DE102011082189B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors Download PDF

Info

Publication number
DE102011082189B4
DE102011082189B4 DE102011082189.9A DE102011082189A DE102011082189B4 DE 102011082189 B4 DE102011082189 B4 DE 102011082189B4 DE 102011082189 A DE102011082189 A DE 102011082189A DE 102011082189 B4 DE102011082189 B4 DE 102011082189B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cooling water
temperature
aftertreatment device
aging
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102011082189.9A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102011082189A1 (de
Inventor
Yasser Mohammed Sayed Yacoub
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Priority to DE102011082189.9A priority Critical patent/DE102011082189B4/de
Priority to US13/592,208 priority patent/US9228464B2/en
Priority to CN201210327436.2A priority patent/CN102979638B/zh
Publication of DE102011082189A1 publication Critical patent/DE102011082189A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102011082189B4 publication Critical patent/DE102011082189B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F01N3/202—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means using microwaves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/068—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for warming-up
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/04—Methods of control or diagnosing
    • F01N2900/0416—Methods of control or diagnosing using the state of a sensor, e.g. of an exhaust gas sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1621—Catalyst conversion efficiency
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2037/00—Controlling
    • F01P2037/02—Controlling starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/164—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by varying pump speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/021—Engine temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit Abgasnachbehandlungseinrichtung während einer Kaltstartphase, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) des Kühlwassers durch Steuerung in Abhängigkeit von einem Alterungsgrad einer Abgasnachbehandlungseinrichtung des Verbrennungsmotors auf eine Nenn-Betriebstemperatur (T1) gebracht wird, derart, dass die Temperatur (T) des Kühlwassers um so schneller ansteigen und gegen die Nenn-Betriebstemperatur (T1) streben gelassen wird, je größer der gegenwärtige Alterungsgrad der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit Abgasnachbehandlungseinrichtung während einer Kaltstartphase, d. h. während einer Betriebsphase, in der die Temperatur des Kühlwassers nach einem Motorstart von einer relativ niedrigen Temperatur auf eine Nenn-Betriebstemperatur steigt, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und dem Oberbegriff des Patentanspruches 10.
  • Für die Oxidation von Reduktionsstoffen im Abgas aus der internen oder externen Verbrennung von fossilen Kraftstoffen benötigt man Abgaskatalysatoren, d. h. Abgasnachbehandlungseinrichtungen mit katalytischer Edelmetallbeschichtung.
  • Ein abwechselnd hohen und niedrigen Temperaturen ausgesetzter Abgaskatalysator eines Kraftfahrzeugs unterliegt thermischer Alterung, d. h. einer Verschlechterung des Oxidationswirkungsgrades der katalytischen Beschichtung aufgrund von Edelmetall-Sinterung (Schrumpfen der Oberfläche der katalytischen Beschichtung im Kontakt mit dem Abgas aufgrund von Zusammenballung des Katalysatormaterials).
  • Der Grad der Verschlechterung des Oxidationswirkungsgrades hängt von den Temperaturniveaus (von Arrhenius- bzw. exponentieller Natur) und im Wesentlichen linear von der Abgasmassenstromgeschwindigkeit ab.
  • Die Alterung der Abgasnachbehandlungseinrichtung hat zur Folge, dass sich die Anspringtemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung in Kaltstartphasen im Laufe der Zeit zu höheren Temperaturniveaus hin verschiebt, was die Fähigkeit des Abgaskatalysators beeinträchtigt, die während Kaltstartphasen vom Verbrennungsmotor emittierten Reduktionsstoffe umzuwandeln.
  • Im gegenwärtigen Stand der Technik wird versucht die Abgastemperatur zu vergrößern, um die Erhöhung der Katalysatortemperatur über die Anspringgrenze zu beschleunigen. Diese Methode führt aufgrund der zusätzlichen Wärme, die von internen oder externen Verbrennungseinrichtungen benötigt wird, zu einer Vergrößerung des Kraftstoffverbrauchs.
  • Aus der DE 10 2005 058 202 A1 ist eine Wassertemperaturanstiegssteuerung im Rahmen einer Leistungsversorgungssteuerung bekannt.
