DE102011018928A1 - Steuersystem und -verfahren für verbesserten Wirkungsgrad einer Regeneration eines Partikelmaterialfilters - Google Patents

Steuersystem und -verfahren für verbesserten Wirkungsgrad einer Regeneration eines Partikelmaterialfilters Download PDF

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Abstract

Ein Motorsteuersystem umfasst ein Injektionsbestimmungsmodul und ein Injektionsverteilungsmodul. Das Injektionsbestimmungsmodul bestimmt eine Soll-Menge an Kohlenwasserstoffen (HC) zur Injektion in durch einen Motor erzeugtes Abgas zur Regeneration eines Partikelmaterial-(PM)-Filters. Das Injektionsverteilungsmodul steuert ein Verhältnis von Zusatzinjektion zu Nachverbrennungsinjektion auf Grundlage einer Motorlast, Motordrehzahl und der Soll-Menge an HC-Injektion, wobei die Zusatzinjektion eine Injektion von HC in das Abgas aufweist, und wobei eine Nachverbrennungsinjektion eine Injektion von HC in Zylinder des Motors während einer Periode nach einer Verbrennung aufweist.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren und insbesondere auf ein System und Verfahren zur Steuerung von Kohlenwasserstoff(HC)-Injektion in durch einen Motor erzeugtes Abgas, um den Wirkungsgrad einer Regeneration eines Partikelmaterial-(PM)-Filters zu verbessern.
  • HINTERGRUND
  • Die hier vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Arbeit der derzeit bezeichneten Erfinder in dem Maße, indem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, wie auch Aspekte der Beschreibung, die sich zum Zeitpunkt der Einreichung nicht anderweitig als Stand der Technik qualifizieren können, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung zulässig.
  • Verbrennungsmotoren kombinieren Luft und Kraftstoff, um ein Luft/Kraftstoff-(A/F-)Gemisch zu erzeugen, das in einer Mehrzahl von Zylindern verbrannt wird. Die Verbrennung des A/F-Gemisches treibt Kolben an, die eine Kurbelwelle rotierend drehen, wobei Antriebsmoment erzeugt wird. Genauer kann Luft in die Zylinder gezogen und unter Verwendung der Kolben komprimiert werden. Kraftstoff kann dann mit der komprimierten Luft kombiniert (d. h. in diese injiziert) werden, was zur Folge hat, dass das druckbeaufschlagte A/F-Gemisch verbrennt (beispielsweise ein Kompressionszündungs- von engl.: ”compression ignition”, oder CI-Motor). Beispielsweise weisen CI-Motoren Dieselmotoren auf.
  • Alternativ dazu kann die Luft vor der Kompression mit denn Kraftstoff gemischt werden, um das A/F-Gemisch zu erzeugen. Das A/F-Gemisch kann dann so lange komprimiert werden, bis das A/F-Gemisch einen kritischen Druck und/oder eine kritische Temperatur erreicht und automatisch zündet (beispielsweise ein Motor mit homogener Kompressionszündung von engl.: ”homogeneous charge compression ignition engine” oder HCCI-Motor). HCCI-Motoren können jedoch auch eine Zündung des A/F-Gemisches unter Verwendung von Zündfunken von Zündkerzen ”unterstützen”. Mit anderen Worten können HCCI-Motoren abhängig von Motorbetriebsbedingungen das A/F-Gemisch unter Verwendung einer Zündfunkenunterstützung zünden. Zum Beispiel können HCCI-Motoren eine Zündfunkenunterstützung bei niedrigen Motorlasten verwenden.
  • Abgas, das während der Verbrennung erzeugt wird, kann von den Zylindern in einen Abgaskrümmer ausgestoßen werden. Das Abgas kann Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC) aufweisen. Das Abgas kann auch Stickoxide (NOx) aufgrund der höheren Verbrennungstemperaturen von CI-Motoren und HCCI-Motoren im Vergleich zu über Zündfunken gezündeten Motoren (SI-Motoren von engl.: ”spark ignition engine”) aufweisen. Ein Abgasbehandlungssystem kann das Abgas behandeln, um CO, HC und/oder NOx zu entfernen. Beispielsweise kann das Abgasbehandlungssystem umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt, einen Oxidationskatalysator (OC), einen Partikelmaterial-(PM-)Filter, ein System für selektive katalytische Reduktion (SCR), NOx-Absorber/Adsorber und/oder katalytische Wandler.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Motorsteuersystem umfasst ein Injektionsbestimmungsmodul und ein Injektionsverteilungsmodul. Das Injektionsbestimmungsmodul bestimmt eine Soll-Menge an Kohlenwasserstoffen (HC) zur Injektion in durch einen Motor erzeugtes Abgas zur Regeneration eines Partikelmaterial-(PM)-Filters. Das Injektionsverteilungsmodul steuert ein Verhältnis von Zusatz-Injektion zu Nachverbrennungsinjektion auf Grundlage von Motorlast, Motordrehzahl, und der Soll-Menge an HC-Injektion, wobei die Zusatzinjektion eine Injektion von HC in das Abgas umfasst, und wobei eine Nachverbrennungsinjektion eine Injektion von HC in Zylinder des Motors während einer Periode nach der Verbrennung aufweist.
