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein Zustand eines Katalysators auf der Basis der eingestellten NOx-Sensorausgabe gesteuert wird, wobei bei mindestens einem Zustand eine Menge von in den Katalysator eingespritztem Harnstoff als Reaktion auf einen durch die eingestellte NOx-Sensorausgabe angegebenen Anstieg bei der Abgas-NOx-Konzentration erhöht wird.