  • Aus der DE 11 2005 001 064 T5 ist es im Rahmen einer gewünschten Beheizung eines Kraftfahrzeugs durch die Klimaanlage bekannt, eine gezielte Beeinflussung des Kühlwassertemperaturbereichs im Aufwärmbetrieb vorzusehen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit Abgasnachbehandlungseinrichtung während einer Kaltstartphase bereitzustellen, mit dem ein gewünschtes Niveau an Abgasrohr-Kaltstartemissionen bei möglichst geringer Zunahme des Kraftstoffverbrauchs gehalten werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Patentanspruch 1 angegebene Verfahren und die in Anspruch 10 angegebene Vorrichtung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Die vorgeschlagene Lösung basiert darauf, als Gegenmaßnahme gegen die Alterung und die damit einhergehende Vergrößerung der Anspringtemperaturen der Abgasnachbehandlungseinrichtung die Emission von Reduktionsstoffen im Motorabgas zu begrenzen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Motorkühlwassertemperatur als eine Funktion des Alterungsgrades des Abgaskatalysators gesteuert wird, und zwar derart, dass die Nenn-Betriebstemperatur des Kühlwassers mit zunehmendem Alterungsgrad des Abgaskatalysators schneller erreicht wird.
  • Dies hat die Wirkung, dass die Wärmeverluste aus dem Verbrennungsprozess verkleinert werden und somit die Gastemperatur im Zylinder erhöht wird, was zu einer Verminderung des Anteils von nicht verbranntem Kraftstoff und somit der Reduktionsstoffe im Motorabgas führt.
  • Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die Energie, die nötig ist, um das Kühlwasser, das ein Gesamtvolumen von 4 bis 6 Liter haben kann, schnell auf seine Nenn-Betriebstemperatur aufzuwärmen, wesentlich niedriger ist als die Gesamtenergie, die nötig ist, um die Temperatur des Einlaßgasstroms (z. B. durch Umgehen des Abgasrückführungskühlers oder durch aktives Heizen im Einlaßverteiler) und/oder die Temperatur des Abgasstroms durch spätere nachfolgende Verbrennung im Zylinder oder externe Verbrennung im Abgasstrom zu erhöhen.
  • Außerdem ermöglichen es passive Mittel wie z. B. Steuerung der Kühlwasserumwälzung im Kühlwassertrakt, die Kühlwassertemperatur im Zylinderkopf schnell zu erhöhen. Diese steigt sehr schnell, wenn die Kühlwasserumwälzung gestoppt wird, entweder durch Abschalten der Kühlwasserpumpe oder mittels Steuerventilen im Kühlwasserkreislauf.
  • Um für den Fall von hohen Alterungsgraden des Abgaskatalysators das Aufwärmen des Kühlwassers zu beschleunigen, können außerdem aktive Mittel verwendet werden, wie z. B. eine Elektro- oder Mikrowellen-Heizung im Kühlwasserkreislauf. Die damit einhergehende Wirkung des schnelleren Aufwärmens des Motoröls aufgrund der Kopplung mit dem Kühlwasserkreislauf durch den Öl-Wärmetauscher hat den Nebeneffekt, die Motorreibung zu vermindern und somit den Kraftstoffverbrauch zu senken, was im Falle von aktiver Heizung deren Energieverbrauch teilweise ausgleicht.
  • Die Erfindung ermöglicht einen optimalen Kompromiss zwischen den Anforderungen, über die Betriebsdauer des Verbrennungsmotors bzw. die Lebensdauer der Abgasnachbehandlungseinrichtung hinweg sowohl Emissionsgrenzen als Kraftstoffverbrauchsgrenzen einzuhalten.
  • Im Hinblick auf diese Anforderungen wird das Kühlwasser bei der Erfindung auch nicht stets so schnell wie möglich auf Nenntemperatur gebracht. Die Kühlwassertemperatur immer möglichst schnell zu erhöhen, hätte zwar einen positiven Effekt hinsichtlich besserer Verbrennung von unverbranntem Kraftstoff (HC, CO), jedoch einen ungünstigen Effekt hinsichtlich Kaltstart-Stickoxidemissionen, welche in einer späteren Phase in einem Betriebszyklus kompensiert werden müßten. Außerdem ist schnelles Erhöhen der Kühlwassertemperatur zwar energiesparender als eine Erhöhung der Temperatur des Einlaßgasstroms und/oder des Abgasstroms, kostet aber nichtsdestoweniger zusätzliche Energie, die wegen dementsprechend erhöhtem Kraftstoffverbrauch und/oder Kohlendioxidausstoß grundsätzlich klein gehalten werden soll. Bei einem neuen Abgaskatalysator ist es daher besser, das Aufwärmen der Kühlwassertemperatur nicht oder allenfalls wenig zu beschleunigen.
  • Der gegenwärtige Alterungsgrad der Abgasnachbehandlungseinrichtung kann anhand von in einem Speicher einer Motorsteuereinheit (ECU) gespeicherten Tabellen und/oder anhand von Meßgrößen ermittelt werden, wie an sich bekannt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Temperatur des Kühlwassers während einer Kaltstartphase als eine mit laufend kleiner werdender Steigung laufend zunehmende Funktion der Zeit auf die Nenn-Betriebstemperatur gebracht, insbesondere als eine Exponentialfunktion der (negativen) Zeit.