  • Ein Verfahren umfasst ein Bestimmen einer Soll-Menge von Kohlenwasserstoffen (HC) zur Injektion in durch einen Motor erzeugtes Abgas zur Regeneration eines Partikelmaterial-(PM)-Filters und ein Steuern eines Verhältnisses von Zusatz-Injektion zu Nachverbrennungsinjektion auf Grundlage von Motorlast, Motordrehzahl und der Soll-Menge der HC-Injektion, wobei eine Zusatzinjektion ein Injizieren von HC in das Abgas aufweist und wobei eine Nachverbrennungsinjektion ein Injizieren von HC in Zylinder des Motors während einer Periode nach der Verbrennung aufweist.
  • Gemäß noch weiteren Merkmalen werden die oben beschriebenen Systeme und Verfahren durch ein Computerprogramm implementiert, das durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann an einem konkreten computerlesbaren Medium vorhanden sein, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, einem Speicher, einem nichtflüchtigen Datenspeicher und/oder anderen geeigneten konkreten Speichermedien. Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele nur zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Offenbarung zu beschränken.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Offenbarung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:
  • 1 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 2 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Steuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 3 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Injektionsverteilungsmoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 4 ein Schaubild ist, das eine beispielhafte Steuerung der Abgastemperatur (EGT) während der Regeneration des Partikelmaterial-(PM)-Filters gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
  • 5 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung einer Injektion von Kohlenwasserstoffen (HC) in Motorabgas während einer Regeneration eines PM-Filters gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Offenbarung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken. Zu Zwecken der Klarheit sind in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen zur Identifizierung ähnlicher Elemente verwendet. Die hier verwendete Formulierung ”zumindest eines aus A, B und C” sei so zu verstehen, dass ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder gemeint ist. Es sei zu verstehen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in verschiedener Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
  • Der hier verwendete Begriff ”Modul” betrifft eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
  • Motoren mit Kompressionszündung (CI) (beispielsweise Diesel) und homogener Kompressionszündung (HCCI) können ähnliche Abgasbehandlungssysteme aufweisen. Genauer gesagt können Abgasbehandlungssysteme für CI- und HCCI-Motoren einen Oxidationskatalysator (OC von engl.: ”oxidation catalyst”), der vor (d. h. stromaufwärts) eines Katalysators für selektive katalytische Reduktion (SCR) angeordnet ist, und einen Partikelmaterial-(PM)-Filter aufweisen. Der OC oxidiert Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC), um Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) zu bilden. Der SCR-Katalysator (in Verbindung mit einem Dosiermittel, wie Harnstoff) entfernt Stickoxide (NOx) aus dem Abgas.
  • Der PM-Filter entfernt andererseits PM von dem Abgas. Der PM-Filter kann PM von dem Abgas so lange entfernen, bis der PM-Filter gesättigt ist. Mit anderen Worten kann der Sättigungszustand einem Zustand entsprechen, wenn der PM-Filter voll mit PM (beispielsweise Ruß) ist, wobei danach ein Regenerationszyklus beginnen kann. Der Regenerationszyklus kann HC in das Abgas einführen. Das HC in dem Abgas kann durch den OC in einer exothermen Reaktion katalysiert werden, die Wärme erzeugt und die Abgastemperatur (EGT) erhöht. Die erhöhte EGT an dem Auslass des OC (d. h. an dem Einlass des PM) kann das in dem PM-Filter abgefangene PM verbrennen und/oder spalten, wodurch der PM-Filter ”regeneriert” wird.
