DE102011109914B4 - Motoranordnung und Verfahren zum Schätzen der Menge an Stickoxiden in dem Abgas eines Motors - Google Patents

Motoranordnung und Verfahren zum Schätzen der Menge an Stickoxiden in dem Abgas eines Motors Download PDF

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Abstract

Motoranordnung, umfassend:einen Motor (10), der so konfiguriert ist, dass der Motor (10) selektiv Abgas erzeugt, und durch eine Motordrehzahl, die einen Wert für selektiv variable Motordrehzahl aufweist, ein Äquivalenzverhältnis (204), das einen Wert für selektiv variables Äquivalenzverhältnis aufweist, und variable Betriebsbedingungen gekennzeichnet ist, die jeweils einen jeweiligen Wert für selektiv variable Betriebsbedingung besitzen;ein Abgassystem (78) mit einer Leitung (82), die einen Durchgang (86) definiert und funktionell mit dem Motor (10) verbunden ist, so dass das Abgas in den Durchgang (86) eintritt;ein Datenspeichermedium (128), das eine erste Datenbank (132) speichert, die für eine Mehrzahl verschiedener Kombinationen aus Motordrehzahlwert und Äquivalenzverhältniswert eine jeweilige geschätzte Menge an Stickoxiden (NOx) in dem Abgas dafür aufweist, wenn die Werte der variablen Betriebsbedingung bei vorbestimmten Referenzwerten liegen;einen Controller (114), der funktionell mit dem Motor (10) verbunden und derart konfiguriert ist, die Motordrehzahl, das Äquivalenzverhältnis (204) und die variablen Betriebsbedingungen zu überwachen, um einen gemessenen Motordrehzahlwert, einen gemessenen Äquivalenzverhältniswert und gemessene Werte der variablen Betriebsbedingung zu erhalten;wobei der Controller (114) derart konfiguriert ist, dass er aus der ersten Datenbank (132) einen Referenz-NOx-Wert abruft, der dem gemessenen Motordrehzahlwert und dem gemessenen Äquivalenzverhältniswert entspricht, und den Referenz-NOx-Wert unter Verwendung der Werte der variablen Betriebsbedingung modifiziert, um eine Variation zwischen den gemessenen Werten der variablen Betriebsbedingung und den vorbestimmten Referenzwerten zu kompensieren;wobei der Motor (10) einen Motorzylinder (18) und einen Kraftstoffinjektor (66) aufweist, der derart konfiguriert ist, Kraftstoff selektiv in den Zylinder (18) zu injizieren;wobei eine der variablen Betriebsbedingungen der Injektionszeitpunkt ist, der einen Wert für selektiv variablen Injektionszeitpunkt besitzt; undwobei der vorbestimmte Referenzwert für den Injektionszeitpunkt der Zeitpunkt für bestes Drehmoment ist, bei dem der Motor (10) den maximalen Drehmomentausgang bei den anderen vorbestimmten Referenzwerten erreicht;wobei der Controller (114) ferner derart konfiguriert ist, dass er einen Zeitpunktvariationswert bestimmt;wobei der Zeitpunktvariationswert auf der Differenz zwischen dem Zeitpunkt für bestes Drehmoment und einem gemessenen Injektionszeitpunktwert basiert;wobei das Datenspeichermedium (128) eine zweite Datenbank (446) speichert, die für jeden einer Mehrzahl von Zeitpunktvariationswerten einen jeweiligen Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert (450) enthält; undwobei der Controller (114) ferner derart konfiguriert ist, dass er von der zweiten Datenbank (446) den Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert (450) abruft, der dem bestimmten Zeitpunktvariationswert entspricht.

Description

  • Diese Erfindung betrifft eine Motoranordnung sowie ein Verfahren zur Bestimmung der Menge an Stickoxiden in einem Abgasstrom.
  • Systeme für selektive katalytische Reduktion (SCR) werden manchmal mit Kompressionszündungsmotoren verwendet, um Stickoxide in dem Abgasstrom zu reduzieren. SCR-Systeme erfordern die Verwendung eines Reduktionsmittels, wie wasserfreiem Ammoniak, wässrigem Ammoniak oder Harnstoff in dem Abgasstrom. Ein Steuersystem reguliert die Menge an Reduktionsmittel, die in den Abgasstrom injiziert wird, auf Grundlage der Niveaus an Stickoxiden (NOx) in dem Abgasstrom. Typischerweise verwendet das Steuersystem einen Sensor, der die Niveaus von NOx in dem Abgasstrom misst, um zu bestimmen, wie viel Reduktionsmittel zu injizieren ist.
  • DE 10 2009 058 713 A1 offenbart ein Verfahren zur Abgasrückführung an Verbrennungsmotoren zur Reduzierung von NOx-Emissionen. Während einer bestimmten Zeitspanne nach Ermittlung eines NOx-Wertes von Werten für die Ansteuerung eines AGR-Ventils und/oder einer Drosselklappe wird ein mathematisches Modell herangezogen, in das aktuell ermittelte NOx-Werte, eine seit dem Abschluss der NOx-Messung vergangene Zeitspanne und für die NOx-Reduzierung relevante Parameter des Verbrennungsmotors eingehen.
  • Weiterer Stand der Technik ist in der US 6 817 171 B2 , der DE 10 2009 036 060 A1 und der DE 198 51 319 A1 beschrieben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Motoranordnung und ein Verfahren zu schaffen, mit denen es möglich ist, eine Menge an Stickoxid im Abgas eines Verbrennungsmotors effektiv und präzise zu bestimmen.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Eine beispielhafte Motoranordnung umfasst einen Motor, der durch eine Motordrehzahl mit einem Wert für selektiv variable Motordrehzahl, ein Äquivalenzverhältnis mit einem Wert für selektiv variables Äquivalenzverhältnis und variable Betriebsbedingungen gekennzeichnet ist, die jeweils einen jeweiligen Wert für selektiv variable Betriebsbedingung besitzen. Ein Datenspeichermedium speichert eine Datenbank, die für eine Mehrzahl verschiedener Kombinationen von Motordrehzahlwert und Äquivalenzverhältniswert eine jeweilige geschätzte Stickoxidmenge (NOx) in dem Motorabgas dafür speichert, wenn die Werte der variablen Betriebsbedingung bei vorbestimmten Referenzwerten liegen.
  • Ein Controller ist funktionell mit dem Motor verbunden und derart konfiguriert, dass er die Motordrehzahl, das Äquivalenzverhältnis und die variablen Betriebsbedingungen überwacht, um einen gemessenen Motordrehzahlwert, einen gemessenen Äquivalenzverhältniswert und gemessene Werte der variablen Betriebsbedingung zu erhalten. Der Controller ist derart konfiguriert, aus der Datenbank einen Referenz-NOx-Wert abzurufen, der dem gemessenen Motordrehzahlwert und dem gemessenen Äquivalenzverhältniswert entspricht. Der Controller ist derart konfiguriert, den Referenz-NOx-Wert unter Verwendung der Werte der variablen Betriebsbedingung zu modifizieren, um die Variation zwischen den gemessenen Werten der variablen Betriebsbedingung und den vorbestimmten Referenzwerten zu kompensieren.
  • Das Motorsystem sieht einen genauen Eingang zur Dosierung eines SCR-Katalysators vor, wenn ein NOx-Sensor nicht bereit ist oder nicht genau funktioniert. Er kann auch als ein Diagnoserationalitätstest für einen NOx-Sensor verwendet werden. Das Motorsystem kann den Wirkungsgrad eines SCR-Katalysators optimieren und für eine robustere Diagnose sorgen. Es ist auch ein entsprechendes Verfahren vorgesehen.