  • Die Erfindung eignet sich besonders für Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, von Kraftfahrzeugen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt Beispiele für erfindungsgemäß gesteuerte zeitliche Verläufe der Kühlwassertemperatur, welche ungefähr der Temperatur des Motoröls entspricht, während einer Kaltstartphase eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug.
  • Bei einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und Abgaskatalysator steigt die Temperatur des Kühlwassers während einer Kaltstartphase nach dem Motorstart von einer relativ niedrigen Temperatur, normalerweise der Umgebungstemperatur von z. B. ca. 20°C, auf eine Nenn-Betriebstemperatur von z. B. ca. 90°C.
  • Ohne besondere Maßnahmen steigt die Kühlwassertemperatur relativ langsam an, zum Beispiel in Übereinstimmung mit der mit tau = 500 s bezeichneten Kurve in dem Graphen der Figur.
  • Aufgrund von Alterung des Abgaskatalysators verschiebt sich dessen Anspringtemperatur in Kaltstartphasen im Laufe der Zeit zu höheren Temperaturniveaus hin, was die Fähigkeit des Abgaskatalysators beeinträchtigt, die während Kaltstartphasen vom Verbrennungsmotor emittierten Reduktionsstoffe umzuwandeln.
  • Um auch für einen älteren Abgaskatalysator ein gewünschtes Niveau an Abgasrohr-Kaltstartemissionen bei möglichst geringer Zunahme des Kraftstoffverbrauchs über die Lebensdauer des Abgaskatalysators aufrechtzuerhalten, wird man die Kühlwassertemperatur während einer Kaltstartphase um so schneller ansteigen und gegen die Nenn-Betriebstemperatur des Kühlwassers streben lassen, je größer der gegenwärtige Alterungsgrad des Abgaskatalysators ist.
  • Insbesondere wird die Kühlwassertemperatur bevorzugt in Übereinstimmung mit der folgenden Funktion auf die Nenn-Betriebstemperatur gebracht: T(t) = T1 – (T1 – T0)·e–t/τ worin
    • T(t)
    = Kühlwassertemperatur im Zeitpunkt t nach dem Motorstart
    T0
    = Kühlwassertemperatur beim Motorstart (z. B. ca. 20°C)
    T1
    = Nenn-Betriebstemperatur des Kühlwassers (z. B. ca. 90°C)
    τ
    = Konstante
  • Die Größe τ stellt nur insoweit eine Konstante dar, als sie während einer Kaltstartphase oder während einiger aufeinander folgender Kaltstartphasen konstant ist. Über viele Kaltstarts hinweg gesehen wird diese jedoch nach und nach kleiner.
  • Zweckmäßigerweise wird die Größe τ so festgelegt, dass diese für einen neuen Abgaskatalysator in der Größenordnung von einigen hundert Sekunden liegt, der charakteristischen Aufwärmzeit des Kühlwassers. Auf diese Weise repräsentiert die Größe tau die Zeit, nach der die Kühlwassertemperatur noch um den Bruchteil 1/e der Temperaturdifferenz (T1 – T0) von der Nenn-Betriebstemperatur entfernt ist.
  • Die oben angegebene Funktion stellt übrigens eine Lösung der Differentialgleichung dT(t)/dt = (T1 – T0)/τ dar, und zwar unter den Randbedingungen T(0) = T0 und T(∞) = T1
  • In dem Graphen der Figur zeigt die mit τ = 500 s bezeichnete Kurve den Anstieg der Kühlwassertemperatur für einen frischen, d. h. einen neuen Abgaskatalysator.
  • Die mit τ = 200 s bezeichnete Kurve zeigt den Anstieg der Kühlwassertemperatur für einen Abgaskatalysator mit einem gewissen ersten Alterungsgrad. Die mit τ = 100 s bezeichnete Kurve zeigt den Anstieg der Kühlwassertemperatur für einen Abgaskatalysator mit einem zweiten Alterungsgrad, der größer als der erste Alterungsgrad ist. Die mit τ = 20 s bezeichnete Kurve zeigt den Anstieg der Kühlwassertemperatur für einen stark gealterten Abgaskatalysator mit einem dritten Alterungsgrad, der größer als der zweite Alterungsgrad ist.