  • Abgasbehandlungssysteme können daher ferner einen oder mehrere HC-Injektoren aufweisen, die HC (beispielsweise Kraftstoff) stromaufwärts von einem OC in einen Abgasstrom injizieren. Dies kann als ”Zusatz-Injektion” bezeichnet werden. Alternativ können Abgasbehandlungssysteme HC in das Abgas durch Ausführen einer Nachverbrennungsinjektion unter Verwendung von Kraftstoffinjektoren des Motors einführen. Herkömmliche Steuersysteme steuern eine Injektion von HC in den Abgasstrom während einer PM-Filterregeneration auf Grundlage einer Abgasströmung.
  • Eine Zusatzinjektion sowie Nachverbrennungsinjektion besitzen jedoch beide Nachteile. Genauer kann eine Zusatzinjektion bewirken, dass sich Kraftstoff an Abgasrohrwänden ansammelt, was in einer schlechten Mischung des Kraftstoffs mit dem Abgas resultiert. Die schlechte Mischung kann schwierig durch den OC zu katalysieren sein, was den OC schädigen kann und/oder in verringerten Temperaturen der PM-Filter-Regeneration unter erhöhten Emissionen resultieren kann. Eine Nachverbrennungsinjektion kann andererseits bewirken, dass sich Kraftstoff an Zylinderwänden bei geringen Zylinderdrücken (beispielsweise kolbennahe unterem Totpunkt) ansammelt. Das Ansammeln von Kraftstoff an den Zylinderwänden kann Öl verdünnen, das die Teile in dem Zylinder schmiert, was häufigere Ölwechsel erfordert und/oder eine Motorhaltbarkeit verringert.
  • Demgemäß sind ein System und ein Verfahren vorgesehen, die ein Verhältnis einer Zusatzinjektion zu einer Nachverbrennungsinjektion während einer PM-Filterregeneration auf Grundlage von Motorbetriebsparametern steuern. Mit anderen Worten können das System und Verfahren die Vorteile sowohl der Zusatzinjektion als auch der Nachverbrennungsinjektion erreichen, während die entsprechenden Nachteile (oben diskutiert) vermieden werden. Daher können das System und Verfahren eine effizientere Regeneration eines PM-Filters erreichen, wodurch Komponenten des Abgasbehandlungssystems (beispielsweise der OC, der PM-Filter, etc.) geschützt und/oder Emissionen verringert werden. Überdies können das System und Verfahren eine Nachverbrennungsinjektion in einer Reihe von Zylindern des Motors (beispielsweise einer Hälfte) anweisen, wodurch eine Abgasrückführung (AGR) zugelassen wird, um den Wirkungsgrad der Regeneration des PM-Filters weiter zu verbessern.
  • Genauer können das System und Verfahren eine Soll-HC-Injektion (d. h. eine Gesamtmenge an HC-Injektion) auf Grundlage einer an einem Einlass des PM-Filters gemessenen Temperatur bestimmen. Das System und Verfahren können auch die Soll-Menge an HC-Injektion auf Grundlage einer Abgasströmung und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmen. Das System und Verfahren können dann das Verhältnis von Zusatzinjektion zu Nachverbrennungsinjektion auf Grundlage von Motorlast und Motordrehzahl steuern. Mit anderen Worten können das System und Verfahren die Mengen an Zusatzinjektion und Nachverbrennungsinjektion bestimmen. Beispielsweise können das System und Verfahren einen Proportional-Integral-Differential-(PID)-Regelung des Verhältnisses und/oder die Soll-Menge an HC-Injektion auf Grundlage der an dem Einlass des PM-Filters gemessenen Temperatur ausführen.
  • Nun Bezug nehmend auf 1 weist ein Motorsystem 10 einen CI-Motor 12 auf. Nur beispielhaft kann der Motor 12 ein Dieselmotor oder ein HCCI-Motor sein. Der Motor 12 verbrennt ein Luft/Kraftstoff-(A/F-)Gemisch, um Antriebsmoment zu erzeugen. Luft wird in einen Ansaugkrümmer 14 durch einen Einlass 16 gezogen. Eine Drossel (nicht gezeigt) kann enthalten sein, um eine Luftströmung in den Ansaugkrümmer 14 zu regulieren. Luft in dem Ansaugkrümmer 14 wird in eine Mehrzahl von Zylindern 20 verteilt. Während sechs Zylinder gezeigt sind, sei angemerkt, dass der Motor 12 eine andere Anzahl von Zylindern aufweisen kann. Ein MAF-Sensor 18 kann eine Rate der Luftströmung durch den Einlass 16 messen. Zum Beispiel kann die Luftdurchflussmessung dazu verwendet werden, um eine Motorlast zu bestimmen, die einer Gesamtmenge an zur Verbrennung erforderlichem Kraftstoff entsprechen kann.
  • Die Kraftstoffinjektoren 22 entsprechen den Zylindern 20. Die Kraftstoffinjektoren 22 können Kraftstoff direkt in die Zylinder 20 (d. h. Direkt-Kraftstoffinjektion) injizieren. Alternativ dazu können die Kraftstoffinjektoren 22 jedoch Kraftstoff über Ansaugkanäle der Zylinder 20 (d. h. Kanal-Kraftstoffinjektion) injizieren. Ein Kolben (nicht gezeigt) komprimiert und verbrennt das A/F-Gemisch in dem Zylinder 20. Der Kolben treibt eine Motorkurbelwelle (nicht dargestellt) bei einem Arbeitstakt an, um ein Antriebsmoment zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform können die Zylinder 20 Zündkerzen (nicht gezeigt) (beispielsweise für Zündfunkenunterstützung in einem HCCI-Motor) aufweisen. Die Kraftstoffinjektoren 22 können auch Kraftstoff in die Zylinder 20 nach einer Verbrennung des A/F-Gemisches (Nachverbrennungsinjektion) injizieren, um Kohlenwasserstoffe (HC) in das Abgas einzuführen.
  • Die Kurbelwelle (nicht dargestellt) rotiert mit Motordrehzahl oder einer Rate, die proportional zur Motordrehzahl ist. Ein Sensor 24 für Kurbelwellendrehzahl (CS von engl.: ”crankshaft speed”) misst eine Drehzahl der Kurbelwelle. Nur beispielhaft kann der CS-Sensor 24 ein Sensor für variable Reluktanz sein. Das Antriebsmoment von der Motorkurbelwelle kann an einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs (beispielsweise Räder) über ein Getriebe (nicht gezeigt) übertragen werden. Ein Sensor 26 für Getriebeabtriebswellendrehzahl (TOSS von engl.: ”transmission output shaft speed”) misst eine Drehzahl der Abtriebswelle eines Getriebes (nicht gezeigt). Mit anderen Worten kann die Messung von dem TOSS-Sensor 26 eine Fahrzeuggeschwindigkeit angeben. Sowohl die Motordrehzahl als auch die Fahrzeuggeschwindigkeit können unter Verwendung anderer geeigneter Sensoren und/oder Verfahren gemessen oder berechnet werden.
  • Das Abgas, das aus der Verbrennung in den Zylindern 20 resultiert, wird in einen Abgaskrümmer 28 ausgestoßen. Ein Sensor 30 für Abgasluftmassenstrom (EMAF von engl.: ”exhaust mass airflow”) erzeugt ein EMAF-Signal, das eine Rate von Luft angibt, die durch den EMAF-Sensor 30 strömt. Beispielsweise kann das EMAF-Signal angeben oder dazu verwendet werden, eine Abgasströmung durch ein Abgasbehandlungssystem 32 zu bestimmen. Somit kann der EMAF-Sensor 30 zwischen dem Abgaskrümmer 28 und dem Abgasbehandlungssystem 32 angeordnet sein.
  • Das Abgasbehandlungssystem 32 kann das Abgas behandeln. Das Abgasbehandlungssystem 32 kann einen zusätzlichen HC-Injektor 34, einen OC 36 und einen PM-Filter 40 aufweisen. Der Zusatz-HC-Injektor 34 injiziert selektiv HC (z. B. Kraftstoff) in den Abgasstrom. Wie vorher beschrieben wurde, können die Kraftstoffinjektoren 22 jedoch eine Nachverbrennungsinjektion ausführen, um HC in das Abgas einzuführen. Der OC 36 oxidiert CO und HC in dem Abgas. Der PM-Filter 40 entfernt PM von dem Abgas.
  • Das Abgasbehandlungssystem 32 weist auch Temperatursensoren 37 und 39 auf. Der Temperatursensor 37 kann eine Temperatur (Tout) des Abgases an einem Auslass des OC 36 messen und kann somit als ”Auslasstemperatursensor” bezeichnet werden. Der Temperatursensor 39 kann andererseits eine Temperatur (Tin) an einem Einlass des PM-Filters 40 messen, und kann somit als ”Einlasstemperatursensor” bezeichnet werden. Das Abgasbehandlungssystem 32 kann ferner andere Temperatursensoren (nicht gezeigt) und/oder NOx-Sensoren (nicht gezeigt) aufweisen, die jeweils die Abgastemperatur (EGT) und/oder Abgas-NOx-Konzentration messen.
  • Ein Steuermodul 50 kommuniziert mit und/oder steuert verschiedene Komponenten des Motorsystems 10. Das Steuermodul 50 kann Signale von dem MAF-Sensor 18, dem CS-Sensor 24, dem TOSS-Sensor 26, dem EMAF-Sensor 30, dem Auslasstemperatursensor 37 und dem Einlasstemperatursensor 39 empfangen. Das Steuermodul 50 kann auch mit dem PM-Filter 40 kommunizieren, um zu bestimmen, wann ein Regenerationszyklus erforderlich ist. Alternativ dazu kann das Steuermodul 50 auf Basis anderer Parameter und/oder Modellierung bestimmen, dass eine Regeneration des PM-Filters 40 erforderlich ist. Beispielsweise kann das Steuermodul 50 bestimmen, dass eine Regeneration des PM-Filters 40 erforderlich ist, wenn eine Abgasströmung kleiner als eine vorbestimmte Abgasströmungsschwelle ist (d. h. der PM-Filter 40 durch PM beschränkt ist).
  • Das Steuermodul 50 kann eine Drossel (nicht gezeigt), die Kraftstoffinjektoren 22, den Zusatz-HC-Injektor 34 und ein Abgasrückführungs-(AGR-)Ventil 46 steuern (nachfolgend detaillierter diskutiert). Das Steuermodul 50 kann außerdem das System und Verfahren der vorliegenden Offenbarung implementieren, um den Wirkungsgrad der Regeneration des PM-Filters 40 zu verbessern. Genauer kann das Steuermodul 50 die Kraftstoffinjektoren 22 (d. h. Nachverbrennungsinjektion) und/oder den Zusatz-HC-Injektor 34 betätigen, um die EGT zu steuern und eine Regeneration des PM-Filters 40 zu steuern. Bei einer Ausführungsform kann das Steuermodul 50 Kraftstoffinjektoren 22, die einer Reihe von Zylindern 20 (z. B. der Hälfte) entsprechen, betätigen, um für eine AGR während der Regeneration des PM-Filters 40 zu sorgen.
  • Das Motorsystem 10 kann ferner ein AGR-System 42 aufweisen. Das AGR-System 42 umfasst das AGR-Ventil 46 und eine AGR-Leitung 44. Das AGR-System 42 kann einen Anteil von Abgas von dem Abgaskrümmer 28 in den Ansaugkrümmer 14 einführen. Das AGR-Ventil 46 kann an dem Ansaugkrümmer 14 montiert sein. Die AGR-Leitung 44 kann sich von dem Abgaskrümmer 28 zu dem AGR-Ventil 46 erstrecken, wobei eine Verbindung zwischen dem Abgaskrümmer 28 und dem AGR-Ventil 46 vorgesehen wird. Wie vorher beschrieben wurde, kann das Steuermodul 50 das AGR-Ventil 46 betätigen, um eine Menge an Abgas, die in den Ansaugkrümmer 14 eingeführt wird, zu erhöhen oder zu verringern.
  • Der Motor 12 kann auch einen Turbolader 48 aufweisen. Der Turbolader 48 kann durch das Abgas, das durch einen Turbineneinlass aufgenommen wird, angetrieben werden. Nur beispielhaft kann der Turbolader 48 eine Turbine mit variabler Düse aufweisen. Der Turbolader 48 erhöht eine Luftströmung in den Ansaugkrümmer 14, um eine Zunahme des Ansaug-MAP (d. h. Krümmerabsolutdruck oder Ladedruck) zu bewirken. Das Steuermodul 50 kann den Turbolader 48 betätigen, um die Strömung des Abgases selektiv zu beschränken, wodurch der Ladedruck gesteuert wird.
  • Nun Bezug nehmend auf 2 ist das Steuermodul 50 detaillierter dargestellt. Das Steuermodul 50 kann ein Injektionsbestimmungsmodul 60, ein Injektionsverteilungsmodul 70 und ein Regenerationssteuermodul 80 aufweisen. Das Injektionsbestimmungsmodul 60 empfängt eine Abgasströmung und eine Fahrzeuggeschwindigkeit. Beispielsweise kann die Abgasströmung durch den EMAF-Sensor 30 gemessen werden, und die Fahrzeuggeschwindigkeit kann durch den TOSS-Sensor 26 gemessen werden. Die Abgasströmung und die Fahrzeuggeschwindigkeit können jedoch unter Verwendung anderer Sensoren gemessen oder auf Grundlage von Motorbetriebsparametern modelliert werden. Das Injektionsbestimmungsmodul 60 empfängt auch eine Temperatur Tin (gemessen durch den Einlasstemperatursensor 39).
  • Das Injektionsbestimmungsmodul 60 bestimmt eine Soll-Menge an HC-Injektion (d. h. eine Gesamtmenge an HC-Injektion) auf Grundlage der Temperatur Tin. Das Injektionsbestimmungsmodul 60 kann auch die Soll-Menge an HC-Injektion auf Grundlage der Abgasströmung und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmen. Überdies führt bei einer Ausführungsform das Injektionsbestimmungsmodul 60 eine PID-Regelung der Soll-Menge an HC-Injektion auf Grundlage einer Temperaturrückkopplung (d. h. Tin) aus. Beispielsweise kann das Injektionsbestimmungsmodul 60 eine Nachschlagetabelle aufweisen, die eine Mehrzahl von Soll-Mengen an HC-Injektion aufweist, die verschiedenen Einlasstemperaturen des PM-Filters 40, Abgasströmungen und/oder Fahrzeuggeschwindigkeiten zugeordnet sind. Nur beispielhaft kann die Soll-Menge an HC-Injektion abnehmen, wenn eine Abgasströmung zunimmt. Alternativ dazu kann nur beispielhaft die Soll-Menge an HC-Injektion zunehmen, wenn die Temperatur Tin nicht zunimmt oder zu langsam zunimmt.
  • Das Injektionsverteilungsmodul 70 empfängt die Soll-Menge an HC-Injektion. Das Injektionsverteilungsmodul 70 empfängt auch eine Motordrehzahl und Motorlast. Beispielsweise kann die Motordrehzahl unter Verwendung des CS-Sensors 22 gemessen werden, und die Motorlast kann unter Verwendung des MAF-Sensors 18 gemessen werden. Die Motordrehzahl und die Motorlast können jedoch unter Verwendung anderer Sensoren gemessen oder auf Grundlage von Motorbetriebsparametern modelliert werden. Das Injektionsverteilungsmodul 70 bestimmt eine Menge an Zusatzinjektion und eine Menge an Nachverbrennungsinjektion auf Grundlage der Soll-Menge an HC-Injektion, der Motordrehzahl und der Motorlast. Genauer kann das Injektionsverteilungsmodul 70 ein Verhältnis von Zusatzinjektion zu Nachverbrennungsinjektion bestimmen. Das Injektionsverteilungsmodul 70 kann dann die Mengen an Zusatzinjektion und Nachverbrennungsinjektion auf Grundlage der Soll-Menge an HC-Injektion und dem bestimmten Verhältnis bestimmen. Beispielsweise kann das Injektionsverteilungsmodul 70 eine Nachschlagetabelle aufweisen, die eine Mehrzahl von Verhältnissen aufweist, die der Motordrehzahl und Motorlast zugeordnet sind.
  • Das Regenerationssteuermodul 80 empfängt die bestimmten Mengen an Zusatzinjektion und Nachverbrennungsinjektion (AUX von engl.: ”auxiliary injection” bzw. PC von engl.: ”post-combustion injection”). Das Regenerationssteuermodul 80 steuert den Zusatz-HC-Injektor 34 und die Kraftstoffinjektoren 22 auf Grundlage der bestimmten Mengen an Zusatzinjektion bzw. Nachverbrennungsinjektion. Alternativ dazu kann jedoch bei einer Ausführungsform das Injektionsverteilungsmodul 70 Raten der Zusatzinjektion und Nachverbrennungsinjektion bestimmen, und das Regenerationssteuermodul 80 kann den Zusatzinjektor 34 bzw. die Kraftstoffinjektoren 22 gemäß den bestimmten Raten steuern.
  • Das Regenerationssteuermodul 80 kann die Zusatzinjektion und Nachverbrennungsinjektion durch Erzeugung von Steuersignalen für den Zusatz-HC-Injektor 34 bzw. die Kraftstoffinjektoren 22 steuern. Wie vorher beschrieben wurde, kann jedoch bei einer Ausführungsform das Regenerationssteuermodul 80 Steuersignale für Kraftstoffinjektoren 22 erzeugen, die einer Reihe von Zylindern 20 zugeordnet sind, um eine AGR während einer Regeneration des PM-Filters 40 zu ermöglichen. Während ein Regenerationssteuermodul 80 gezeigt ist, können zwei separate Module implementiert sein, um eine Zusatzinjektion bzw. Nachverbrennungsinjektion zu steuern.
  • Nun Bezug nehmend auf 3 ist eine beispielhafte Implementierung des Injektionsverteilungsmoduls 70 detaillierter gezeigt. Das Injektionsverteilungsmodul 70 kann ein Verhältnisbestimmungsmodul 90 aufweisen. Das Verhältnisbestimmungsmodul 90 empfängt die Motorlast und die Motordrehzahl. Das Verhältnisbestimmungsmodul 90 bestimmt das Verhältnis von Zusatzinjektion zu Nachverbrennungsinjektion. Beispielsweise kann das Verhältnisbestimmungsmodul 90 einen Faktor (beispielsweise zwischen 0 und 1) erzeugen. Das Injektionsverteilungsmodul 70 kann die Soll-Menge an HC-Injektion mit dem Faktor multiplizieren, um die Menge an Nachverbrennungsinjektion zu bestimmen. Das Injektionsverteilungsmodul 80 kann dann die bestimmte Menge an Nachverbrennungsinjektion von der Soll-Menge an HC-Injektion subtrahieren, um die Menge an Zusatzinjektion zu bestimmen.
  • Nun Bezug nehmend auf 4 ist ein Schaubild gezeigt, das eine EGT-Steuerung für ein mit 75 Meilen pro Stunde (mph) fahrendes Fahrzeug gemäß dem System und Verfahren der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Genauer veranschaulicht das Schaubild eine EGT-Steuerung während einer Regeneration eines PM-Filters unter Verwendung von 50% Zusatzinjektion und 50% Nachverbrennungsinjektion (d. h. ein Verhältnis von 1:1). Wie gezeigt ist, folgt die Temperatur Tin an dem Einlass des PM-Filters 40 über den Regenerationsprozess hinweg genau den Stufen der Soll-Temperatur (beispielsweise 565°C, 585°C, etc.). Das genaue Verfolgen der Schritte der Soll-Temperatur kann in einem verbesserten Wirkungsgrad während der PM-Filterregeneration resultieren.
  • Nun Bezug nehmend auf 5 beginnt ein Verfahren zum Steuern einer Injektion von HC in durch den Motor 12 erzeugtes Abgas bei 100. Bei 100 bestimmt das Steuermodul 50, ob der Motor 12 eingeschaltet ist. Wenn dies zutrifft, kann die Steuerung mit 104 fortfahren. Wenn dies nicht zutrifft, kann die Steuerung zu 100 zurückkehren. Bei 104 kann das Steuermodul 50 bestimmen, ob eine Regeneration des PM-Filters 40 erforderlich ist. Beispielsweise kann eine Regeneration des PM-Filters 40 erforderlich sein, wenn die Abgasströmung kleiner als eine vorbestimmte Schwelle ist. Wenn dies zutrifft, kann die Steuerung mit 108 fortfahren. Wenn dies nicht zutrifft, kann die Steuerung zu 104 zurückkehren.
  • Bei 108 kann das Steuermodul 50 die Soll-Menge an HC-Injektion bestimmen. Bei 112 kann das Steuermodul 50 das Verhältnis von Zusatz-(AUX)-Injektion zu Nachverbrennungs-(PC)-Injektion bestimmen. Beispielsweise kann das Steuermodul 50 einen Faktor unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmen, der eine Mehrzahl von Faktoren aufweist, die der Motorlast und Motordrehzahl zugeordnet sind.
  • Bei 116 kann das Steuermodul 50 die Mengen an Zusatz-(AUX)-Injektion und Nachverbrennungs-(PC)-Injektion auf Grundlage der Soll-Menge an HC-Injektion und dem bestimmten Verhältnis (oder Faktor) bestimmen. Beispielsweise kann das Steuermodul 50 die Menge an Zusatz-(AUX)-Injektion auf Grundlage eines Produkts des Faktors und der Soll-Menge an HC-Injektion bestimmen und kann die Menge an Nachverbrennungsinjektion auf Grundlage einer Differenz zwischen der Soll-Menge an HC-Injektion und der bestimmten Menge an Zusatzinjektion bestimmen.
  • Bei 120 kann das Steuermodul 50 eine HC-Injektion. gemäß den bestimmten Mengen an Zusatzinjektion und Nachverbrennungsinjektion steuern. Bei 124 kann das Steuermodul 50 die Temperatur Tin an dem Einlass des PM-Filters 40 messen.
  • Bei 128 kann das Steuermodul 50 bestimmen, ob der Regenerationsbetriebsablauf beendet ist. Beispielsweise kann der Regenerationsbetriebsablauf beendet sein, nachdem die Einlasstemperatur Tin größer als oder gleich einer vorbestimmten Temperaturschwelle für eine vorbestimmte Periode ist. Wenn dies zutrifft, kann die Steuerung zu 104 zurückkehren. Wenn dies nicht zutrifft, kann dann die Steuerung zu 108 zurückkehren, wo die Steuerung der Soll-Menge an HC-Injektion und des Verhältnisses der Zusatzinjektion zu Nachverbrennungsinjektion fortgesetzt werden kann (beispielsweise PID-Regelung), bis der Regenerationsbetriebsablauf beendet ist.
  • Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert sein. Daher sei, während diese Offenbarung bestimmte Beispiele aufweist, der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht so beschränkt, da andere Abwandlungen dem Fachmann nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche offensichtlich werden.

Claims (10)

  1. Motorsteuersystem, umfassend: ein Injektionsbestimmungsmodul, das eine Soll-Menge an Kohlenwasserstoffen (HC) zur Injektion in durch einen Motor erzeugtes Abgas zur Regeneration eines Partikelmaterial-(PM)-Filters bestimmt; und ein Injektionsverteilungsmodul, das ein Verhältnis von Zusatzinjektion zu Nachverbrennungsinjektion auf Grundlage einer Motorlast, einer Motordrehzahl und der Soll-Menge an HC-Injektion steuert, wobei die Zusatzinjektion eine Injektion von HC in das Abgas umfasst, und wobei eine Nachverbrennungsinjektion eine Injektion von HC in Zylinder des Motors während einer Periode nach der Verbrennung umfasst.
  2. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Injektionsverteilungsmodul Mengen an Zusatzinjektion und Nachverbrennungsinjektion auf Grundlage der Motorlast, der Motordrehzahl und der Soll-Menge an HC-Injektion bestimmt.
  3. Motorsteuersystem nach Anspruch 2, ferner umfassend: ein Regenerationssteuermodul, das Steuersignale für einen Zusatz-HC-Injektor und Kraftstoffinjektoren auf Grundlage der Mengen an Zusatzinjektion bzw. Nachverbrennungsinjektion erzeugt.
  4. Motorsteuersystem nach Anspruch 3, wobei der Zusatz-HC-Injektor stromaufwärts eines Oxidationskatalysators (OC) in einem Abgasbehandlungssystem angeordnet ist, und wobei die Kraftstoffinjektoren den Zylindern des Motors entsprechen.
  5. Motorsteuersystem nach Anspruch 4, wobei das Regenerationssteuermodul Steuersignale für Kraftstoffinjektoren erzeugt, die einer Reihe von Zylindern des Motors entsprechen.
  6. Motorsteuersystem nach Anspruch 2, wobei das Injektionsverteilungsmodul einen Faktor unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmt, der eine Mehrzahl von Faktoren aufweist, die der Motorlast und der Motordrehzahl zugeordnet sind.
  7. Motorsteuersystem nach Anspruch 6, wobei das Injektionsverteilungsmodul die Menge an Zusatzinjektion auf Grundlage eines Produkts des Faktors und der Soll-Menge an HC-Injektion bestimmt und wobei das Injektionsverteilungsmodul die Menge an Nachverbrennungsinjektion auf Grundlage einer Differenz zwischen der Soll-Menge an HC-Injektion und der bestimmten Menge an Zusatzinjektion bestimmt.
  8. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Injektionsbestimmungsmodul die Soll-Menge an HC-Injektion auf Grundlage einer Temperatur des Abgases an einem Einlass des PM-Filters bestimmt.
  9. Motorsteuersystem nach Anspruch 8, wobei das Injektionsbestimmungsmodul die Soll-Menge an HC zur Injektion in das Abgas auf Grundlage einer Abgasströmung und/oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt.
  10. Motorsteuersystem nach Anspruch 9, wobei das Injektionsbestimmungsmodul eine Proportional-Integral-Differential-(PID)-Regelung der Soll-Menge an HC zur Injektion in das Abgas ausführt.
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