    • 1 ist eine schematische Darstellung einer Motoranordnung;
    • 2 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Modellierung von NOx-Emissionen der Motoranordnung von 1;
    • 3 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren von 2 veranschaulicht;
    • 4 ist ein anderes Flussdiagramm, das das Verfahren von 2 veranschaulicht;
    • 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Korrekturfaktor und einem Injektionszeitpunkt repräsentiert;
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Verwendung des Diagramms von 5 zeigt; und
    • 7 ist eine graphische Darstellung von Kraftstoffinjektionsereignissen für die Motoranordnung von 1.
    • 8 ist ein Flussdiagramm zur Bestimmung eines End-Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwertes
  • Bezug nehmend auf 1 ist schematisch ein Kompressionszündungsmotor 10 gezeigt. Der Motor 10 weist einen Motorblock 14 auf, der eine Mehrzahl von Zylindern definiert, von denen nur einer mit 18 gezeigt ist. Der Motor 10 weist ferner eine Mehrzahl von Kolben auf, von denen nur einer mit 32 gezeigt ist. Jeder Kolben 32 ist in einem jeweiligen der Zylinder 18 zur Hubbewegung darin zwischen einer oberen Totpunktposition und einer unteren Totpunktposition positioniert, wie dem Fachmann zu verstehen ist.
  • Jeder Kolben 32 ist funktionell mit einer Kurbelwelle 26 über eine jeweilige Pleuelstange 30 verbunden, so dass die Hubbewegung jedes Kolbens 32 eine Rotation der Kurbelwelle 26 bewirkt, und umgekehrt. Jeder Zylinder 18 weist einen jeweiligen Ansaugdurchlass 34 und einen jeweiligen Abgasdurchlass 38 auf, die durch einen Zylinderkopf geformt sind. Jeder Ansaugdurchlass 34 steht in selektiver Fluidkommunikation mit einem Ansaugsammler oder -krümmer 42 eines Luftansaugsystems über einen jeweiligen Kanal 46 zur Aufnahme einer Ansaugladung, die Luft 47 und optional rückgeführtes Abgas 48 (AGR) aufweist. Jeder Abgasdurchlass 38 steht in selektiver Fluidkommunikation mit einem Abgaskrümmer 50 über einen jeweiligen Kanal 54, wie dem Fachmann zu verstehen sei.
  • Jeder Zylinder 18 besitzt ein jeweiliges diesem zugeordnetes Ansaugventil 58. Jedes Ansaugventil 58 ist zwischen einer offenen Position, in der der Zylinder 18, der dem Ansaugventil 58 zugeordnet ist, in Fluidkommunikation mit dem Sammler 42 über seinen jeweiligen Ansaugdurchlass 34 steht, und einer geschlossenen Position bewegbar, in der das Ansaugventil 58 einen jeweiligen der Ansaugdurchlässe 34 blockiert, wodurch eine Fluidkommunikation zwischen dem Zylinder 18, der dem Ansaugventil zugeordnet ist, und dem Sammler 42 verhindert wird.
  • Ähnlicherweise besitzt jeder Zylinder 18 ein jeweiliges, diesem zugeordnetes Abgasventil 62. Jedes Abgasventil 62 ist zwischen einer offenen Position, in der der Zylinder, der dem Abgasventil zugeordnet ist, in Fluidkommunikation mit dem Abgaskrümmer 50 über seinen jeweiligen Abgasdurchlass 38 steht, und einer geschlossenen Position bewegbar, in der das Abgasventil 62 einen jeweiligen der Abgasdurchlässe 38 blockiert, um dadurch eine Fluidkommunikation zwischen dem Zylinder 18, der dem Abgasventil zugeordnet ist, und dem Abgaskrümmer 50 zu verhindern.
  • Wie es dem Fachmann zu verstehen sei, ist der Kraftstoffinjektor 66 derart konfiguriert, dass er Kraftstoff 70 in den Zylinder 18 zur Verbrennung darin injiziert. Der Kraftstoffinjektor 66 steht in Fluidkommunikation mit einer Kraftstoffschiene 72, die druckbeaufschlagten Kraftstoff 70 enthält. Die Verbrennungsprodukte, d.h. Abgas 74, werden von dem Zylinder 18 durch den Abgasdurchlass 38 während des Abgashubs des Kolbens 32 ausgestoßen. Das Abgas 74 wird durch den Kanal 54 an den Abgaskrümmer 50 übertragen. Der Motor 10 weist ein Kühlsystem 75 mit einem flüssigen Motorkühlmittel 76 auf, um Wärme von dem Motorblock 14 an einen Kühler zu übertragen.
  • Der Motor 10 ist durch eine Motordrehzahl (d.h. Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle 26), die einen Wert für selektiv variable Motordrehzahl aufweist, ein Äquivalenzverhältnis, das einen Wert für selektiv variables Äquivalenzverhältnis aufweist, und variable Betriebsbedingungen gekennzeichnet, die jeweils einen jeweiligen Wert für selektiv variable Betriebsbedingung aufweisen. Die variablen Betriebsbedingungen umfassen Kraftstoffinjektionszeitpunkt (d.h. die Position des Kolbens 32 oder der Kurbelwelle 26, wenn der Injektor 66 Kraftstoff 70 injiziert), Menge an AGR 48, Luftansaugdruck, Abgasdruck, Umgebungs-(Atmosphären)-Druck, Luftansaugtemperatur, Motorkühlmitteltemperatur, atmosphärische Feuchte, Druck der Kraftstoffschiene 72 etc.
  • Der Krümmer 50 ist Teil eines Abgassystems 78, das derart konfiguriert ist, das Abgas 74 von dem Motor 10 zu fördern und die chemische Zusammensetzung des Abgases 74 zu modifizieren. Das Abgassystem 78 weist eine Abgasleitung 82 auf, die einen Durchgang 86 definiert. Das Abgassystem 78 weist ferner ein System 90 für selektive katalytische Reduktion (SCR) auf, das einen SCR-Katalysator 94 aufweist. Der Durchgang 86 sieht eine Fluidkommunikation zwischen dem Krümmer 50 und dem SCR-Katalysator 94 vor, so dass die Leitung 82 Abgas 74 von dem Motor 10 an den SCR-Katalysator 94 fördert.
  • Das SCR-System 90 weist einen Tank (nicht gezeigt) zur Speicherung eines Reduktionsmittels 98, wie Harnstoff, auf. Ein Reduktionsmittelinjektor 102 ist derart konfiguriert, dass er Reduktionsmittel 98 von dem Tank in den Durchgang 86 stromaufwärts des SCR-Katalysators 94 injiziert. Eine Pumpe (nicht gezeigt) kann verwendet werden, um Reduktionsmittel 98 von dem Tank an den Injektor 102 zu übertragen. Das Reduktionsmittel 98 wird dazu verwendet, Stickoxide (NOx) in dem Abgas 74 in zweiatomigen Stickstoff und Wasser umzuwandeln.
  • Um die richtige Menge an Reduktionsmittel 98 zur Injektion in den Durchgang 86 zu bestimmen, weist das Steuersystem 106 einen NOx-Sensor 110 auf, der derart konfiguriert ist, Die Menge an NOx (Stickoxiden) in dem Abgas 74, beispielsweise in Teilen pro Million, zu bestimmen. Das Steuersystem 106 weist einen elektronischen Controller auf, nämlich die Motorsteuereinheit (ECU von Engl.: „engine control unit“) 114, die funktionell mit dem Injektor 102 zur Steuerung der Menge an Reduktionsmittel 98, die durch den Injektor 102 injiziert wird, verbunden ist. Der Sensor 110 ist funktionell mit dem elektronischen Controller 114 verbunden, der einen Eingang von dem Sensor 110 aufnimmt und die richtige Menge an Reduktionsmittel 98 zur Injektion auf Grundlage der Menge an NOx in dem Abgas 74 bestimmt. Es kann jedoch für den Controller 114 erwünscht sein, eine alternative Technik zur Bestimmung der Menge an NOx in dem Abgas 74 zu haben, wie beispielsweise, wenn der Sensor 110 keine Betriebstemperatur erreicht hat oder um die Genauigkeit des Sensors 110 zu prüfen.
  • Der Controller 114 weist ein Speichermedium 128 auf, das eine Datenbank 132 mit einer Nachschlagetabelle oder einem Kennfeld aufweist. Die Datenbank 132 enthält empirisch abgeleitete Daten, die den NOx-Ausgang mit dem Äquivalenzverhältnis und der Motordrehzahl bei Referenzbedingungen in Verbindung bringen. Genauer enthält die Datenbank für eine Mehrzahl verschiedener Kombinationen aus Motordrehzahlwert und Äquivalenzverhältniswert eine jeweilige geschätzte Menge an Stickoxiden (NOx) in dem Abgas 74 dafür, wenn die Werte der variablen Betriebsbedingung bei vorbestimmten Referenzwerten liegen. Für alle gegebenen Werte des Äquivalenzverhältnisses und der Motordrehzahl sieht die in der Datenbank 132 gespeicherte Nachschlagetabelle oder das in der Datenbank 132 gespeicherte Kennfeld einen entsprechenden NOx-Wert vor. Somit kann, wenn ein Wert für das Äquivalenzverhältnis und ein Wert für die Motordrehzahl bekannt sind, dann die Datenbank 132 eine Schätzung des NOx-Ausgangs des Motors 10 bereitstellen, wenn der Motor 10 bei den Referenzbedingungen arbeitet. Die empirisch abgeleiteten NOx-Werte in der Datenbank 132 können von einer dynamometer- oder fahrzeugbasierten Prüfung eines Motors erhalten werden, der ähnlich oder im Wesentlichen identisch zu dem Motor ist, der bei 10 in 1 gezeigt ist.
  • Die Referenzbedingungen (d.h. die vorbestimmten Referenzwerte der variablen Betriebsbedingungen) können z.B. umfassen (1) Nenn-Kühlmitteltemperatur, Umgebungs- (barometrischer) Druck, Ansaugkrümmertemperatur und -Feuchte; (2) keine AGR in Ansaugladung; (3) bei einer Mittelpunktskalibrierung eingestellter Schienendruck („Referenzschienendruck“); (4) eine kleine Pilot- bzw. Vorsteuerungs-Kraftstoffinjektion (d.h. vor dem Haupt-Kraftstoffinjektionsereignis), wenn notwendig; (5) fixierte APC oder fixiertes Motordruckverhältnis (d.h. das Verhältnis von Ansaugkrümmerdruck zu Abgaskrümmerdruck); und (6) Injektionszeitpunkt für bestes Drehmoment (d.h. der Injektionszeitpunkt, der ein maximales Motordrehmoment erreicht). Innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung können andere vorbestimmte Referenzbedingungswerte verwendet werden.
  • Der Controller 114 ist funktionell mit dem Motor 10 verbunden und derart programmiert und konfiguriert, dass die Motordrehzahl, das Äquivalenzverhältnis und die variablen Betriebsbedingungen überwacht werden, um einen gemessenen Motordrehzahlwert, einen gemessenen Äquivalenzverhältniswert und gemessene Werte der variablen Betriebsbedingung zu erhalten. Die Eingangsvariablenwerte, d.h. die gemessenen Werte der variablen Betriebsbedingung werden unter Verwendung von Sensoren (nicht gezeigt) erhalten oder anderweitig durch das ECU 114 bestimmt, wie dem Fachmann bekannt ist. Der hier verwendete Begriff „gemessener“ Wert kann direkt über einen Sensor gemessen werden, unter Verwendung der Eingänge von einem oder mehreren Sensoren berechnet werden oder anderweitig auf Grundlage von Information, die von dem Controller 114 erhalten wird, bestimmt oder angenähert werden. Der Controller 114 ruft dann von der Datenbank 132 den NOx-Wert („Referenz-NOx-Wert“) ab, der dem gemessenen Äquivalenzverhältniswert und dem gemessenen Motordrehzahlwert entspricht. Der Controller 114 bestimmt dann Korrekturfaktoren (oder Modifikatoren) zur Modifikation des Referenz-NOx-Wertes, um jegliche Abweichung zwischen den gemessenen Werten der variablen Betriebsbedingung und den vorbestimmten Referenzwerten zu kompensieren und dadurch die Menge an NOx, die von dem Motor 10 erzeugt wird, zu schätzen.
  • Das von dem Controller 114 verwendete Verfahren zur Schätzung der Menge an NOx, die durch den Motor 10 erzeugt wird, ist in 2 bei 118 schematisch gezeigt. Das Verfahren 118 repräsentiert einen beispielhaften Steueralgorithmus für den Controller 114, d.h. der Controller 114 ist derart programmiert und konfiguriert, dass er die Schritte des Verfahrens 118 ausführt. Das Verfahren 118 verwendet eine Mehrzahl von Eingangsvariablen, von denen jede eine Bedingung des Motors 10 oder seiner Umgebung beschreibt. Die Eingangsvariablen sind die gemessenen Werte der variablen Betriebsbedingung oder werden von dem Controller verwendet, um die gemessenen Werte der variablen Betriebsbedingung zu bestimmen. Die Eingangsvariablen umfassen (1) Motordrehzahl 200 (d.h. Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle 26); (2) das Äquivalenzverhältnis 204; (3) Schienendruck 208 (d.h. den Kraftstoffdruck in der Schiene 72); (4) Start des Injektionszeitpunkts 212 in Kurbelwinkelgrad in Bezug auf den oberen Totpunkt für alle Injektionen (Impulse) in einem einzelnen Zyklus; (5) Ansaugkrümmersauerstoff-(O2)-Massenanteil 216 (zur Einstellung der AGR verwendet); (6) Ansaugkrümmertemperatur 220; (7) Ansaugkrümmerdruck 224 (zur Bestimmung des Motordruckverhältnisses verwendet); (8) Motorausgangsabgasdruck 228 (zur Bestimmung des Motordruckverhältnisses verwendet); (9) Umgebungsdruck 232 (d.h. atmosphärischer Druck); (10) Ansauglufttemperatur 236; (11) absolute Feuchte 240; (12) Motorkühlmitteltemperatur 244; und (13) Injektionskraftstoffmengen 248 für alle Impulse und die Summenmenge für alle Impulse in einem einzelnen Zyklus. Es sei zu verstehen, dass innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung andere Eingangsvariablen verwendet werden können. Beispielsweise kann anstelle des Sauerstoff-(O2)-Massenanteils eine Sauerstoff-(O2)-Konzentrations/Volumenbasis verwendet werden. Ähnlicherweise wird ein Sauerstoff-(O2)-Massenanteil verwendet, da er die AGR-Menge angibt, jedoch kann die AGR-Rate direkt verwendet werden.
  • Das Verfahren 118 verwendet die Eingangsvariablen zur Bestimmung eines geschätzten Motorausgangs-NOx-Wertes 250, der von dem Controller 114 dazu verwendet werden kann, die Menge an Reduktionsmittel, die von dem Injektor 102 injiziert wird, zu steuern oder eine Benachrichtigung zu erzeugen, dass der Sensor 110 nicht funktioniert. Beispielhafte Benachrichtigungen umfassen zum Beispiel einen hörbaren Ton innerhalb des Fahrgastraums des Fahrzeugs, in dem der Motor 10 angebracht ist, das Anschalten eines Lichtzeichens an der Instrumententafel des Fahrzeugs, das Speichern einer Benachrichtigung in einem Speichermedium zum Abruf durch einen Techniker, etc.
  • Das Verfahren 118 ist in 3 detaillierter gezeigt. Bezug nehmend auf 3 weist das Verfahren 118 bei Schritt 252 eine Bestimmung des Referenz-NOx-Wertes auf. Wie oben angemerkt ist, weist der Schritt 252 einen Zugriff auf die Datenbank 132 und ein Erhalten des Referenz-NOx-Wertes auf, der den vorliegenden Werten der Motordrehzahl und des Äquivalenzverhältnisses entspricht. Der NOx-Referenzwert ist eine Schätzung der Menge an NOx, die durch den Motor 10 erzeugt wird, für die Motordrehzahl- und Äquivalenzverhältniswerte des Motors 10 für die gegebenen Referenzbedingungen. Das Verfahren 118 weist eine Reihe von Korrekturschritten zur Modifikation des NOx-Referenzwertes auf, um Bedingungen des Motors 10 zu reflektieren, die von den Referenzbedingungen abweichen. Die Korrekturschritte umfassen die Bestimmung eines Modifikators für das Motordruckverhältnis bei Schritt 256; die Bestimmung eines Modifikators für Injektionszeitpunkt, Injektionsmengen und Schienendruck bei Schritt 260; Bestimmen eines Modifikators für AGR 264; Bestimmen eines Modifikators für Ansaugkrümmertemperatur bei Schritt 268 (Temperatur an einem anderen Punkt in der Ansaugung kann substituiert werden); Bestimmen eines Modifikators für atmosphärischen Umgebungsdruck bei Schritt 272; Bestimmen eines Modifikators für Motorkühlmitteltemperatur bei Schritt 276; und Bestimmen eines Modifikators für Feuchte bei Schritt 280. Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein „Modifikator“ ein Korrekturfaktor. Der Controller multipliziert den Referenz-NOx-Wert mit den Modifikatoren, um den Motorausgangs-NOx-Wert 250 zu erhalten.
  • 4 ist ein Datenflussdiagramm, das Schritte 252 - 280 detaillierter zeigt. Bezug nehmend auf die 3 und 4, wie oben beschrieben ist, weist der Schritt 252 einen Zugriff auf die Datenbank 132 und ein Erhalten des Referenz-NOx-Wertes 284 auf, der den vorliegend gemessenen Werten des Äquivalenzverhältnisses 204 und der Motordrehzahl 200 des Motors 10 entspricht. Der NOx-Referenzwert 284 ist eine Schätzung der durch den Motor 10 erzeugten Menge an NOx für die Motordrehzahl 200 und Äquivalenzverhältniswerte 204 des Motors 10 für die gegebenen Referenzbedingungen.
  • Das Motordruckverhältnis ist das Verhältnis des Ansaugkrümmerdrucks 224 zu dem Motorausgangsabgasdruck 228; demgemäß kann der Schritt 256 eine Berechnung des Motordruckverhältnisses 286 aus den Eingängen 224 und 228 bei Schritt 288 aufweisen. Der Schritt 256 kann auch einen Zugriff auf eine Datenbank 292 zur Bestimmung eines Modifikators 296 für das Motordruckverhältnis aufweisen, das dem vorliegend gemessenen Motordruckverhältnis 286 entspricht. Genauer weist die Datenbank 292 für jeden einer Mehrzahl von Motordruckverhältniswerten einen entsprechenden Motordruckverhältnismodifikator auf. Die Werte des Motordruckverhältnismodifikators, die in der Datenbank 292 enthalten sind, sind in Bezug darauf normalisiert, welchen Wert das Motordruckverhältnis hätte, wenn das Referenz-NOx-Kennfeld 132 während des Tests besetzt würde. Somit wäre beispielsweise, wenn die Referenz-NOx-Werte in der Datenbank 132 erhalten würden, wenn das Druckverhältnis 0,8 wäre, dann der Motordruckverhältnismultiplikator 296 1,0, wenn das vorliegende gemessene Druckverhältnis 286 0,8 ist; ein Druckverhältnis 286 von 0,7 würde somit in einem Wert von 0,95 für den Motordruckverhältnismodifikator 296 resultieren; und ein Druckverhältnis 286 von 0,9 würde somit in einem Wert von 1,1 für den Motordruckverhältnismodifikator 296 resultieren.
  • Der Schritt 260, der einen Modifikator für Injektionszeitpunkt, Injektionsmengen und Schienendruck bestimmt, verwendet das Äquivalenzverhältnis 204, die Motordrehzahl 200, den Kraftstoffschienendruck 208, den Injektionszeitpunkt 212, das Druckverhältnis 286 und Injektionskraftstoffmengen 248. Eine der Referenzbedingungen für die Datenbank 132 ist ein Kraftstoffinjektionszeitpunkt für bestes Drehmoment, d.h. „Zeitpunkt für bestes Drehmoment“. Demgemäß wird der Schritt 260 zur Modifikation des Referenz-NOx-Wertes 284, der bei Schritt 252 erhalten wird, ausgeführt, um die Differenz zwischen dem Zeitpunkt für bestes Drehmoment und dem vorliegenden gemessenen Kraftstoffinjektionszeitpunkt zu kompensieren.
  • Bezug nehmend auf 5 zeigt ein Schaubild die Beziehung zwischen einer Variation des Zeitpunkts für bestes Drehmoment und des NOx-Ausgangs. Genauer zeigt die horizontale Achse einen Zeitpunktvariationswert (in Kurbelwinkelgrad) und die vertikale Achse zeigt das Verhältnis der NOx-Menge zu der NOx-Menge bei dem Zeitpunkt für bestes Drehmoment („NOx-Verhältnis“ oder „Injektionszeitpunktkorrekturfaktor“---„NOx-Verhältnis“ und „Injektionszeitpunkt-Korrekturfaktor“ können hier austauschbar verwendet werden). Die Zeitpunktvariationswerte basieren auf der Differenz zwischen dem Zeitpunkt für bestes Drehmoment und einem gemessenen Injektionszeitpunktwert. Wenn demgemäß der Zeitpunktvariationswert Null ist (d.h. bei dem Zeitpunkt für bestes Drehmoment), ist das Verhältnis von NOx zu NOx bei dem Zeitpunkt für bestes Drehmoment 1,0.
  • Das NOx-Verhältnis ist von dem Motordruckverhältnis abhängig. Das Diagramm von 5 zeigt drei Linien 300, 304, 308, die jeweils die Beziehung zwischen dem NOx-Verhältnis und dem Zeitpunktvariationswert von dem Zeitpunkt für bestes Drehmoment bei einem jeweiligen Motordruckverhältnis zeigen. Genauer und bei der gezeigten Ausführungsform zeigt Linie 300 die Beziehung zwischen dem NOx-Verhältnis und dem Zeitpunktvariationswert, wenn das Motordruckverhältnis 0,7 ist; die Linie 304 zeigt die Beziehung zwischen dem NOx-Verhältnis und dem Zeitpunktvariationswert, wenn das Motordruckverhältnis 0,8 ist; und die Linie 308 zeigt die Beziehung zwischen dem NOx-Verhältnis und dem Zeitpunktvariationswert, wenn das Motordruckverhältnis 0,9 ist.
  • Das NOx-Verhältnis steigt mit zunehmender Frühverstellung von dem Zeitpunkt für bestes Drehmoment. Somit beträgt beispielsweise, wenn der Start der Injektion um 10 Kurbelwinkelgrad von (nach) dem Zeitpunkt für bestes Drehmoment nach spät verstellt ist, das NOx-Verhältnis etwa 0,4, d.h. der Motor erzeugt etwa 40 % des NOx, das unter ähnlichen Bedingungen jedoch zum Zeitpunkt für bestes Drehmoment erzeugt würde. Wenn der Start der Injektion um etwa 5 Grad von (vor) dem Zeitpunkt für bestes Drehmoment vorverstellt wird, beträgt das NOx-Verhältnis etwa 1,5, d.h. der Motor erzeugt etwa 150 Prozent des NOx, das unter ähnlichen Bedingungen, jedoch zum Zeitpunkt für bestes Drehmoment erzeugt würde.
  • Die horizontale Achse ist normalisiert, was in einem Bereich 312 von Werten an der horizontalen Achse resultiert, für die das NOx-Verhältnis für jedes der Motordruckverhältnisse im Wesentlichen identisch ist. Demgemäß konvergieren in dem Bereich 312 die Linien 300, 304, 308 in eine einzelne Linie 316 (d.h. eine Standard-NOx-Verhältniskurve). Die Linien 300, 304, 308 divergieren von der Linie 316 an verschiedenen Werten entlang der horizontalen Achse, und der Divergenzpunkt von der Linie 316 der Standard-NOx-Verhältniskurve ist eine Funktion des Motordruckverhältnisses. Beispielsweise divergiert die Linie 308 bei Wert 320, und die Linie 304 divergiert bei Wert 324. Die Linien 300, 304, 308 divergieren, da die NOx-Produktion aufgrund schlechter Verbrennung reduziert ist, da der Injektionszeitpunkt nach früh verstellt ist. Jedoch kann für ein beliebiges gegebenes Motordruckverhältnis die Linie 316 der Standard-NOx-Verhältniskurve dazu verwendet werden, einen Modifikator für den Injektionszeitpunkt zu bestimmen, solange der Zeitpunkt unterhalb des Divergenzpunkts für das Motordruckverhältnis liegt. Es existieren separate Kennfelder (nicht gezeigt) zur Modifikation der Kurve (316) auf Grundlage dessen, wann die Verbrennung schlecht wird, d.h. wann der NOx-Ausgang von der Standard-NOx-Verhältniskurve divergiert. Eines der separaten Kennfelder definiert den Kurbelwinkelgrad, bei dem Spitzen-NOx auftritt und wo es beginnt, abzufallen, was eine Funktion des Äquivalenzverhältnisses und des Druckverhältnisses ist. Ein anderes der separaten Kennfelder enthält Abklingmodifikatoren, die ein Abklingen des Injektionszeitpunktmodifikators bewirken. Die Abklingmodifikatoren sind eine Funktion des Druckverhältnisses und der Kurbelwinkelgrad von dem Spitzen-NOx.
  • Da die horizontale Achse normalisiert ist, weist ein Teil der Bestimmung eines Modifikators für einen Injektionszeitpunkt (Schritt 260) eine Bestimmung der vorliegenden Variation von dem Zeitpunkt für bestes Drehmoment auf, so dass er normalisiert ist, was in 6 bei 390 gezeigt ist. Genauer bestimmt bei Schritt 390 der Controller 114 einen Zeitpunktvariationswert 442. Bezug nehmend auf 6 ist der Zeitpunktvariationswert (oder „Deltafrühverstellung“) gleich: (SOI des Injektionsimpulses) - (SOI-Winkel für bestes Drehmoment, der gefunden wird, wenn die Datenbank 132 besetzt ist) + Schienendruckoffset bzw. -versatz + Motordruckverhältnisoffset, wobei SOI der Start des Injektionsereignisses (in Kurbelwinkelgrad) ist und den gemessenen Injektionszeitpunktwert darstellt. Unter Verwendung der Datenbank 400 wird der Zeitpunkt 404 für bestes Drehmoment (bei dem Referenzschienendruck) mit dem Äquivalenzverhältnis 204 und der Motordrehzahl 200 erhalten.
  • Der Schienendruckoffset wird unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt: Schienendruckoffset = Lastverstärkung × [ ( Schienendruck Referenzschienendruck ) − 1 ]
    Figure DE102011109914B4_0001
  • Die Lastverstärkung 412 wird aus der Datenbank 408 unter Verwendung des Äquivalenzverhältnisses 204 und der Motordrehzahl 200 bestimmt. Bei 420 wird die Quadratwurzel des Schienendrucks 208 geteilt durch den Referenzschienendruck 416 bestimmt, und dann wird 1 von dem Ergebnis subtrahiert, um den Wert 424 zu bestimmen. Der Wert 424 wird mit der Lastverstärkung 412 bei 428 multipliziert, um den Schienendruckoffset 432 zu bestimmen.
  • Der Motordruckverhältnisoffset 436 wird aus der Datenbank 440 unter Verwendung des Motordruckverhältnisses 286 bestimmt. Die Deltafrühverstellung 442 oder der Zeitpunktvariationswert wird bei 444 durch Subtraktion des Zeitpunkts 404 für bestes Drehmoment von dem Injektionszeitpunkt 212 und durch Addition des Schienendruckoffsets 432 und des Druckverhältnisoffsets 436 bestimmt. Eine zweite Datenbank 446, die in dem Datenspeichermedium 128 gespeichert ist, enthält dieselbe Information wie das Schaubild in 5 und enthält somit für jeden einer Mehrzahl von Zeitpunktvariationswerten einen jeweiligen Korrekturfaktorwert für den Injektionszeitpunkt. Der Controller 114 ist derart konfiguriert, dass er von der zweiten Datenbank 446 den Korrekturfaktorwert 450 des Injektionszeitpunkts, der dem bestimmten Zeitpunktvariationswert 442 entspricht, abruft und nach Bedarf modifiziert, um jegliche Divergenz aufgrund eines früh verstellten Zeitpunkts einzustellen. Der Zeitpunkt für bestes Drehmoment kann auch eine Kompensation der AGR-Rate erfordern. Dies kann durch ein zusätzliches additives Kennfeld erreicht werden, das eine Funktion beispielsweise einer Kombination aus Motordrehzahl, Äquivalenzverhältnis und Ansaugkrümmer-O2-Massenanteil ist.
  • Wie es dem Fachmann zu verstehen sei, kann ein Zyklus mehrere Injektionsereignisse aufweisen. Jedoch weisen die Referenzbedingungen, unter denen die Daten der Datenbank 132 erhalten wurden, nur das Hauptinjektionsereignis und gegebenenfalls eine kleine Pilot- bzw. Vorsteuerungsinjektion auf. Demgemäß weist das Verfahren 118 eine Modifikation des Referenz-NOx-Werts auf, um mehrere Injektionsereignisse zu kompensieren. 7 ist eine graphische schematische Darstellung mehrerer Injektionsereignisse während eines Kompressionshubs des Kolbens 32 und des nachfolgenden Arbeitshubs. Bezug nehmend auf 7 repräsentiert die Linie 500 Kurbelwinkelgrad mit einem oberen Totpunkt (TDC) des Kolbens 32 bei 504. Bevor der Kolben 32 den oberen Totpunkt erreicht, können während eines Kompressionshubes eine oder zwei Vorsteuerungsinjektionen 508, 512 stattfinden, um das Motorgeräusch zu reduzieren. Die Hauptinjektion 516 erfolgt bei oder um den TDC; wie in 7 gezeigt ist, kann die Hauptinjektion vor oder nach dem TDC beginnen und von ausreichender Dauer sein, um nach dem TDC anzuhalten. Die Nachinjektionsereignisse 520, 524 können auch während des Arbeitshubes erfolgen. Obwohl fünf verschiedene Injektionsereignisse gezeigt sind, können mehr oder weniger Injektionsereignisse durch einen Motorcontroller innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung verwendet werden.
  • Jedes der Injektionsereignisse 508, 512, 516, 520, 524 besitzt einen jeweiligen gemessenen Injektionszeitpunktwert, der der jeweilige „Injektionsstart“-Wert 528, 532, 536, 540, 544 ist. Jedes der Injektionsereignisse 508, 512, 516, 520, 524 erfolgt für eine jeweilige Dauer (in Kurbelwinkelgrad), während der eine jeweilige Kraftstoffmasse in den Zylinder über den Kraftstoffinjektor 66 injiziert wird. Wieder Bezug nehmend auf 6 weist der Schritt 260 eine Kompensation mehrerer Injektionsereignisse (bei Schritt 600) auf.
  • Bei Schritt 600 bestimmt der Controller 114 ein End-NOx-Verhältnis 604, das mehrere Injektionsereignisse berücksichtigt, durch Berechnung eines jeweiligen Kraftstoffgewichts für jedes der Injektionsereignisse 508, 512, 516, 520, 524. Das Kraftstoffgewicht eines Injektionsereignisses ist die Kraftstoffmasse, die während des Injektionsereignisses injiziert wird, geteilt durch die Gesamtkraftstoffmasse, die während aller Injektionsereignisse 508, 512, 516, 520, 524 injiziert wird. Der Controller 114 ist derart konfiguriert, dass er von der zweiten Datenbank 446 einen jeweiligen Zeitpunktkorrekturfaktorwert 450 für jeden der gemessenen Injektionszeitpunktwerte 528, 532, 536, 540, 544 abruft, d.h. der Schritt 390 wird für jedes der Injektionsereignisse 508, 512, 516, 520, 524 ausgeführt, wobei der Eingang 212 die gemessenen Injektionszeitpunktwerte 528, 532, 536, 540, 544 darstellt, um einen jeweiligen Zeitpunktkorrekturfaktorwert 450 für jedes der Injektionsereignisse 508, 512, 516, 520, 524 zu bestimmen.
  • Anschließend bestimmt bei Schritt 600 der Controller 114 einen End-Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert 604, der alle Injektionsereignisse berücksichtigt unter Verwendung der folgenden Formel berechnet wird: End-Injektionszeitpunktkorrekturwert = (Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert für das erste Pilot- bzw. Vorsteuerungs-X-Kraftstoffgewicht des ersten Vorsteuerungs-X-Abklingterms für die erste Vorsteuerung) + (Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert für das zweite Vorsteuerungs-X-Kraftstoffgewicht des zweiten Vorsteuerungs-X-Abklingterms für die zweite Vorsteuerung) + (Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert für das HauptInjektions-X-Kraftstoffgewicht der Hauptinjektion) + (Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert für das erste Nachinjektions-X-Kraftstoffgewicht der ersten Nachinjektion) + Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert für das zweite Nachinjektions-X-Kraftstoffgewicht der zweiten Nachinjektion).
  • Die Abklingterme erlauben ein Auslaufen des Beitrags von NOx, wenn die Vorsteuerungen weiter weg von der Hauptinjektion kommen. Der Abklingterm wird aus einer Nachschlagetabelle von Multiplikatoren als eine Funktion von Graden, die von dem Hauptinjektions-SOI frühverstellt sind, bestimmt, so dass ein Injektionsereignis bei einem weiteren Winkel einen NOx-Verhältnisterm haben kann, der auf Null abgeklungen ist.
  • Bezug nehmend auf 8 ist eine Alternative zu Schritt 260 schematisch bei 560 gezeigt. Der Controller 114 kann den Schritt 560 anstelle des Schritts 260 ausführen, um den End-Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert 604 zu bestimmen. Der Schritt 560 umfasst ein Bestimmen eines effektiven Schienendruckwerts 568 bei Schritt 564 unter Verwendung des Injektionszeitpunkts 212, der Injektionskraftstoffmengen 248 und des Schienendrucks 208. Genauer ist der tatsächliche Kraftstoffmassendurchfluss gleich der gelieferten Kraftstoffmasse (d.h. injizierte Kraftstoffmasse) geteilt durch die Gesamtzeit, die der Injektor eingeschaltet ist (d.h. der Gesamtzeit der Injektionsereignisse, jedoch nicht einschließlich der Zeit zwischen Ereignissen). Der durchschnittliche Kraftstoffmassendurchfluss ist gleich der gelieferten Kraftstoffmasse geteilt durch die Gesamtkraftstoffinjektionszeit. Die Gesamtkraftstoffinjektionszeit ist diejenige Zeit von dem Start der Injektion 528 des ersten Injektionsereignisses 508 zu dem Ende der Injektion 548 des letzten Injektionsereignisses 524. Die Motordrehzahl ist über die interessierende Zeit relativ konstant; demgemäß kann die Zeit nach Bedarf effektiv in Kurbelwinkelgrad gemessen werden. Der effektive Schienendruck ist gleich dem Schienendruck X (tatsächlicher Kraftstoffmassendurchfluss/durchschnittlicher Kraftstoffmassendurchfluss)2. Der Controller 114 berechnet den effektiven Schienendruck unter Verwendung der obigen Formel bei Schritt 564. Der Schritt 560 umfasst eine Ausführung von Schritt 390 unter Verwendung des effektiven Schienendruckwerts 568 als den Eingang für den Schienendruck bei Schritt 420 zusammen mit dem Start der Injektion 528 des ersten Injektionsereignisses 508, um das End-NOx-Verhältnis nachzuschlagen, als wenn es ein einzelnes Injektionsereignis wäre. Dies bedeutet, bei Schritt 390 wird der Start der Injektion 528 des ersten Injektionsereignisses 508 als der Wert für den Eingang 212 verwendet, und der effektive Schienendruckwert 568 wird als der Wert für den Schienendruck bei Schritt 420 verwendet. Der Wert, der dann von der Datenbank 446 erhalten wird, wird als der End-Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert 604 verwendet.
  • Wieder Bezug nehmend auf die 3 und 4 ist der Controller derart konfiguriert, dass er einen Modifikator für AGR (Schritt 264) durch Verwendung des Äquivalenzverhältnisses 204 und des Sauerstoffmassenanteils 216 bestimmt, um den entsprechenden AGR-Modifikator 612 von einer Datenbank 608 zu bestimmen. Das Äquivalenzverhältnis 204 wird als ein Weg verwendet, um Änderungen der spezifischen Abgaswärme zu kompensieren. Der Controller 114 ist derart konfiguriert, dass er einen Modifikator 616 für die Ansaugkrümmertemperatur bei Schritt 268 bestimmt. Der Controller ist derart konfiguriert, dass er einen Modifikator 620 für Umgebungsatmosphärendruck bei Schritt 272 unter Verwendung des Atmosphärendrucks 232 bestimmt. Der Controller 114 ist derart konfiguriert, dass er einen Modifikator 624 für Motorkühlmitteltemperatur bei Schritt 276 unter Verwendung der Kühlmitteltemperatur 244 bestimmt. Der Controller 114 ist derart konfiguriert, dass er einen Modifikator 632 für Feuchte (Schritt 280) durch Finden eines Modifikatorwerts bestimmt, der einer Feuchte 240 in der Datenbank 628 entspricht.
  • Der Controller berechnet den geschätzten Motorausgangs-NOx-Wert 250 (in Teilen pro Million) bei 640 unter Verwendung der folgenden Gleichung: Motorausgangs-NOx [250] = Referenz-NOx-Wert [284] X NOx-Verhältnis [604] X AGR-Korrektur [612] X Motordruckverhältniskorrektur [296] X Umgebungsdruckkorrektur [620] X Ansaugtemperaturkorrektur [616] X Kühlmittelkorrektur [624] X Feuchtekorrektur [632].
  • Der Controller 114 ist derart programmiert und konfiguriert, dass er das Verfahren 118 selektiv ausführt und den geschätzten Motorausgangs-NOx-Wert 250 verwendet, um die Menge an Reduktionsmittel 98, die durch den Injektor 102 injiziert wird, zu bestimmen, wenn der Sensor 110 nicht richtig funktioniert, wie während einer Sensorfehlfunktion oder bevor der Sensor 110 seine Betriebstemperatur erreicht. Der Controller 114 kann auch den geschätzten Motorausgangs-NOx-Wert verwenden, um zu bestimmen, ob der Sensor 110 eine Fehlfunktion aufweist, indem der geschätzte Motorausgangs-NOx-Wert 250 mit dem Ausgang des Sensors 110 verglichen wird. Wenn die durch den Sensor 110 angegebene NOx-Menge sich um mehr als eine vorbestimmte Größe von dem geschätzten Motorausgangs-NOx-Wert unterscheidet, kann dann der Controller 114 ein Signal an eine Ausgabevorrichtung übertragen (wie ein Licht im Fahrgastraum) .

Claims (6)

  1. Motoranordnung, umfassend: einen Motor (10), der so konfiguriert ist, dass der Motor (10) selektiv Abgas erzeugt, und durch eine Motordrehzahl, die einen Wert für selektiv variable Motordrehzahl aufweist, ein Äquivalenzverhältnis (204), das einen Wert für selektiv variables Äquivalenzverhältnis aufweist, und variable Betriebsbedingungen gekennzeichnet ist, die jeweils einen jeweiligen Wert für selektiv variable Betriebsbedingung besitzen; ein Abgassystem (78) mit einer Leitung (82), die einen Durchgang (86) definiert und funktionell mit dem Motor (10) verbunden ist, so dass das Abgas in den Durchgang (86) eintritt; ein Datenspeichermedium (128), das eine erste Datenbank (132) speichert, die für eine Mehrzahl verschiedener Kombinationen aus Motordrehzahlwert und Äquivalenzverhältniswert eine jeweilige geschätzte Menge an Stickoxiden (NOx) in dem Abgas dafür aufweist, wenn die Werte der variablen Betriebsbedingung bei vorbestimmten Referenzwerten liegen; einen Controller (114), der funktionell mit dem Motor (10) verbunden und derart konfiguriert ist, die Motordrehzahl, das Äquivalenzverhältnis (204) und die variablen Betriebsbedingungen zu überwachen, um einen gemessenen Motordrehzahlwert, einen gemessenen Äquivalenzverhältniswert und gemessene Werte der variablen Betriebsbedingung zu erhalten; wobei der Controller (114) derart konfiguriert ist, dass er aus der ersten Datenbank (132) einen Referenz-NOx-Wert abruft, der dem gemessenen Motordrehzahlwert und dem gemessenen Äquivalenzverhältniswert entspricht, und den Referenz-NOx-Wert unter Verwendung der Werte der variablen Betriebsbedingung modifiziert, um eine Variation zwischen den gemessenen Werten der variablen Betriebsbedingung und den vorbestimmten Referenzwerten zu kompensieren; wobei der Motor (10) einen Motorzylinder (18) und einen Kraftstoffinjektor (66) aufweist, der derart konfiguriert ist, Kraftstoff selektiv in den Zylinder (18) zu injizieren; wobei eine der variablen Betriebsbedingungen der Injektionszeitpunkt ist, der einen Wert für selektiv variablen Injektionszeitpunkt besitzt; und wobei der vorbestimmte Referenzwert für den Injektionszeitpunkt der Zeitpunkt für bestes Drehmoment ist, bei dem der Motor (10) den maximalen Drehmomentausgang bei den anderen vorbestimmten Referenzwerten erreicht; wobei der Controller (114) ferner derart konfiguriert ist, dass er einen Zeitpunktvariationswert bestimmt; wobei der Zeitpunktvariationswert auf der Differenz zwischen dem Zeitpunkt für bestes Drehmoment und einem gemessenen Injektionszeitpunktwert basiert; wobei das Datenspeichermedium (128) eine zweite Datenbank (446) speichert, die für jeden einer Mehrzahl von Zeitpunktvariationswerten einen jeweiligen Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert (450) enthält; und wobei der Controller (114) ferner derart konfiguriert ist, dass er von der zweiten Datenbank (446) den Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert (450) abruft, der dem bestimmten Zeitpunktvariationswert entspricht.
  2. Motoranordnung nach Anspruch 1, wobei die Motoranordnung derart konfiguriert ist, dass der Kraftstoffinjektor (66) Kraftstoff in den Zylinder (18) während einer Mehrzahl von Injektionsereignissen (508, 512, 516, 520, 524) injiziert; wobei jedes der Injektionsereignisse (508, 512, 516, 520, 524) einen jeweiligen gemessenen Injektionszeitpunktwert besitzt; wobei jedes der Injektionsereignisse (508, 512, 516, 520, 524) eine jeweilige Kraftstoffmasse, die in den Zylinder (18) injiziert wird, aufweist; wobei der Controller (114) derart konfiguriert ist, dass er ein jeweiliges Kraftstoffgewicht für jedes der Injektionsereignisse (508, 512, 516, 520, 524) bestimmt; wobei das Kraftstoffgewicht für ein Injektionsereignis (508, 512, 516, 520, 524) die Masse an Kraftstoff, die in den Zylinder (18) während des Injektionsereignisses (508, 512, 516, 520, 524) injiziert wird, geteilt durch die Gesamtmasse des Kraftstoffs, der während aller der Mehrzahl von Injektionsereignissen (508, 512, 516, 520, 524) injiziert ist, ist; wobei der Controller (114) derart konfiguriert ist, dass er aus der zweiten Datenbank (446) einen jeweiligen Zeitpunktkorrekturfaktorwert (450) für jeden der gemessenen Injektionszeitpunktwerte abruft; wobei der Controller (114) derart konfiguriert ist, dass er für jedes der Injektionsereignisse (508, 512, 516, 520, 524) den jeweiligen Zeitpunktkorrekturfaktorwert (450) mit dem jeweiligen Kraftstoffgewicht multipliziert, um einen jeweiligen gewichteten Zeitpunktkorrekturfaktorwert (450) zu erhalten; und wobei der Controller (114) derart konfiguriert ist, die jeweiligen gewichteten Zeitpunktkorrekturfaktorwerte (450) zu addieren, um einen End-Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert zu bestimmen.
  3. Motoranordnung nach Anspruch 2, wobei der Controller (114) derart konfiguriert ist, dass er den gewichteten Zeitpunktkorrekturfaktorwert (450) mit einem Abklingterm multipliziert, wenn ein Injektionsereignis (508, 512, 516, 520, 524) eine Vorsteuerungsinjektion ist.
  4. Motoranordnung nach Anspruch 1, wobei die Motoranordnung derart konfiguriert ist, dass der Kraftstoffinjektor (66) Kraftstoff in den Zylinder während einer Mehrzahl von Injektionsereignissen (508, 512, 516, 520, 524) injiziert; wobei die Motoranordnung eine Kraftstoffschiene aufweist, die funktionell mit dem Kraftstoffinjektor (66) verbunden ist und durch einen Schienendruck gekennzeichnet ist; wobei der Controller derart konfiguriert ist, dass er einen einzelnen Zeitpunktvariationswert, der für alle Injektionsereignisse (508, 512, 516, 520, 524) gilt, auf Grundlage des Injektionsstarts des frühesten Injektionsereignisses, des tatsächlichen Kraftstoffmassendurchflusses während der Injektionsereignisse (508, 512, 516, 520, 524), des durchschnittlichen Kraftstoffmassendurchflusses während der Injektionsereignisse (508, 512, 516, 520, 524) und des Schienendrucks bestimmt; und wobei der Controller von der zweiten Datenbank den Zeitpunktkorrekturfaktorwert (450) abruft, der dem einzelnen Zeitpunktvariationswert entspricht.
  5. Verfahren zum Schätzen der Menge an Stickoxiden in dem Abgas eines Motors (10), wobei der Motor (10) durch eine Motordrehzahl, die einen Wert für selektiv variable Motordrehzahl aufweist, ein Äquivalenzverhältnis (204), das einen Wert für selektiv variables Äquivalenzverhältnis aufweist, und variable Betriebsbedingungen gekennzeichnet ist, die jeweils einen Wert für selektiv variable Betriebsbedingung aufweisen, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen der Motordrehzahl, des Äquivalenzverhältnisses (204) und der variablen Betriebsbedingungen, um einen gemessenen Motordrehzahlwert, einen gemessenen Äquivalenzverhältniswert und gemessene Werte der variablen Betriebsbedingungen zu erhalten; Zugreifen auf eine erste Datenbank, die für eine Mehrzahl verschiedener Kombinationen aus Motordrehzahlwert und Äquivalenzverhältniswert eine jeweilige geschätzte Menge an Stickoxiden (NOx) in dem Abgas dafür aufweist, wenn die Werte der variablen Betriebsbedingungen bei vorbestimmten Referenzwerten liegen; Abrufen eines Referenz-NOx-Wertes von der ersten Datenbank, der dem gemessenen Motordrehzahlwert und dem gemessenen Äquivalenzverhältniswert entspricht; und Modifizieren des Referenz-NOx-Wertes unter Verwendung der Werte der variablen Betriebsbedingungen zur Kompensation der Variation zwischen den gemessenen Werten der variablen Betriebsbedingungen und den vorbestimmten Referenzwerten; wobei der Motor (10) einen Motorzylinder und einen Kraftstoffinjektor (66) aufweist, der derart konfiguriert ist, dass er Kraftstoff selektiv in den Zylinder injiziert; wobei eine der variablen Betriebsbedingungen ein Injektionszeitpunkt ist, der einen Wert für selektiv variablen Injektionszeitpunkt aufweist; und wobei der vorbestimmte Referenzwert für den Injektionszeitpunkt der Zeitpunkt für bestes Drehmoment ist, bei dem der Motor (10) den maximalen Drehmomentausgang bei den anderen vorbestimmten Referenzwerten erreicht; ferner mit einem Bestimmen eines Zeitpunktvariationswerts; wobei der Zeitpunktvariationswert auf der Differenz zwischen dem Zeitpunkt für bestes Drehmoment und einem gemessenen Injektionszeitpunktwert basiert; einem Zugreifen auf eine zweite Datenbank, um einen Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert zu erhalten, der dem Zeitpunktvariationswert entspricht; und einem Abrufen des Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwerts von der zweiten Datenbank, der dem bestimmten Zeitpunktvariationswert entspricht.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Motor (10) derart konfiguriert ist, dass der Kraftstoffinjektor (66) Kraftstoff in den Zylinder (18) während einer Mehrzahl von Injektionsereignissen injiziert; wobei jedes der Injektionsereignisse (508, 512, 516, 520, 524) einen jeweiligen gemessenen Injektionszeitpunktwert besitzt; wobei jedes der Injektionsereignisse (508, 512, 516, 520, 524) eine jeweilige Kraftstoffmasse, die in den Zylinder (18) injiziert ist, besitzt; und wobei das Verfahren ferner ein Bestimmen eines jeweiligen Kraftstoffgewichts für jedes der Injektionsereignisse (508, 512, 516, 520, 524) umfasst; wobei das Kraftstoffgewicht für ein Injektionsereignis (508, 512, 516, 520, 524) die Kraftstoffmasse, die in den Zylinder (18) während des Injektionsereignisses (508, 512, 516, 520, 524) injiziert wird, geteilt durch die Gesamtkraftstoffmasse, die während aller der Mehrzahl von Injektionsereignissen (508, 512, 516, 520, 524) injiziert wird, ist; Abrufen eines jeweiligen Zeitpunktkorrekturfaktorwerts (450) von der zweiten Datenbank (446) für jeden der gemessenen Injektionszeitpunktwerte; für jedes der Injektionsereignisse (508, 512, 516, 520, 524) Multiplizieren des jeweiligen Zeitpunktkorrekturfaktorwerts (450) mit dem jeweiligen Kraftstoffgewicht, um einen jeweiligen gewichteten Zeitpunktkorrekturfaktorwert (450) zu erhalten; und Addieren der jeweiligen gewichteten Zeitpunktkorrekturfaktorwerte (450), um einen End-Injektionszeitpunktkorrekturfaktorwert zu bestimmen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014076845A1 (ja) * 2012-11-19 2014-05-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
CN117094231B (zh) * 2023-10-17 2024-01-12 潍柴动力股份有限公司 天然气发动机硬件参数确定方法、装置、设备及存储介质
CN117313021B (zh) * 2023-11-30 2024-02-02 国网山东省电力公司东营供电公司 一种电力设备异常检测分析方法、系统、终端及介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19851319A1 (de) 1998-11-06 2000-05-11 Siemens Ag Verfahren zum Bestimmen der NOx-Rohemission einer mit Luftüberschuß betreibbaren Brennkraftmaschine
US6817171B2 (en) 2003-01-17 2004-11-16 Daimlerchrysler Corporation System and method for predicting concentration of undesirable exhaust emissions from an engine
DE102009036060A1 (de) 2009-08-04 2010-10-21 Daimler Ag Verfahren zur Ermittlung einer NOx-Rohemission eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors
DE102009058713A1 (de) 2009-12-17 2011-06-22 Deutz Ag, 51149 Verfahren zur Abgasrückführung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19851319A1 (de) 1998-11-06 2000-05-11 Siemens Ag Verfahren zum Bestimmen der NOx-Rohemission einer mit Luftüberschuß betreibbaren Brennkraftmaschine
US6817171B2 (en) 2003-01-17 2004-11-16 Daimlerchrysler Corporation System and method for predicting concentration of undesirable exhaust emissions from an engine
DE102009036060A1 (de) 2009-08-04 2010-10-21 Daimler Ag Verfahren zur Ermittlung einer NOx-Rohemission eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors
DE102009058713A1 (de) 2009-12-17 2011-06-22 Deutz Ag, 51149 Verfahren zur Abgasrückführung

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