  • Zur Ausführung der Erfindung wird die Kühlwassertemperatur während einer Kaltstartphase durch geeignete Steuerung passiver Mittel wie einer Kühlwasserumwälzpumpe im Kühlwassertrakt und/oder Ventilen im Kühlwasserkreislauf und/oder mittels aktiver Mitteln wie einer Elektro- oder Mikrowellen-Heizung im Kühlwasserkreislauf erforderlichenfalls derart erhöht, dass der Temperaturverlauf den obigen Funktion genügt. Lediglich bei einem völlig neuen Abgaskatalysator kann es entbehrlich sein, derartige Mittel zu aktivieren, weil das normale Anstiegsverhalten der Kühlwassertemperatur im Wesentlichen dem gewollten Verlauf des Temperaturanstiegs entspricht.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit Abgasnachbehandlungseinrichtung während einer Kaltstartphase, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) des Kühlwassers durch Steuerung in Abhängigkeit von einem Alterungsgrad einer Abgasnachbehandlungseinrichtung des Verbrennungsmotors auf eine Nenn-Betriebstemperatur (T1) gebracht wird, derart, dass die Temperatur (T) des Kühlwassers um so schneller ansteigen und gegen die Nenn-Betriebstemperatur (T1) streben gelassen wird, je größer der gegenwärtige Alterungsgrad der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) des Kühlwassers während einer Kaltstartphase durch geeignete Steuerung eines oder mehrerer der folgenden Mittel in Abhängigkeit von dem Alterungsgrad der Abgasnachbehandlungseinrichtung auf die Nenn-Betriebstemperatur (T1) gebracht wird: – passive Mittel wie eine Kühlwasserumwälzpumpe im Kühlwassertrakt und/oder Ventile im Kühlwasserkreislauf; und – aktive Mittel wie eine Elektro- oder Mikrowellen-Heizung im Kühlwasserkreislauf.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gegenwärtige Alterungsgrad der Abgasnachbehandlungseinrichtung anhand von gespeicherten Tabellen und/oder von Meßgrößen ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) des Kühlwassers während einer Kaltstartphase als eine mit laufend kleiner werdender Steigung laufend zunehmende Funktion der Zeit (t) auf die Nenn-Betriebstemperatur gebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) des Kühlwassers während einer Kaltstartphase im Wesentlichen gemäß der folgenden Funktion auf die Nenn-Betriebstemperatur gebracht wird: T(t) = T1 – (T1 – T0)·e–t/τ worin T(t) = Kühlwassertemperatur im Zeitpunkt t nach dem Motorstart T0 = Kühlwassertemperatur beim Motorstart T1 = Nenn-Betriebstemperatur des Kühlwassers τ = Konstante
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstante τ ein Maß für den Alterungsgrad der Abgasnachbehandlungseinrichtung darstellt, das für eine neue Abgasnachbehandlungseinrichtung in der Größenordnung von einigen hundert Sekunden liegt und mit zunehmender Alterung der Abgasnachbehandlungseinrichtung nach und nach kleiner wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einem Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung eine katalytische Edelmetallbeschichtung aufweist.
  10. Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors mit Abgasnachbehandlungseinrichtung während einer Kaltstartphase, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
DE102011082189.9A 2011-09-06 2011-09-06 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors Expired - Fee Related DE102011082189B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011082189.9A DE102011082189B4 (de) 2011-09-06 2011-09-06 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors
US13/592,208 US9228464B2 (en) 2011-09-06 2012-08-22 Method and device for controlling an internal combustion engine
CN201210327436.2A CN102979638B (zh) 2011-09-06 2012-09-06 用于控制内燃发动机的方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011082189.9A DE102011082189B4 (de) 2011-09-06 2011-09-06 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011082189A1 DE102011082189A1 (de) 2013-03-07
DE102011082189B4 true DE102011082189B4 (de) 2014-03-20

Family

ID=47710544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011082189.9A Expired - Fee Related DE102011082189B4 (de) 2011-09-06 2011-09-06 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9228464B2 (de)
CN (1) CN102979638B (de)
DE (1) DE102011082189B4 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106089395B (zh) 2016-07-26 2018-11-02 广州汽车集团股份有限公司 发动机水温控制方法及装置
WO2018063267A1 (en) 2016-09-30 2018-04-05 Cummins Inc. Internal combustion engine and method to increase the temperature of a liquid in the internal combustion engine
CA3096116C (en) 2017-05-30 2024-04-16 Li-Cycle Corp. A process, apparatus, and system for recovering materials from batteries
