DE102012000697B4

DE102012000697B4 - Verfahren zur Verringerung von Partikelemissionen eines Motors im Übergangsbetrieb

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Publication number: DE102012000697B4
Application number: DE102012000697.7A
Authority: DE
Inventors: Jonathan T. Shibata; Joshua D. Cowgill; John Ogalla Waldman; Halim G. Santoso; J. Michael Ellenberger
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2032-01-17
Also published as: US20120185151A1; DE102012000697A1; CN102606327B; US8645043B2; CN102606327A

Abstract

Verfahren zur Verringerung von Partikelemissionen eines Motors (12) im Übergangsbetrieb, umfassend, dass:
eine Kraftstoffanforderung detektiert (100) wird;
auf Grundlage der Größe der Kraftstoffanforderung eine vorbestimmte Injektionsperiode bestimmt wird und ein Übergangszustand des Motors (12) detektiert (104) wird, wenn sich ein Luftmassenstrom (MAF) in den Motor (12) um mehr als eine vorbestimmte Menge während der vorbestimmten Injektionsperiode ändert;
wenn der Motor (12) im Übergangszustand arbeitet:
eine verstrichene Zeitdauer seit Detektion der Kraftstoffanforderung mittels eines Zeitgebers ermittelt wird;
auf Grundlage der verstrichenen Zeitdauer und zumindest eines einer Mehrzahl von Motorbetriebsparametern sowohl eine Anzahl von Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus auf N erhöht wird, wobei N eine ganze Zahl größer als oder gleich Zwei ist, als auch Perioden für jede der Kraftstoffinjektionen eingestellt werden;
die Kraftstoffinjektion während des Übergangszustandes auf Grundlage der N Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus und der eingestellten Perioden gesteuert (116) wird; und
wenn sich der Luftmassenstrom (MAF) in den Motor (12) um weniger als eine vorbestimmte Größe während der vorbestimmten Injektionsperiode ändert, ein stabiler Zustand ermittelt wird und anschließend zur der bestimmten Anzahl von Kraftstoffinjektionen N zurückgekehrt wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren zur Verringerung von Partikelemissionen eines Motors im Übergangsbetrieb und insbesondere Verfahren zur Steuerung einer Kraftstoffinjektion, um Partikelemissionen während eines Übergangsmotorbetriebes zu verringern.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren ziehen Luft in einen Ansaugkrümmer durch ein Ansaugsystem, das durch eine Drossel reguliert werden kann. Die Luft in dem Ansaugkrümmer wird an eine Mehrzahl von Zylindern verteilt und mit Kraftstoff kombiniert, um ein Luft/Kraftstoff-(A/F-)Gemisch zu erzeugen. Bei funkengezündeten Direktinjektions-(SIDI)-Motoren (SIDI von engl.: „spark ignition direct injection“) injizieren Kraftstoffinjektoren den Kraftstoff direkt in die Zylinder. Die Zylinder weisen Kolben auf, die das A/F-Gemisch komprimieren. Zündkerzen erzeugen einen Zündfunken, um das komprimierte A/F-Gemisch in den Zylindern zu verbrennen, wodurch die Kolben angetrieben werden. Die Bewegung der Kolben dreht ihrerseits eine Kurbelwelle und erzeugt ein Antriebsmoment.
Die DE 10 2010 012 127 B3 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit umschaltbarem Ventilhub. Zum Ausgleich einer beim Umschalten des Ventilhubs auftretenden ruckartigen oder sprungartigen Drehmomentänderung wird kurzzeitig eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt, wobei bei einer ersten Einspritzung homogen und bei einer zweiten Einspritzung im Schichtmodus eingespritzt wird, so dass durch Verschlechterung des Wirkungsgrads die sprungartige Drehmomentänderung ausgeglichen wird.
Die DE 103 41 070 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Motors beim Übergang zwischen einer ersten homogen stöchiometrischen Betriebsart und einer zweiten homogen mageren, geschichteten oder HCC-Betriebsart. Hierzu wird vorgeschlagen, insbesondere bei einem unzulässig großen Drehmomentsprung, der zu einem Ruckeln oder einer Laufunruhe des Motors führen kann, neben der üblichen Kompensation durch Verstellung des Zündwinkels eine Mehrfacheinspritzung von Kraftstoff einzuleiten. Dabei wird eine Teilmenge dieses Kraftstoffs während der Kompressionsphase eingespritzt, um den Wirkungsgrad zu verschlechtern und damit das entstehende Drehmoment zu reduzieren.
Die DE 10 2005 062 552 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung. Hierbei wird während des Umschaltvorganges von einer Einfacheinspritzung zu einer Doppeleinspritzung gewechselt, wobei eine erste Teilmenge der Doppeleinspritzung im Ansaugtakt und eine zweite Teilmenge im Kompressionstakt des Verbrennungszyklus eingespritzt werden.
Die DE 102 58 507 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine beim Umschalten von einem Homogenbetrieb zu einem Schichtbetrieb. Während des Umschaltens wird die einzuspritzende Kraftstoffmenge ausgehend von einer Einzeleinspritzung in zwei Teilmengen aufgeteilt und eine erste Teilmenge im Ansaugtakt und eine zweite Teilmenge im Kompressionstag des Verbrennungszyklus eingespritzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Steuern eines Motors zu schaffen, mit dem eine flexibel an Betriebsbedingungen des Fahrzeugs angepasste Reduzierung von Partikelemissionen während eines nicht stabilen Übergangsbetriebs des Motors erreicht werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß einer Ausführungsform kann zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Steuersystem für einen Motor ein Übergangsbetriebsdetektionsmodul, ein Injektionsbestimmungsmodul und ein Injektionssteuermodul umfassen. Das Übergangsbetriebsdetektionsmodul detektiert, ob der Motor in einem Übergangszustand arbeitet. Das Injektionsbestimmungsmodul führt auf Grundlage einer verstrichenen Zeit seit einer Kraftstoffanforderung und zumindest eines einer Mehrzahl von Motorbetriebsparametern zumindest eines des folgenden aus: (i) Erhöhung einer Anzahl von Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus auf N und (ii) Einstellen von Perioden für jede der Kraftstoffinjektionen, wobei N eine ganze Zahl größer als oder gleich Zwei ist. Das Injektionssteuermodul steuert eine Kraftstoffinjektion während des Übergangszustandes auf Grundlage zumindest eines von (i) N Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus und (ii) den eingestellten Perioden.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:

1 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Motorsystems gemäß einer Implementierung der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockschaubild eines beispielhaften Steuermoduls gemäß einer Implementierung der vorliegenden Offenbarung ist; und
3 ein Flussdiagramm ist, das Schritte eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung einer Kraftstoffinjektion zeigt, um Partikelemissionen gemäß einer Implementierung der vorliegenden Offenbarung zu verringern.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Der hier verwendete Begriff „Modul“ kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine elektronische Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein Field Programmable Gate Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert bzw. zweckgebunden oder Gruppe), der Code ausführt; andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder alle der obigen; wie in einem System-on-Chip betreffen, Teil davon sein oder umfassen. Der Begriff „Modul“ kann einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) aufweisen, der durch den Prozessor ausgeführten Code speichert.
Der Begriff „Code“, wie oben verwendet ist, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode aufweisen und kann Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte betreffen. Der Begriff „gemeinsam genutzt“, wie oben verwendet ist, bedeutet, dass einiger oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzelnen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann einiger oder der gesamte Code von mehreren Modulen durch einen einzelnen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Begriff „Gruppe“, wie oben verwendet ist, bedeutet, dass einiger oder der gesamte Code von einem einzelnen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann einiger oder der gesamte Code von einem einzelnen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
Die Vorrichtungen und Verfahren, die hier beschrieben sind, können durch ein oder mehrere Computerprogramme implementiert sein, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden. Die Computerprogramme umfassen prozessorausführbare Anweisungen, die an einem nicht flüchtigen konkreten computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten aufweisen. Nicht beschränkende Beispiele des nicht flüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Speicher, Magnetspeicher und optische Speicher.
Funkengezündete Direktinjektions-(SIDI-)Motoren können N Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus (N≥1) ausführen, um eine gewünschte Menge an Kraftstoff zu injizieren. Beispielsweise kann die gewünschte Menge an Kraftstoff auf einer Kraftstoffanforderung basieren. Die Anzahl von Kraftstoffinjektionsimpulsen N kann abhängig von den Motorbetriebsbedingungen variieren. Beispielsweise kann eine mehrpulsige Kraftstoffinjektion (N≥2) in gewissen Situationen, wie bei Katalysatoranspringbetriebsabläufen oder während einer Klopfminderung verwendet werden. Einpulsige Kraftstoffinjektion (N=1) kann andererseits während allen anderen Betriebsbedingungen (d.h. Standardbetrieb) verwendet werden. Eine Injektionsperiode kann eine Gesamtperiode repräsentieren, während der die N Kraftstoffinjektionen die gewünschte Menge an Kraftstoff injizieren. Die Injektionsperiode kann vorbestimmt sein, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und/oder Leistung während des stationären bzw. stabilen Betriebs des Motors zu maximieren. Der stabile Betrieb des Motors kann Perioden umfassen, wenn sich der Motorluftmassenstrom (MAF von engl.: „mass air flow“) um weniger als eine vorbestimmte Menge während einer vorbestimmten Periode ändert.
Die Kraftstoffinjektion auf Grundlage der vorbestimmten Injektionsperiode kann jedoch Partikelemissionen bei Verwendung während eines Übergangsbetriebs des Motors (d.h. nicht stabil) erhöhen. Der Übergangsbetrieb des Motors kann Perioden umfassen, wenn sich der Motor-MAF um mehr als eine vorbestimmte Menge während einer vorbestimmten Periode ändert. Ein Abgasbehandlungssystem behandelt typischerweise Abgas, um gasförmige Emissionen zu entfernen, bevor das Abgas in die Atmosphäre freigesetzt wird. Daher können Partikelmaterial-(PM-)Filter implementiert sein, um Partikel zu entfernen. PM-Filter erhöhen jedoch die Kosten des Abgasbehandlungssystems.
Partikel können eine Funktion von Zerstäubung und/oder Zylindertemperatur sein. Daher kann die Erhöhung der Anzahl von Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus Partikelemissionen verringern. Genauer kann eine Erhöhung der Anzahl von Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus einen Verbrennungswirkungsgrad erhöhen, was in weniger verbranntem Kraftstoff und weniger Partikeln resultiert. Beispielsweise können die mehreren Kraftstoffinjektionen sequentiell beginnend bei einem gleichen Zeitpunkt eines Injektionsstarts (SOI von engl.: „start of injection“) als stabiler Betrieb stattfinden. Die SOI-Zeitsteuerung kann durch Grade vor dem oberen Totpunkt (°BTDC von engl.: „before top dead center“) dargestellt sein. Die Periode von jeder der Kraftstoffinjektionen kann ein gleicher Anteil der vorbestimmten Injektionsperiode sein. Zusätzlich kann jedoch die Periode für jede der Kraftstoffinjektionen eingestellt werden, um Partikelemissionen zu verringern. Beispielsweise kann ein InjektionsTrennverhältnis (R) ein Verhältnis des gesamten Kraftstoffes, der während jeder der Kraftstoffinjektionen geliefert wird (z.B. 0,5 = 50 %) angeben. Nur beispielhaft sind zwei Kraftstoffinjektionen (N=2) pro Verbrennungszyklus während des Übergangsbetriebes in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Übergang Stabil

Injektionsstart (SOI) Injektion 1 300° BTDC 300° BTDC

Injektion 2 240° BTDC -

Injektionstrennverhältnis (R) Injektion 1 0,5 1,0

Injektion 2 0,5 -
Das Trennverhältnis für jede der Kraftstoffinjektionen kann auch verschieden sein. Die Summe der Verhältnisse entspricht jedoch Eins. Mit anderen Worten entspricht die Summe der eingestellten Perioden der vorbestimmten Injektionsperiode. Beispielsweise können für einen vierpulsigen Injektionszyklus (N=4) die Verhältnisse jeweils 0,25 (0,25 + 0,25 + 0,25 + 0,25 = 1,00) sein. Alternativ dazu können beispielsweise während desselben vierpulsigen Injektionszyklus die ersten drei Impulse jeweils ein Verhältnis von 0,30 besitzen, während der letzte Impuls ein Verhältnis von 0,10 besitzen kann (0,30 + 0,30 + 0,30 + 0,10 = 1,00).
Demgemäß sind ein System und ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffinjektion dargestellt, um Partikelemissionen während eines Übergangsbetriebs eines Motors zu verringern. Das System und das Verfahren können eine Kraftstoffanforderung detektieren und eine Größe der Kraftstoffanforderung bestimmen. Beispielsweise kann die Kraftstoffanforderung nach einem Ereignis einer Kraftstoffabsperrung bzw. Schubabschaltung bei Verlangsamung (DFCO von engl.: „deceleration fuel cutoff“) oder dann detektiert werden, wenn ein Fahrer des Fahrzeugs mehr Leistung über ein Fahrpedal anfordert („Gasgeben“ des Fahrers mit dem Fahrpedal). Die Fahreranforderung kann jedoch auch in anderen Situationen detektiert werden. Eine vorbestimmte Injektionsperiode kann auf Grundlage der Größe der Kraftstoffanforderung bestimmt werden. Beispielsweise kann die vorbestimmte Injektionsperiode unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bestimmt werden, die vorbestimmte Injektionsperioden für einen stabilen Betrieb des Motors umfasst.
Nach Detektion und Bestimmung der Größe der Kraftstoffanforderung können das System und Verfahren bestimmen, ob der Motor in einem Übergangszustand arbeitet. Nur beispielhaft kann der Übergangszustand Perioden aufweisen, wenn sich der MAF um mehr als eine vorbestimmte Menge während einer vorbestimmten Periode geändert hat. Wenn der Motor in dem Übergangszustand arbeitet, können das System und Verfahren die Anzahl von Kraftstoffinjektionen N pro Verbrennungszyklus erhöhen. Genauer können das System und Verfahren die Anzahl von Kraftstoffinjektionen N pro Verbrennungszyklus auf Grundlage einer verstrichenen Zeit, seit der Übergangszustand begann, und zumindest eines einer Mehrzahl von Motorbetriebsparametern erhöhen. Beispielsweise kann die Mehrzahl von Motorbetriebsparametern eine Motorlast, eine Motordrehzahl und eine Motortemperatur aufweisen. Das System und Verfahren können die Anzahl von Kraftstoffinjektionen N auf größer als oder gleich Zwei (N≥2) erhöhen, wenn der Motor in einer einpulsigen Kraftstoffinjektion arbeitet. Wenn der Motor bereits in einer mehrpulsigen Kraftstoffinjektion (N≥2) arbeitet, können das System und Verfahren jedoch die Anzahl der Kraftstoffinjektionen auf größer als oder gleich Drei (N≥3) erhöhen.
Das System und Verfahren können auch die Periode von jeder der N Kraftstoffinjektionen einstellen. Beispielsweise kann die Periode von jeder der N Kraftstoffinjektionen 1/N der vorbestimmten Injektionsperiode sein. Die Periode für jede der N Kraftstoffinjektionen kann jedoch auch verschieden sein. Genauer können die Perioden für jede der N Kraftstoffinjektionen auf Grundlage der verstrichenen Zeit, seit der Übergangszustand begann, und zumindest eines der Mehrzahl von Motorbetriebsparametern eingestellt werden. Die Summe der Perioden entspricht jedoch Eins. Das System und Verfahren können dann eine Kraftstoffinjektion auf Grundlage der erhöhten Anzahl von Kraftstoffinjektionen, die die entsprechend eingestellten Perioden aufweisen, ausführen. Beispielsweise können die Kraftstoffinjektionen sequentiell sein (d.h. keine Überlappung). Das System und Verfahren können Steuersignale für Kraftstoffinjektoren in dem Motor erzeugen. Beispielsweise können das System und Verfahren pulsbreitenmodulierte (PWM) Steuersignale für die Kraftstoffinjektoren erzeugen. Wenn der Übergangszustand endet (d.h. wenn der stabile Zustand wieder aufgenommen wird), können das System und Verfahren die Ausführung von N Kraftstoffinjektionen wieder aufnehmen, von denen jede eine Periode gleich 1/N der vorbestimmten Periode besitzt.
Nun Bezug nehmend auf 1 umfasst ein Motorsystem 10 einen Motor 12. Beispielsweise kann der Motor 12 ein SIDI-Motor sein. Der Motor 12 kann auch ein anderer Typ von Motor mit Direktinjektion sein, wie ein Motor mit homogener Kompressionszündung (HCCI). Zusätzlich kann bei einigen Implementierungen der Motor 12 Teil eines Hybridsystems sein. Der Motor 12 zieht Luft in einen Ansaugkrümmer 18 durch ein Ansaugsystem 14, das durch eine Drossel 16 reguliert werden kann. Beispielsweise kann die Drossel 16 durch eine elektronische Drosselsteuerung (ETC) elektrisch gesteuert werden. Ein MAF-Sensor 20 misst eine MAF-Rate in den Ansaugkrümmer 18. Ein Sensor 22 für Krümmerabsolutdruck (MAP von engl.: „manifold absolute pressure“) misst einen Druck der Luft in dem Ansaugkrümmer 18.
Die Luft in dem Ansaugkrümmer 18 kann an eine Mehrzahl von Zylindern 24 verteilt werden. Der Motor 12 kann weniger als oder mehr als sechs Zylinder aufweisen, wie gezeigt ist. Jeder der Zylinder 24 kann einen Kraftstoffinjektor 26 und eine Zündkerze 28 aufweisen. Der Kraftstoffinjektor 26 kann Kraftstoff direkt in den Zylinder 24 injizieren, um ein A/F-Gemisch zu erzeugen. Ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 24 kann das A/F-Gemisch komprimieren, und die Zündkerze 28 kann das komprimierte A/F-Gemisch zünden. Die Verbrennung des A/F-Gemisches treibt den Kolben (nicht gezeigt) an, der seinerseits eine Kurbelwelle 30 dreht, die Antriebsmoment erzeugt. Ein Motordrehzahlsensor 32 misst eine Drehzahl der Kurbelwelle 30 („Motordrehzahl“). Beispielsweise kann der Motordrehzahlsensor 32 die Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute (U/min) messen.
Ein Motortemperatursensor 34 misst eine Temperatur des Motors 12. Beispielsweise kann der Motortemperatursensor 34 eine Temperatur von Motorkühlmittel messen. Abgas, das aus der Verbrennung des A/F-Gemisches resultiert, wird von den Zylindern 24 in einen Abgaskrümmer 36 ausgestoßen. Ein Abgasbehandlungssystem 38 behandelt das Abgas in dem Abgaskrümmer 36. Genauer verringert das Abgasbehandlungssystem 38 gasförmige Emissionen vor Freisetzung des Abgases in die Atmosphäre. Nur beispielhaft kann das Abgasbehandlungssystem 38 einen Drei-Wege-Katalysatorwandler aufweisen. Das Abgasbehandlungssystem 38 braucht jedoch keinen PM-Filter aufweisen, um geringere Kosten des Abgasbehandlungssystems 38 aufrecht zu erhalten.
Ein Steuermodul 50 steuert das Motorsystem 10. Das Steuermodul 50 empfängt Signale von der Drossel 16, dem MAF-Sensor 20, dem MAP-Sensor 22, den Kraftstoffinjektoren 26, den Zündkerzen 28, dem Motordrehzahlsensor 32, dem Motortemperatursensor 34 und/oder dem Abgasbehandlungssystem 38. Das Steuermodul 50 steuert die Drossel 16, die Kraftstoffinjektoren 26, die Zündkerzen 28 und/oder das Abgasbehandlungssystem 38. Das Steuermodul 50 kann auch das System oder Verfahren der vorliegenden Offenbarung implementieren.
Nun Bezug nehmend auf 2 weist das Steuermodul 50 ein Kraftstoffanforderungsdetektionsmodul 70, ein Übergangsbetriebsdetektionsmodul 74, ein Injektionsbestimmungsmodul 78 und ein Injektionssteuermodul 86 auf.
Das Kraftstoffanforderungsdetektionsmodul 70 detektiert eine Kraftstoffanforderung auf Grundlage eines Fahrereingangs 60. Genauer kann die Kraftstoffanforderung auf Grundlage einer Größe des Fahrereingangs 60 detektiert werden. Beispielsweise kann die Kraftstoffanforderung nach einem DFCO-Ereignis oder in Ansprechen auf ein Gasgeben eines Fahrers mit dem Fahrpedal 16 erfolgen. Das Kraftstoffanforderungsdetektionsmodul 70 kann jedoch auch die Kraftstoffanforderung in anderen Situationen detektieren. Das Kraftstoffanforderungsdetektionsmodul 70 kann auch einen Zeitgeber initialisieren und starten, wenn die Kraftstoffanforderung detektiert ist. Der Zeitgeber kann eine verstrichene Zeit seit der Detektion der Kraftstoffanforderung repräsentieren.
Das Übergangsbetriebsdetektionsmodul 74 detektiert, wann der Motor 12 in dem Übergangszustand arbeitet. Beispielsweise kann das Übergangsbetriebsdetektionsmodul 74 detektieren, dass der Motor 12 in dem Übergangszustand arbeitet, wenn die MAF-Rate in den Motor 12 sich um mehr als eine vorbestimmte Menge während einer vorbestimmten Periode geändert hat. Das Übergangsbetriebsdetektionsmodul 74 kann jedoch auch einen Übergangsbetrieb des Motors 12 auf Grundlage anderer Motorbetriebsparameter detektieren. Wenn der Übergangsbetrieb detektiert ist, kann das Übergangsbetriebsdetektionsmodul 74 ein Signal für das Injektionsbestimmungsmodul 78 erzeugen. Gleichermaßen kann, wenn der Übergangsbetrieb endet, das Übergangsbetriebsdetektionsmodul 74 das Injektionsbestimmungsmodul 78 benachrichtigen. Beispielsweise kann das Übergangsbetriebsdetektionsmodul 74 ein anderes Signal für das Injektionsbestimmungsmodul 78 erzeugen.
Das Injektionsbestimmungsmodul 78 empfängt das Signal, das den Übergangsbetrieb angibt. Das Injektionsbestimmungsmodul 78 empfängt auch die verstrichene Zeit seit Detektion der Kraftstoffanforderung von dem Kraftstoffanforderungsdetektionsmodul 70. Das Injektionsbestimmungsmodul 78 kann auch Signale empfangen, die eine Mehrzahl von Mötorbetriebsparametern angeben. Beispielsweise kann das Injektionsbestimmungsmodul 78 Signale von dem MAF-Sensor 20, dem Motordrehzahlsensor 32 und dem Motorkühlmitteltemperatursensor 34 empfangen, die die Mötorlast, die Motordrehzahl bzw. die Motortemperatur angeben.
Das Injektionsbestimmungsmodul 78 bestimmt, ob eine Anzahl von Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus auf N (N≥2) erhöht werden soll. Der Motor 12 kann vorher in einem einpulsigen Injektionsmodus (z.B. Standardbetrieb) oder in einem mehrpulsigen Injektionsmodus (z.B. während Katalysatoranspringbetriebsabläufen oder einer Klopfminderung) betrieben worden sein. Daher kann das Injektionsbestimmungsmodul 78 bei vorherigem Betrieb in einem einpulsigen Injektionsmodus (d.h. Übergang zu Mehrfachinjektionsmodus) die Anzahl von Kraftstoffinjektionen auf N≥2 erhöhen. Ähnlicherweise kann das Injektionsbestimmungsmodul 78 die Anzahl von Kraftstoffinjektionen auf N≥3 während des mehrpulsigen Injektionsmodus (oder ein größeres N abhängig von der vorhergehenden Anzahl von Injektionen während des mehrpulsigen Injektionsmodus) erhöhen. Genauer kann die Anzahl von Kraftstoffinjektionen selektiv erhöht werden, wenn die Motorlast zunimmt, wenn die Motordrehzahl zunimmt und/oder wenn die Motortemperatur abnimmt.
Zusätzlich oder alternativ kann das Injektionsbestimmungsmodul 78 Perioden für die Kraftstoffinjektionen einstellen. Wie vorher beschrieben wurde, kann der Motor 12 vorher in einem einpulsigen Injektionsmodus oder in einem mehrpulsigen Injektionsmodus betrieben worden sein. Beispielsweise ist während der einpulsigen Injektion die Periode die vorbestimmte Injektionsperiode. Zusätzlich ist beispielsweise während der mehrpulsigen Injektion die Periode ein gleicher Anteil der vorbestimmten Injektionsperiode (z.B. 2 Injektionen jeweils mit ½ der vorbestimmten Injektionsperiode). Genauer kann das Injektionsbestimmungsmodul 78 diese Perioden für die Kraftstoffinjektionen einstellen. Die Summe der eingestellten Perioden entspricht jedoch Eins.
Das Injektionssteuermodul 82 kann dann die Kraftstoffinjektion steuern. Das Injektionssteuermodul 82 kann die Kraftstoffinjektion während des Übergangsbetriebes auf Grundlage zumindest einem aus (i) N Kraftstoffinjektionen und (ii) den eingestellten Perioden steuern. Während des stabilen Betriebs kann das Injektionssteuermodul 82 andererseits die Kraftstoffinjektion auf Grundlage einer einpulsigen Kraftstoffinjektion mit der vorbestimmten Injektionsperiode oder einer mehrpulsigen Kraftstoffinjektion, die jeweils einen gleichen Anteil der vorbestimmten Injektionsperiode aufweist, steuern. Das Injektionssteuermodul 82 kann Steuersignale erzeugen, um die Kraftstoffinjektoren 26 zu betätigen. Beispielsweise können die Steuersignale PWM-Signale aufweisen. Die Steuersignale können jedoch auch andere geeignete Typen von Kraftstoffinjektorsteuersignalen sein.
Nun Bezug nehmend auf 3 beginnt ein Verfahren zum Einstellen einer Kraftstoffinjektionszeitsteuerung zur Verringerung von Partikelemissionen während des Übergangsbetriebs eines Motors bei 100. Bei 100 detektiert die Steuerung, ob Kraftstofflieferung angefordert ist. Wenn dies zutrifft, kann die Steuerung mit 104 fortfahren. Wenn dies nicht zutrifft, kann die Steuerung zu 100 zurückkehren. Bei 104 bestimmt die Steuerung, ob der Motor in einem Übergangszustand arbeitet. Wenn dies nicht zutrifft, kann die Steuerung mit 108 fortfahren. Wenn dies zutrifft, kann die Steuerung mit 112 fortfahren. Bei 108 kann die Steuerung die Steuerung eine Kraftstoffinjektion für einen stabilen Betrieb ausführen. Beispielsweise kann die Steuerung eine einpulsige Kraftstoffinjektion mit der vorbestimmten Periode ausführen. Alternativ dazu kann die Steuerung beispielsweise eine mehrpulsige Kraftstoffinjektion (z.B. während Katalysatoranspringbetriebsabläufen oder einer Klopfminderung) unter Verwendung der vorbestimmten Periode (d.h. gleiche Anteile der vorbestimmten Periode pro Injektionsimpuls) ausführen. Die Steuerung kann dann zu 100 zurückkehren.
Bei 112 kann die Steuerung auf Grundlage der verstrichenen Zeit seit Detektion der Kraftstoffanforderung und zumindest eines der Mehrzahl von Motorbetriebsparametern zumindest eines des folgenden ausführen: (i) Erhöhen der Anzahl von Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus auf N (N≥2) und (ii) Einstellen der Perioden für die Kraftstoffinjektionen. Bei 116 kann die Steuerung die Steuerung eine Kraftstoffinjektion auf Grundlage zumindest eines aus (i) N Kraftstoffinjektionen und (ii) den eingestellten Perioden ausführen. Die Steuerung kann dann zu der bestimmten Anzahl von Kraftstoffinjektionen N zurückkehren. Die Steuerung kann dann zu 100 zurückkehren.

Claims

Verfahren zur Verringerung von Partikelemissionen eines Motors (12) im Übergangsbetrieb, umfassend, dass: eine Kraftstoffanforderung detektiert (100) wird; auf Grundlage der Größe der Kraftstoffanforderung eine vorbestimmte Injektionsperiode bestimmt wird und ein Übergangszustand des Motors (12) detektiert (104) wird, wenn sich ein Luftmassenstrom (MAF) in den Motor (12) um mehr als eine vorbestimmte Menge während der vorbestimmten Injektionsperiode ändert; wenn der Motor (12) im Übergangszustand arbeitet: eine verstrichene Zeitdauer seit Detektion der Kraftstoffanforderung mittels eines Zeitgebers ermittelt wird; auf Grundlage der verstrichenen Zeitdauer und zumindest eines einer Mehrzahl von Motorbetriebsparametern sowohl eine Anzahl von Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus auf N erhöht wird, wobei N eine ganze Zahl größer als oder gleich Zwei ist, als auch Perioden für jede der Kraftstoffinjektionen eingestellt werden; die Kraftstoffinjektion während des Übergangszustandes auf Grundlage der N Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus und der eingestellten Perioden gesteuert (116) wird; und wenn sich der Luftmassenstrom (MAF) in den Motor (12) um weniger als eine vorbestimmte Größe während der vorbestimmten Injektionsperiode ändert, ein stabiler Zustand ermittelt wird und anschließend zur der bestimmten Anzahl von Kraftstoffinjektionen N zurückgekehrt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Motorbetriebsparametern eine Motorlast, eine Motordrehzahl und eine Motortemperatur aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit einem selektiven Erhöhen der Anzahl von Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus, wenn die Motorlast zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit einem selektiven Erhöhen der Anzahl von Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus, wenn die Motordrehzahl zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit einem selektiven Erhöhen der Anzahl von Kraftstoffinjektionen pro Verbrennungszyklus, wenn die Motortemperatur abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der Perioden ein gleicher Anteil der vorbestimmten Injektionsperiode ist und wobei die vorbestimmte Injektionsperiode für einen stabilen Betrieb des Motors (12) vorbestimmt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der Perioden verschiedene Anteile der vorbestimmten Injektionsperiode darstellt, wobei die vorbestimmte Injektionsperiode für einen stabilen Betrieb des Motors (12) vorbestimmt ist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine Summe der eingestellten Perioden der vorbestimmten Injektionsperiode entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffanforderung in Ansprechen auf ein Gasgeben eines Fahrers mit dem Fahrpedal oder ein Ende eines Kraftstoffabsperr-(DFCO-)Ereignisses bei Verlangsamung erfolgt.