US20240026808A1 (en) * 2020-12-09 2024-01-25 Cummins Inc. Adjusting thermal management mode entry and exit temperature thresholds based on aftertreatment system aging
CN113513401A (zh) * 2021-03-29 2021-10-19 广西玉柴机器股份有限公司 一种混动发动机启动过程快速升温的方法及发动机控制器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005058202A1 (de) * 2004-12-07 2006-06-08 Denso Corp., Kariya System zur Erzeugung von Leistung aus Wärme, Leistungsversorgungssteuerung und Verfahren zur Steuerung elektrischer Leistung
DE112005001064T5 (de) * 2004-05-10 2007-03-22 Toyota Jidosha K.K., Toyota Heizungssteuersystem für ein Fahrzeug

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5404720A (en) * 1993-08-16 1995-04-11 Ford Motor Company Alternator powered electrically heated catalyst
US5512789A (en) * 1994-07-05 1996-04-30 Ford Motor Company Electrically heated catalyst control
JP4109393B2 (ja) * 1999-07-27 2008-07-02 ヤンマー株式会社 ディーゼル機関の冷却水供給装置
US6523341B1 (en) * 2000-01-07 2003-02-25 Ford Global Technologies, Inc. Cold start vehicle catalyst monitor
JP2010031668A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Mazda Motor Corp エンジンの冷却装置
EP2543840B1 (de) * 2011-07-06 2015-01-28 Ford Global Technologies, LLC Verfahren zur Schätzung des aktuellen Wirkungsgrads von Katalysatoren im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine während der Betriebszeit
US8839607B2 (en) * 2012-12-13 2014-09-23 Ford Global Technologies, Llc Ejector in conjunction with post-catalyst exhaust throttle for vacuum generation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112005001064T5 (de) * 2004-05-10 2007-03-22 Toyota Jidosha K.K., Toyota Heizungssteuersystem für ein Fahrzeug
DE102005058202A1 (de) * 2004-12-07 2006-06-08 Denso Corp., Kariya System zur Erzeugung von Leistung aus Wärme, Leistungsversorgungssteuerung und Verfahren zur Steuerung elektrischer Leistung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011082189A1 (de) 2013-03-07
CN102979638A (zh) 2013-03-20
US9228464B2 (en) 2016-01-05
US20130060454A1 (en) 2013-03-07
CN102979638B (zh) 2016-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011082189B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors
DE102019112652B4 (de) Kühlmittelsteuerungssystem eines Fahrzeugs
EP3152423B1 (de) Verfahren zur funktionsprüfung mindestens eines ptc-heizelementes
DE10348799A1 (de) Abgasnachbehandlungssysteme
WO2010106179A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ölschmierung von rotierenden oder oszillierenden bauteilen
DE102011081644A1 (de) Emissionsreduzierte Abgasnachbehandlung
EP2233713A2 (de) Verfahren zum Betrieb eines SCR-Katalysators
DE102013102101A1 (de) Verfahren zum Betriebsstart einer Vorrichtung zur Bereitstellung eines flüssigen Additivs
WO2006061105A1 (de) Aufheizbetrieb einer brennkraftmaschine
DE102012011991A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Dosierventils und zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
DE102014119464A9 (de) Vorrichtung und verfahren zum reduzieren einer treibstoffverdünnung eines dieselmotors
DE102015203473A1 (de) Reinigung eines Ladeluftkühlers in einem System mit Abgasrückführung
AT522990B1 (de) Hybridkraftfahrzeug und Betriebsverfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs
EP3947928A1 (de) Abgasreinigungsvorrichtung, damit ausgestattete brennkraftmaschine und verfahren zur abgasreinigung
DE10249541B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur bedarfsweisen Erhöhung der Abwärme von Brennkraftmaschinen
DE112011102979T5 (de) Emissionsverringerungen durch Steuerung einer Reaktionsmittelfreisetzung
DE102007054014A1 (de) Verfahren zum Mindern von Ölverunreinigung
DE102015119716A1 (de) System zur Kühlung eines Systems zur selektiven katalytischen Reduktion eines Fahrzeuges und Verfahren zur Steuerung desselben
DE102015005650A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage eines Fahrzeugs
DE102010036581A1 (de) Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit kühlmittelbetriebener Heizung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
DE19963681B4 (de) Vorrichtung zum Behandeln des Abgases eines Verbrennungsmotors
EP1656980B1 (de) Anordnung zur Aufbereitung von Motoröl in einem Kraftfahrzeug
DE102008042784B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine mit mindestens einem Abgasnachbehandlungssystem
DE102019206073A1 (de) Heizvorrichtung, Brennkraftmaschine und Kraftfahrzeug
DE102013211701A1 (de) Fahrzeugheizsystem sowie Verfahren zum Heizen des Innenraums eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugheizsystem

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20141223

R082 Change of representative

Representative=s name: DOERFLER, THOMAS, DR.-ING., DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee