DE102012202935A1

DE102012202935A1 - Kraftstofftypbasierte Start-Stopp-Katalysator-Heizsysteme

Info

Publication number: DE102012202935A1
Application number: DE102012202935A
Authority: DE
Inventors: Eugene V. Gonze; Halim G. Santoso
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2012-09-06
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: US20120225752A1; US8764607B2; DE102012202935B4; CN102654084A; CN102654084B

Abstract

Ein Start-Stopp-System weist ein Kraftstofftypmodul auf, das einen Kraftstofftyp eines an eine Maschine gelieferten Kraftstoffs bestimmt. Ein Schwellenmodul bestimmt eine erste Schwelle auf Grundlage des Kraftstofftyps. Ein Temperaturmodul schätzt eine Temperatur eines Katalysators eines Abgassystems der Maschine. Ein Vergleichsmodul vergleicht die Temperatur mit der ersten Schwelle und erzeugt ein Vergleichssignal. Ein Leistungsmodul stellt eine Leistung zu einer Heizschaltung auf Grundlage des Vergleichssignals ein. Die Heizschaltung ist derart konfiguriert, eine Temperatur des Katalysators zu erhöhen. Das Leistungsmodul stellt die Leistung zu der Heizschaltung ein, um die Temperatur des Katalysators zu erhöhen, wenn die Maschine abgeschaltet ist. Ein Maschinensteuermodul führt eine Abschaltung und einen Neustart der Maschine aus, um eine Leerlaufzeit der Maschine zu reduzieren.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Fahrzeugabgassysteme und insbesondere Systeme zur thermischen Regulierung, die aktive Temperaturen von Abgaskomponenten aufrechterhalten.
HINTERGRUND
Die hier vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Arbeit der derzeit bezeichneten Erfinder in dem Maße, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, wie auch Aspekte der Beschreibung, die sich zum Zeitpunkt der Einreichung nicht anderweitig als Stand der Technik qualifizieren können, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung zulässig.
Während eines Verbrennungszyklus einer Brennkraftmaschine (ICE von engl.: ”internal combustion engine”) werden Luft/Kraftstoff-Gemische in Zylinder des ICE geliefert. Die Luft/Kraftstoff-Gemische werden komprimiert und verbrannt, um Ausgangsdrehmoment bereitzustellen. Nach Verbrennung treiben Kolben des ICE Abgase in den Zylindern durch Abgasventilöffnungen hinaus und in ein Abgassystem. Die Abgase können Stickoxide (NO_x) und Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HCs) enthalten. Die Abgase können auch abhängig von dem Typ von verbranntem Kraftstoffmethan (CH₄) aufweisen. Beispielsweise wird CH₄ erzeugt, wenn Ethanol C₂H₅OH verbrannt wird.
Ein Abgasbehandlungssystem des ICE kann einen oder mehrere katalytische Wandler aufweisen, um Abgasemissionen zu reduzieren. Als ein Beispiel kann ein Vier-Wege-Katalysatorwandler (FWC von engl.: ”four-way catalyst converter”) dazu verwendet werden, NO_x, CO, HCs und CH₄ in einem Abgassystem zu reduzieren. Der FWC wandelt NO_x in Stickstoff und Sauerstoff, CO zu Kohlendioxid um und oxidiert HCs und CH₄, um Kohlendioxid und Wasser zu erzeugen.
Ein katalytischer Wandler verhindert typischerweise solange keinen Durchgang von Methangas, bis er auf Temperaturen von größer als oder gleich beispielsweise 600°C erhitzt ist. Bei Temperaturen unterhalb 600°C kann Methangas ohne Umwandlung durch einen katalytischen Wandler gelangen. Dies kann beispielsweise während eines Kaltstarts einer Maschine erfolgen. Infolgedessen sieht ein katalytischer Wandler, während Temperaturen des katalytischen Wandlers kleiner als eine minimale aktive Umwandlungstemperatur für Methan sind, keine Funktion vor, Methan umzuwandeln und/oder eine minimale Reduktion von Methanemissionen bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung dar und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollständigen Schutzumfangs oder all ihrer Merkmale.
Es ist ein Start-Stopp-System vorgesehen, das ein Kraftstofftypmodul aufweist, das einen Kraftstofftyp von an eine Maschine geliefertem Kraftstoff bestimmt. Ein Schwellenmodul bestimmt eine erste Schwelle auf Grundlage des Kraftstofftyps. Ein Temperaturmodul schätzt eine Temperatur eines Katalysators eines Abgassystems der Maschine. Ein Vergleichsmodul vergleicht die Temperatur mit der ersten Schwelle und erzeugt ein Vergleichssignal. Ein Leistungsmodul stellt eine Leistung zu einer Heizschaltung auf Grundlage des Vergleichssignals ein. Die Heizschaltung ist derart konfiguriert, die Temperatur des Katalysators zu erhöhen. Das Leistungsmodul stellt die Leistung zu der Heizschaltung ein, um die Temperatur des Katalysators zu erhöhen, wenn die Maschine abgeschaltet ist. Ein Maschinensteuermodul schaltet die Maschine ab und startet diese neu, um eine Leerlaufzeit der Maschine zu reduzieren.
Gemäß anderen Merkmalen ist ein Verfahren zur thermischen Steuerung vorgesehen, das umfasst, dass ein Kraftstofftyp eines Kraftstoffs, der an eine Maschine eines Start-Stopp-Systems geliefert wird, bestimmt wird. Es wird eine erste Schwelle auf Grundlage des Kraftstofftyps bestimmt. Es wird eine Temperatur eines Katalysators eines Abgassystems der Maschine geschätzt. Ein Vergleichssignal wird auf Grundlage eines Vergleichs zwischen der Temperatur und der ersten Schwelle erzeugt. Leistung zu einer Heizschaltung wird auf Grundlage des Vergleichssignals, und wenn die Maschine abgeschaltet ist, eingestellt. Die Heizschaltung ist derart konfiguriert, die Temperatur des Katalysators zu erhöhen. Die Maschine wird abgeschaltet und neu gestartet, um eine Leerlaufzeit der Maschine zu reduzieren.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier vorgesehenen Beschreibung offensichtlich. Die Beschreibung und spezifische Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken gewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sind nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
1 ist ein Funktionsblockschaubild eines Maschinensystems, das ein System zur thermischen Regulierung gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält;
2 ist ein Funktionsblockschaubild des Systems zur thermischen Regulierung von 1;
3 ist ein Funktionsblockschaubild eines Maschinensteuermoduls, das ein Modul zur thermischen Steuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält; und
4 ist ein logisches Flussdiagramm eines Verfahrens zur thermischen Steuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und in keiner Weise dazu bestimmt, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Zu Zwecken der Klarheit sind in den Zeichnungen dieselben Bezugszeichen zur Identifizierung ähnlicher Elemente verwendet. Die hier verwendete Formulierung ”zumindest eines aus A, B und C” ist so auszulegen, dass ein logisches A oder B oder C unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oder gemeint ist. Es sei zu verstehen, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in verschiedener Reihenfolge ohne Änderung der Grundsätze der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden können.
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 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.
Die hier verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und ist nicht zur Beschränkung bestimmt. Wie hier verwendet ist, können Singularformen ”ein”, ”eine” und ”der, die, das” dazu bestimmt sein, genauso die Pluralformen zu enthalten, sofern es der Kontext nicht anderweitig deutlich angibt. Die Begriffe ”umfassen”, ”umfassend”, ”einschließlich” und ”mit” sind inklusive und legen daher die Anwesenheit festgelegter Merkmale, Aufgaben, Betriebsabläufe, Elemente und/oder Komponenten fest, schließen jedoch nicht die Anwesenheit oder den Zusatz eines oder mehrerer anderer Merkmale, Aufgaben, Betriebsabläufe, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen daraus aus. Die Verfahrensschritte, Prozesse sowie Betriebsabläufe, die hier beschrieben sind, sind nicht so auszulegen, dass sie ihre Ausführung in der bestimmten Reihenfolge, die diskutiert oder veranschaulicht ist, unbedingt erfordern, sofern sie nicht als Reihenfolge der Ausführung speziell festgelegt ist. Es sei auch zu verstehen, dass zusätzliche oder alternative Schritte verwendet werden können.
Obwohl die Begriffe erstes, zweites, drittes, etc. hier dazu verwendet sein können, verschiedene Elemente, Komponenten und/oder Vorrichtungen zu beschreiben, sollen diese Elemente, Komponenten und/oder Vorrichtungen nicht durch diese Begriffe beschränkt sein. Diese Begriffe können nur dazu verwendet werden, ein Element, eine Komponente oder eine Vorrichtung von einem anderen Element, einer anderen Komponente oder einer anderen Vorrichtung zu unterscheiden. Die Begriffe, wie ”erstes”, ”zweites” und andere numerische Begriffe, wenn sie hier verwendet sind, implizieren keine Abfolge oder Reihenfolge, sofern es durch den Kontext nicht deutlich angegeben ist. Somit kann ein erstes Element, eine erste Komponente oder eine erste Vorrichtung, wie nachfolgend diskutiert ist, als ein zweites Element, eine zweite Komponente oder eine zweite Vorrichtung bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
In den 1 und 2 sind ein Maschinensystem 10 und ein System 12 zur thermischen Regulierung gezeigt. Das Maschinensystem 10 kann ein Hybridelektrofahrzeugsystem, ein Start-Stopp-Fahrzeugsystem (z. B. ein 12-Volt-Start/Stopp-System), ein Fahrzeugsystem für geringe Emissionen, etc. sein. Ein Start-Stopp-System(oder Stopp-Start-)System führt automatisch eine Abschaltung und einen Neustart einer Brennkraftmaschine (z. B. der Maschine 14) aus, um die Zeitdauer zu reduzieren, die die Maschine im Leerlauf verbringt, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert und Emissionen reduziert werden.
Das Maschinensystem 10 weist das System 12 zur thermischen Regulierung sowie die Maschine 14 mit einem Abgassystem 16 auf. Das Abgassystem 16 weist einen eng gekoppelten Vier-Wege-Katalysatorwandler (CC FWC (von engl.: ”closed-coupled four-way catalytic converter”)) 18 und einen Unterboden-FWC 20 auf. Das System 12 zur thermischen Regulierung erhöht und behält eine oder mehrere Temperaturen von zumindest dem CC FWC 18 oberhalb einer minimalen Umwandlungstemperatur (z. B. 600°C) für Methan und/oder ein aktives Volumen des CC FWC 18 oberhalb einer vorbestimmten Umwandlungsschwelle. Das aktive Volumen betrifft einen Abschnitt oder ein Volumen des CC FWC 18, das aktiv ist (d. h. bei einer Temperatur von größer als der minimalen Umwandlungstemperatur liegt). Die vorbestimmte Umwandlungsschwelle betrifft ein aktives Volumen, bei dem der CC FWC 18 zumindest einen vorbestimmten Prozentsatz von durch die Maschine erzeugtem Methan umwandelt.
Obwohl das Maschinensystem 10 als eine funkengezündete Direkteinspritzmaschine gezeigt ist, ist das Maschinensystem 10 als ein Beispiel vorgesehen. Das System 12 zur thermischen Regulierung kann an verschiedenen anderen Maschinensystemen implementiert sein, wie Schichtlademaschinensystemen, Saugrohreinspritzsystemen, Maschinensystemen mit homogener Kompressionszündung (HCCI) etc. Schichtlademaschinensysteme können Direkteinspritzmaschinensysteme betreffen, bei denen Kraftstoff bei Eintritt in die Zylinder einer Maschine gezündet wird.
Das Maschinensystem 10 weist die Maschine 14 auf, die ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff (Luft/Kraftstoff) verbrennt, um Antriebsmoment zu erzeugen. Luft tritt in die Maschine 14 durch Durchgang durch einen Luftfilter 20 ein. Luft gelangt durch den Luftfilter 20 und kann in einen Turbolader 22 gezogen werden. Der Turbolader 22, wenn enthalten, komprimiert die frische Luft. Je größer die Kompression ist, um so größer ist der Ausgang der Maschine 14. Die komprimierte Luft gelangt durch einen Luftkühler 24, wenn enthalten, vor Eintritt in einen Ansaugkrümmer 26.
Luft in dem Ansaugkrümmer 26 wird in Zylinder 28 verteilt. Kraftstoff wird in die Zylinder 28 durch Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 30 eingespritzt, die Teil eines Kraftstoffeinspritzsystems 31 sind. Der Kraftstoff kann von verschiedenen Typen und Gemischen sein. Die Kraftstofftypen können beispielsweise einen alkoholbasierten Kraftstoff (z. B. Methanol und Ethanol), Benzin (Ottokraftstoff) oder ein Gemisch daraus, wie E85 (Flex-Fuel) aufweisen. Die Maschine 14 kann einen einzelnen Typ von Kraftstoff, mehrere Kraftstofftypen und/oder ein Gemisch verschiedener Kraftstofftypen aufnehmen. Beispielsweise kann das Kraftstoffeinspritzsystem 31 mehrere Kraftstofftanks (nicht gezeigt) enthalten; jeder Kraftstofftank kann einen anderen Kraftstofftyp und/oder ein anderes Kraftstoffgemisch aufweisen. Das Kraftstoffeinspritzsystem 31 kann selektiv einen oder mehrere der Kraftstofftypen und/oder -gemische an die Maschine 14 liefern. Der/die Typ(en) an Kraftstoff, der/die an die Maschine 14 geliefert wird/werden, kann/können über einen Kraftstoffsensor 32 an einer Kraftstoffleitung 34 detektiert und/oder auf Grundlage eines Sauerstoffsignals O2 von einem Sauerstoffsensor 36 geschätzt werden.
Zündkerzen 38 zünden Luft/Kraftstoff-Gemische in den Zylindern 28. Die Verbrennung der Luft/Kraftstoff-Gemische erzeugt Abgas. Das Abgas verlässt die Zylinder 28 in das Abgassystem 16.
Das System 12 zur thermischen Regulierung weist die Maschine 14, das Abgassystem 16 und ein Maschinensteuermodul (ECM) 40 mit einem Modul 41 zur thermischen Steuerung auf. Das Abgassystem 16 weist den CC FWC 18, den Kraftstoffsensor 32, den Sauerstoffsensor 36, das ECM 40, einen Abgaskrümmer 42, eine Katalysatorheizschaltung 44 und eine Luftpumpe 46 auf. Bei dem gezeigten Beispiel weist das Abgassystem 16 in der folgenden Reihenfolge auf: den Abgaskrümmer 42, eine erste Abgasleitung 124, eine zweite Abgasleitung 126, den CC FWC 18, eine dritte Abgasleitung 128, den Unterboden-FWC 20, eine vierte Abgasleitung 132. Die Luftpumpe 46 ist mit dem Abgaskrümmer 42 verbunden. Der Sauerstoffsensor 36 ist mit dem Abgaskrümmer 42 stromaufwärts von der Luftpumpe 46 verbunden.
Als ein Beispiel kann der CC FWC 18 Stickoxide NOx reduzieren und Kohlenmonoxid (CO), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), Methan sowie flüchtige organische Verbindungen oxidieren. Der CC FWC 18 oxidiert das Abgas auf Grundlage eines Nachverbrennungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgassystem 16. Die Größe der Oxidation erhöht die Temperatur des Abgases.
Der CC FWC 18 weist einen elektrisch beheizten Katalysator (EHC von Engl.: ”electrically heated catalyst”) 48 und einen Nicht-EHC 50 auf. Der EHC 48 wird über die Katalysatorheizschaltung 44 aktiv beheizt. Der Nicht-EHC 50 wird durch benachbarte Wärmeübertragung und/oder über Kraftstoffanreicherung der Maschine 14 und Sekundärlufteinblasung (SAI von engl.: ”secondary air injection”) in das Abgassystem 16 passiv erhitzt. Der EHC 48 und der Nicht-EHC 50 können verschiedene Anteile eines einzelnen Katalysators betreffen oder können deutlich benachbarte Katalysatoren sein. Nur beispielhaft kann der EHC 48 etwa 20% der Gesamtkatalysatormasse des CC FWC 18 haben. Der Nicht-EHC 50 kann etwa 70–80% der Gesamtkatalysatormasse besitzen. Die Temperatur des Nicht-EHC 50 kann aufgrund benachbarter Wärmeübertragung von dem EHC 48 steigen. Der EHC 48 nimmt einen gewählten Strom und/oder eine gewählte Spannung von der Katalysatorheizschaltung 44 auf. Das elektrische Beheizen des EHC 48 und nicht des Nicht-EHC 50 erlaubt eine schnelle Aktivierung des EHC 48 auf zumindest die minimale Umwandlungstemperatur.
Die Katalysatorheizschaltung 44 weist einen oder mehrere Anschlüsse auf. Bei dem gezeigten Beispiel sind zwei Anschlüsse vorgesehen; ein Lieferanschluss 52 und eine Masse oder Rückführanschluss 54. Bei dem gezeigten Beispiel kann der EHC 48 als ein Widerstandselement zwischen den Anschlüssen 52, 54 wirken und Strom von dem Lieferanschluss 52 aufnehmen. Die Temperatur des EHC 48 steigt, während Strom an den Lieferanschluss 52 geliefert wird. Dies erlaubt, dass der EHC 48 die Temperatur erhöhen kann, wenn die Maschine 14 deaktiviert (d. h. AUS) ist. Die Maschine 14 wird deaktiviert, wenn Kraftstoff und Zündfunken (d. h. Zündsystem) abgeschaltet werden und/oder die Maschinendrehzahl 0 ist. Die Temperatur des EHC 48 kann zumindest auf die minimale Umwandlungstemperatur ansteigen, wenn die Maschine 14 deaktiviert ist.
Optional führt ein AGR-Ventil (nicht gezeigt) einen Anteil des Abgases zurück in den Ansaugkrümmer 26. Der Rest des Abgases wird in den Turbolader 22 geführt, um eine Turbine anzutreiben. Die Turbine unterstützt die Kompression der frischen Luft, die von dem Luftfilter 20 aufgenommen wird. Abgas strömt von dem Turbolader 22 an den CC FWC 18.
Das System 12 zur thermischen Regulierung und das Abgassystem 16 können in einem Temperaturbeibehaltungsmodus, einem Vorheizmodus, einem Katalysatorheizmodus und einen normalen Betriebsmodus arbeiten, wie durch das Modul 41 für thermische Steuerung des ECM 40 gesteuert ist. Der Temperaturbeibehaltungsmodus betrifft das Beibehalten der Temperatur zumindest des EHC 48 und/oder des CC FWC 18 bei oder oberhalb der minimalen Umwandlungstemperatur und/oder das Beibehalten eines aktiven Volumens des EHC 48 und/oder des CC FWC 18 bei oder oberhalb einer vorbestimmten Umwandlungsschwelle für Methan. Die Katalysatorheizschaltung 44 kann während des Temperaturbeibehaltungsmodus aktiviert, in einem EIN-Zustand gehalten und/oder zwischen EIN und AUS gewechselt werden. Das ECM 40 steuert Strom und Spannung, die an die Anschlüsse 52, 54 geliefert werden, sowie Heizzeit des EHC 48 während des Katalysatorheizmodus.
Der Vorheizmodus umfasst ein Aktivieren der Katalysatorheizschaltung 44, um die Temperatur von zumindest dem EHC 48 zu erhöhen, während die Maschine 14 deaktiviert ist. Temperatur(en) von zumindest dem EHC 48 und/oder dem CC FWC 18 werden zumindest auf die minimale Umwandlungstemperatur und/oder bis das aktive Volumen des EHC 48 und/oder des CC FWC 18 größer als oder gleich einer vorbestimmten Umwandlungsschwelle für Methan ist, erhöht.
Der Katalysatorheizmodus umfasst ein Starten der Maschine 14 und ein Erhitzen des EHC 48, des Nicht-EHC 50 und des Unterboden-FWC 20. Der EHC 48, der Nicht-EHC 50 und/oder der Unterboden-FWC 20 können auf zumindest die minimale Umwandlungstemperatur und/oder bis aktive Volumen des EHC 48, des Nicht-EHC 50 und/oder des Unterboden-FWC größer als oder gleich der jeweiligen vorbestimmten Umwandlungsschwellen für Methan sind, erhitzt werden. Während des Katalysatorheizmodus kann das Modul 41 zur thermischen Steuerung Zündfunken der Maschine 14 verzögern, die Maschine 14 mit fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnissen betreiben und/oder die Luftmenge, die in das Abgassystem 16 strömt, erhöhen.
Ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist ein Verhältnis, das geringer als ein stöchiometrisches Verhältnis ist. Beispielsweise kann die Maschine 14 während eines vorhergehenden Zustandes bei einem stöchiometrischen Verhältnis (z. B. 14,7:1) und während eines gegenwärtigen Zustandes (oder Zustandes nach dem vorhergehenden Zustand bei einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis (z. B. kleiner als 14,7:1) betrieben werden. Während des Katalysatorerwärmungsmodus kann die Kraftstoffströmung für die Maschine 14 erhöht und/oder der Luftdurchfluss der Maschine 14 verringert werden, so dass ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Maschine 14 verringert ist.
Das Modul 41 für thermische Steuerung kann eine Luftströmung in das Abgassystem 16 durch Aktivieren der Luftpumpe 46 erhöhen, um Umgebungsluft in das Abgassystem 16 einzublasen. Die Umgebungsluft wird in das Abgassystem 16 stromaufwärts von dem CC FWC 18 eingeblasen.
Der normale Betriebsmodus betrifft, wenn die Maschine 14 aktiviert ist, die Katalysatorerwärmungsschaltung 44 AUS ist und der EHC 48, der Nicht-EHC 50, der CC FWC 18 und/oder der Unterboden-FWC 20 für Methan aktiv sind. Der EHC 48, der Nicht-EHC 50, der CC FWC 18 und/oder der Unterboden-FWC 20 sind für Methan aktiv, wenn ihre Temperaturen größer als oder gleich der minimalen Umwandlungstemperatur sind und/oder ihre aktiven Volumen größer als oder gleich jeweiliger vorbestimmter Umwandlungsschwellen für Methan sind.
Das Maschinensystem 10 kann auch ein Hybridsteuermodul (HCM) 60 und einen oder mehrere Elektromotor(en) 62 aufweisen. Das HCM 60 kann Teil des ECM 40 oder ein allein stehendes Steuermodul sein, wie gezeigt ist. Das HCM 60 steuert einen Betrieb des/der Elektromotor(en). Der/die Elektromotor(en) 62 können von der Maschine 14 ausgegebene Leistung ergänzen und/oder ersetzen. Der/die Elektromotor(en) 62 können dazu verwendet werden, eine Drehzahl der Maschine 14 (d. h. Rotationsdrehzahl einer Kurbelwelle 66 der Maschine 14) einzustellen.
Das ECM 40 und/oder das HCM 60 können den Betrieb des/der Elektromotors(en) 62 steuern. Der/die Elektromotor(en) 62 können mit der Maschine 14 über ein Riemen/Riemenscheibensystem, über ein Getriebe, eine oder mehrere Kupplungen und/oder über andere mechanische Verbindungsvorrichtungen verbunden sein. Der/die Elektromotor(en) 62 können von der Maschine 14 ausgegebene Leistung ergänzen und/oder ersetzen. Der/die Elektromotor(en) 62 können dazu verwendet werden, die Drehzahl der Maschine 14 (d. h. Rotationsdrehzahl einer Kurbelwelle 66 der Maschine 14) einzustellen.
Das ECM 40 und das Modul 41 für thermische Steuerung können einen Betrieb des Maschinensystems 10, des Systems 12 für thermische Regulierung und des Abgassystems 16 auf Grundlage von Sensorinformation steuern. Die Sensorinformation kann direkt über Sensoren und/oder indirekt über Algorithmen, Modelle und/oder Tabellen, die in dem Speicher 70 gespeichert sind, erhalten werden. Einige beispielhafte Sensoren 180 zur Bestimmung von Abgasströmungsniveaus, Abgastemperaturniveaus, Abgasdruckniveaus, Katalysatortemperaturen, Sauerstoffniveaus, Ansaugluftdurchflüssen, Ansaugluftdruck, Ansauglufttemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit, Maschinendrehzahl, AGR, etc. sind gezeigt. Die Abgasströmungssensoren 182, die Abgastemperatursensoren 183, die Abgasdrucksensoren 185, die Katalysatortemperatursensoren 186, ein Umgebungstemperatursensor 187, ein Sauerstoffsensor 188, ein Maschinentemperatursensor 89, ein AGR-Sensor 190, ein Ansaugluftströmungssensor 192, ein Ansaugluftdrucksensor 194, ein Ansauglufttemperatursensor 196, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 198 und ein Maschinendrehzahlsensor 199 sind gezeigt. Der Maschinentemperatursensor 189 kann beispielsweise ein Kühlmitteltemperatursensor und/oder ein Öltemperatursensor sein.
Ein erster Abgasströmungs-, Druck- und/oder Temperatursensor 200 kann mit der zweiten Abgasleitung 126 und stromaufwärts von dem CC FWC 18 verbunden sein. Ein zweiter Abgasströmungs-, Druck- und/oder Temperatursensor 202 kann mit der dritten Abgasleitung 128 stromabwärts von dem CC FWC 18 verbunden sein. Ein erster Katalysatortemperatursensor 204 kann mit dem CC FWC 18 verbunden sein. Ein dritter Abgasströmungs-, Druck- und/oder Temperatursensor 206 kann mit der vierten Abgasleitung 132 stromabwärts von dem Unterboden-FWC 20 verbunden sein. Ein zweiter Katalysatortemperatursensor 108 kann mit dem Unterboden-FWC 20 verbunden sein. Das ECM 40 und das Modul 41 für thermische Steuerung können den Betrieb des Systems 12 für thermische Regulierung und der Maschine 14 auf Grundlage der Information von den Sensoren 32, 36, 180 und 200 bis 208 steuern.
Nun auch Bezug nehmend auf 3 ist das ECM 40 gezeigt, das das Modul 41 für thermische Steuerung aufweist. Das Modul 41 für thermische Steuerung weist ein Getriebeüberwachungsmodul 210, ein Kaltstartmodul 212, eine Kraftstofftypschaltung 214 und ein Katalysatortemperatursteuermodul 216 auf. Das Getriebeüberwachungsmodul 210 überwacht einen Zustand (z. B. Rückwärts (R), Neutral (N), Fahrgang (D1, D2) eines Getriebes 218, das mit der Maschine 14 verbunden ist. Der Zustand des Getriebes wird durch ein erstes Getriebesignal GETR (219) angegeben. Das Getriebeüberwachungsmodul 210 bestimmt, wann das Getriebe 218 in einen Rückwärtsgang oder einen Fahrgang eingerückt wird, und gibt diese Information über ein zweites Getriebesignal GANG (220) aus.
Das Kaltstartmodul 212 bestimmt, wann die Maschine 14 gestartet werden soll und eine Temperatur aufweist, die kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist. Das Kaltstartmodul 212 kann auf Grundlage einer Startanforderung, die durch das ECM 40 erzeugt wird, bestimmen, ob eine Maschine 14 gestartet werden soll. Die Startanforderung kann eine durch einen Nutzer und/oder ein System erzeugte Anforderung sein. Die nutzerbasierte Startanforderung kann auf Grundlage eines Schlüssel-EIN-Ereignisses (z. B. Drehung eines Schließzylinders oder Betätigung eines Fahrzeugstartschalters in eine Startposition erzeugt werden). Ein Schlüssel-EIN-Ereignis kann beispielsweise durch ein Schlüsselsignal SCHLÜSSEL (222) angegeben werden. Eine systembasierte Startanforderung kann beispielsweise durch ein Start/Stopp-System oder ein Hybridsystem erzeugt werden, um die Maschine 14 zu starten. Die Maschinentemperatur kann auf Grundlage von Signalen von den Maschinentemperatursensoren 89 (z. B. Maschinentemperatursignal T_eng (223) bestimmt werden. Das Kaltstartmodul 212 erzeugt ein Kaltstartsignal KS (224), das angibt, ob ein Kaltstart auftritt.
Die Kraftstofftypschaltung 214 weist ein Kraftstofftypmodul 226 und ein Schwellenbestimmungsmodul 228 auf. Das Kraftstofftypmodul 226 bestimmt den/die Typ(en) von Kraftstoff, der/die an die Maschine 14 geliefert wird/werden. Der/die Kraftstofftyp(en) kann/können auf Grundlage eines Kraftstoffsensorsignals S_KRAFTSTOFF (230) von dem Kraftstoffsensor 32 bestimmt und/oder auf Grundlage eines Sauerstoffsignals O2 (232) von dem Sauerstoffsensor 36 geschätzt werden. Das Kraftstofftypmodul 226 erzeugt ein Kraftstofftypsignal TYP (234), das den/die Kraftstofftyp(en) angibt. Das Schwellenbestimmungsmodul 228 bestimmt eine oder mehrere Schwellen für Temperaturen und aktives Volumen auf Grundlage des/der Kraftstofftyps(en), die durch das Kraftstofftypsignal TYP angegeben sind. Das Kraftstofftypmodul 226 kann die Schwellen in einer oder mehrerer Nachschlagetabellen 236, die in dem Speicher 70 gespeichert sind, nachschlagen und ein Schwellensignal T_THR (237) erzeugen.
Das Katalysatortemperatursteuermodul 216 steuert die Temperatur des EHC 48, des Nicht-EHC 50, des CC FWC 18 und des Unterboden-FWC 20. Das Katalysatortemperatursteuermodul 216 weist ein Temperaturüberwachungsmodul 240, ein Katalysatorvergleichsmodul 242, ein Modusauswahlmodul 244 und ein EHC-Leistungsmodul 246 auf. Das Temperaturüberwachungsmodul 240 überwacht, schätzt und/oder bestimmt Temperaturen des Abgassystems 16 einschließlich der Temperaturen des EHC 48, des Nicht-EHC 50, des CC FWC 18 und des Unterboden-FWC 20.
Das Temperaturüberwachungsmodul 240 kann jeweilige Betriebs- und/oder Durchschnittstemperaturen und/oder aktive Volumen des EHC 48, des Nicht-EHC 50, des CC FWC 18 und/oder des Unterboden-FWC 20 bestimmen. Die Temperatur des EHC 48 kann auf Grundlage von Strom, Spannung und/oder Leistung geschätzt werden, die dem EHC 48 bereitgestellt werden. Die Temperaturen des EHC 48, des Nicht-EHC 50, des CC FWC 18 und/oder des Unterboden-FWC 20 können auf Grundlage von Signalen T1–T5 (250–254) von den Sensoren 200–208, einem Algorithmus und/oder Systemmodellen, die in dem Speicher 70 gespeichert sind, bestimmt werden. Das Temperaturüberwachungsmodul 240 erzeugt ein Katalysatortemperatursignal T_C (256) und ein Signal für aktives Volumen AV (258), das die jeweiligen Temperaturen und aktiven Volumen angibt. Die aktiven Volumen betreffen die Volumen des EHC 48, des Nicht-EHC 50, des CC FWC 18 und/oder des Unterboden-FWC 20, die aktiv sind (d. h. Temperaturen besitzen, die größer als eine Methanumwandlungstemperatur sind).
Als ein Beispiel kann das Temperaturüberwachungsmodul 240 die Temperatur und/oder das aktive Volumen des CC FWC 18 unter Verwendung eines ersten thermischen Modells und auf Grundlage von Maschinenparametern und/oder Abgastemperaturen schätzen, von denen einige nachfolgend in Bezug auf die Gleichungen 1 und 2 beschrieben sind. Das erste thermische Modell kann Gleichungen aufweisen, wie Gleichungen 1:
F_CCRate ist der Abgasdurchfluss durch den CC FWC 18, der eine Funktion des Luftmassenstroms und der Kraftstoffmenge, die an die Zylinder 28 geliefert werden, sein kann. Der Luftmassenstrom kann durch einen Luftmassenstromsensor, wie dem Ansaugluftströmungssensor 92 bestimmt werden. S_ENG ist die Drehzahl der Maschine 14 (d. h. Rotationsdrehzahl einer Kurbelwelle der Maschine 14). DC ist das Einschaltverhältnis der Maschine 14. CC_Mass ist die Masse des CC FWC 18. CC_IMP ist der Widerstand oder die Impedanz des CC FWC 18. E_Laufzeit ist die Zeit, die die Maschine 14 aktiviert (EIN) ist. E_Last ist die gegenwärtige Last an der Maschine 14. T_EXH kann eine Temperatur des Abgassystems 16 betreffen und auf einem oder mehreren der Sensoren 200–208 basieren. T_amb ist die Umgebungstemperatur. CAM ist die Nockenphaseneinstellung der Maschine 14. SPK ist der Zündzeitpunkt. Die Temperatur und/oder das aktive Volumen des CC FWC 18 können auf einem oder mehreren der Maschinensystemparameter, die in den Gleichungen 1 und 2 vorgesehen sind, und/oder anderen Maschinensystemparametern basieren. Ähnliche Gleichungen können dazu verwendet werden, die Temperaturen und aktiven Volumen des EHC 48, des Nicht-EHC 50 und/oder des Unterboden-FWC 20 zu bestimmen.
Das Katalysatorvergleichsmodul 242 bestimmt auf Grundlage des Schwellensignals T_THR, ob der EHC 48, der Nicht-EHC 50, der CC FWC 18 und/oder der Unterboden-FWC 20 für Methan aktiv sind. Das Katalysatorvergleichsmodul 242 kann die Temperatur(en), die durch das Temperatursignal T_C angegeben sind, mit einer Temperaturschwelle vergleichen, die durch das Schwellensignal T_THR angegeben ist. Das Katalysatorvergleichsmodul 242 kann auch oder alternativ das oder die aktive(n) Volumen, die durch das Signal für aktives Volumen AV angegeben ist/sind, mit Schwellen für aktives Volumen vergleichen, die durch das Schwellensignal T_THR angegeben sind.
Das Katalysatorvergleichsmodul 242 erzeugt ein Vergleichssignal C1 (260), das angibt, ob die Temperatur(en), die durch das Temperatursignal T_C angegeben ist/sind, größer als jeweilige Temperaturschwellen sind und/oder ob die aktiven Volumen, die durch das Signal für aktives Volumen AV angegeben sind, größer als die jeweiligen Schwellen für aktives Volumen sind. Bei einer Implementierung und als ein Beispiel bestimmt das Katalysatorvergleichsmodul 242, ob eine Temperatur des EHC 48 größer als eine vorbestimmte Temperaturschwelle zur Umwandlung von Methan ist.
Das Modusauswahlmodul 244 bestimmt den Betriebsmodus des Maschinensystems 10, des Systems 12 zur thermischen Regulierung und/oder des Abgassystems 16. Der Modus kann auf Grundlage des zweiten Getriebesignals GANG, des Kaltstartsignals KS und/oder des Vergleichssignals C1 gewählt werden. Der Modus wird über ein Modussignal MODUS (262) angegeben und kann der Temperaturbeibehaltungsmodus, der Vorheizmodus, der Katalysatorheizmodus oder der normale Betriebsmodus sein.
Das EHC-Leistungsmodul 246 führt eine Einstellung und/oder Beibehaltung von Temperaturen des Abgassystems 16 auf Grundlage des Vergleichssignals C1 und des Modussignals MODUS aus. Das EHC-Leistungsmodul 246 erzeugt verschiedene Signale, die nachfolgend in Bezug auf 4 beschrieben sind.
Das ECM 40 und/oder das Modul 41 zur thermischen Steuerung kann ferner ein Modul 266 zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und ein Zündfunkensteuermodul 268 aufweisen. Das Modul 266 zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses weist ein Luftsteuermodul 270 und ein Kraftstoffsteuermodul 272 auf. Das Luftsteuermodul 270 steuert eine Luftströmung zu den Zylindern 28. Das Kraftstoffsteuermodul 272 steuert Kraftstoff zu den Zylindern 228. Das Zündfunkensteuermodul 268 steuert einen Zündzeitpunkt der Zylinder 28. Die Module 266, 268, 270, 272 können auf Grundlage der verschiedenen Signale arbeiten, die durch das EHC-Leistungsmodul 246 erzeugt werden.
Das Luftsteuermodul 270 erzeugt ein Luftsteuersignal THR (274), das an ein Drosselaktuatormodul 276 geliefert werden kann, um eine Position einer Drosselplatte zu steuern und die Menge an Luft, die an die Zylinder 28 geliefert wird, einzustellen. Jedes System, das einen Maschinenparameter variiert, kann als ein Aktuator bezeichnet werden, der einen Aktuatorwert aufnimmt. Beispielsweise kann das Drosselaktuatormodul 276 als ein Aktuator bezeichnet werden und die Drosselöffnungsfläche kann als der Aktuatorwert bezeichnet werden. Das Drosselaktuatormodul 276 kann eine Drosselöffnungsfläche durch Einstellen eines Winkels eines Flügels eines Drosselventils erreichen. Das Drosselaktuatormodul 276 kann die Position des Drosselventils unter Verwendung einer oder mehrerer Drosselpositionssensoren (nicht gezeigt) überwachen. Das Luftsteuermodul 270 kann ein Soll-Flächensignal an das Drosselaktuatormodul 276 ausgeben. Das Drosselaktuatormodul 276 regelt dann das Drosselventil, um die Soll-Drosselfläche zu erzeugen.
Das Kraftstoffsteuermodul 272 erzeugt ein Kraftstoffsteuersignal KRAFTSTOFF (278), das an ein Kraftstoffaktuatormodul 280 geliefert werden kann, um die Menge an Kraftstoff, die an die Zylinder 28 geliefert wird, einzustellen. Das Kraftstoffaktuatormodul 280 kann den Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 30 steuern. Das Zündfunkensteuermodul 268 kann ein Zündfunkensteuer-(oder Zeitsteuer-)Signal ZÜNDFUNKE (282) erzeugen, das an ein Zündfunkenaktuatormodul 284 geliefert werden kann. Das Zündfunkenaktuatormodul 284 kann als ein Aktuator bezeichnet werden, während ein entsprechender Aktuatorwert beispielsweise die Größe der Zündspätverstellung relativ zu einem Zylinder-OT oder eine gegenwärtige Zündzeit eines Zylinders sein kann. Das Zündaktuatormodul 284 steuert einen Betrieb der Zündkerzen 32.
Der Betrieb der Module von 3 wird unter Bezug auf das Verfahren von 4 weiter beschrieben. Das System 12 zur thermischen Regulierung kann unter Verwendung zahlreicher Verfahren betrieben werden, wobei ein beispielhaftes Verfahren durch das Verfahren von 4 bereitgestellt ist. In 4 ist ein Verfahren zur thermischen Steuerung gezeigt. Obwohl die folgenden Aufgaben hauptsächlich in Bezug auf die Implementierungen der 1–3 beschrieben sind, können die Aufgaben leicht modifiziert werden, um Anwendung auf andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung zu finden. Die Aufgaben können iterativ ausgeführt werden. Das Verfahren kann bei 300 beginnen.
Bei 302 werden Sensorsignale erzeugt. Beispielsweise können die Sensoren (Kraftstoffsensor, Sauerstoffsensor) 32, 36, 180 und 200–208 jeweilige Sensorsignale erzeugen.
Bei 304 bestimmt das Kaltstartmodul 212, ob ein Kaltstart auftreten wird, wie oben beschrieben ist. Das Kaltstartmodul 212 kann das Kaltstartsignal KS auf Grundlage eines oder mehrerer der Sensorsignale erzeugen, die bei 302 erzeugt werden. Die Aufgabe 306 wird ausgeführt, und das Modusauswahlmodul 244 erzeugt das Modussignal MODUS, um einen Betrieb in dem normalen Betriebsmodus anzugeben, wenn kein Kaltstart auftreten wird. Die Aufgabe 308 wird ausgeführt, wenn ein Kaltstart auftreten wird. Ein Kaltstart braucht nicht ausgeführt werden, beispielsweise wenn: die Maschine 14 aktiviert ist (d. h. EIN oder Kraftstoff und Zündfunken angeschaltet sind und die Maschinendrehzahl größer als 0 ist); die Temperatur der Maschine 14 größer als eine vorbestimmte Temperatur ist; eine Schlüssel-EIN-Anforderung erzeugt worden ist; die Katalysatorheizschaltung 44 deaktiviert ist, Temperaturen des Abgassystems 16 größer als jeweilige Methanumwandlungstemperaturen sind; und/oder aktive Volumen des Abgassystems 16 größer als jeweilige vorbestimmte Umwandlungsschwellen sind.
Bei 306 werden das Maschinensystem 10, das System 12 zur thermischen Regulierung und das Abgassystem 16 in dem normalen Betriebsmodus betrieben. Die Katalysatorheizschaltung 44 ist deaktiviert. Im Betrieb in dem normalen Betriebsmodus kann das Modul 41 zur thermischen Steuerung zur Aufgabe 302 zurückkehren.
Bei 308 bestimmt das Kraftstofftypmodul 226 den/die Kraftstofftyp(en) und erzeugt das Kraftstofftypsignal TYP. Bei 309 bestimmt das Schwellenbestimmungsmodul 228 die Temperaturschwellen und/oder Schwellen des aktiven Volumens auf Grundlage des/der Kraftstofftyps(en).
Bei 310 bestimmt das Getriebeüberwachungsmodul 210, ob das Getriebe 218 in einem Rückwärts- oder Fahrgang ist. Das Getriebeüberwachungsmodul 210 erzeugt das zweite Getriebesignal GANG, um diese Information anzugeben. Die Aufgabe 312 wird ausgeführt, und das Modusauswahlmodul 244 erzeugt das Modussignal MODUS, um einen Betrieb in dem Katalysatorheizmodus anzugeben, wenn das zweite Getriebesignal GANG angibt, dass das Getriebe 218 in einem Rückwärts- oder Fahrgang ist. Die Aufgabe 316 wird ausgeführt, wenn das Getriebe 218 in keinem Rückwärts- oder Fahrgang (z. B. in einer Neutralposition) ist.
Bei 312 wird die Maschine 14 gestartet, und das EHC-Leistungsmodul 246 erzeugt Signale, um die Temperatur des CC FWC 18 und des Unterboden-FWC 20 anzuheben. Die Signale können auf Grundlage des/der Kraftstofftyps(en) und/oder der Schwellen, die bei 308 und 309 bestimmt sind, erzeugt werden. Das Katalysatortemperatursteuermodul 216 und/oder das EHC-Leistungsmodul 246 können ein Luftpumpensignal LUFT (311), ein Luft/Kraftstoff-Anforderungssignal FETT (313) und/oder ein Zündfunkenanforderungssignal RET (315) erzeugen, um eine Luftströmung in das Abgassystem 16 zu erhöhen, ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Maschine 14 zu verringern und/oder Zündfunken zu der Maschine nach spät zu verstellen. Das Luft/Kraftstoff-Anforderungssignal FETT kann erzeugt werden, um ein fetteres Luft/Kraftstoff-Verhältnis als ein gegenwärtiges Luft/Kraftstoff-Verhältnis bereitzustellen und/oder ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis bereitzustellen. Ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis betreffen, das geringer als ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis (z. B. 14,7:1) ist. Ein fetter Maschinenbetrieb erhöht Maschinenbetriebstemperaturen, was Temperaturen der Katalysatoren steigert.
Das Luftpumpensignal LUFT kann an die Luftpumpe 46 geliefert werden. Das Luft/Kraftstoff-Anforderungssignal FETT kann an das Modul 266 zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses geliefert werden. Das Luftsteuersignal THR und das Kraftstoffsteuersignal KRAFTSTOFF können auf Grundlage des Luft/Kraftstoff-Anforderungssignals FETT erzeugt werden. Das Zündfunkenanforderungssignal RET kann an das Zündfunkensteuermodul 268 geliefert werden. Das Zündfunkensteuersignal ZÜNDFUNKE kann auf Grundlage des Zündfunkenanforderungssignals RET erzeugt werden. Im Betrieb in dem Katalysatorheizmodus kann das Modul 41 zur thermischen Steuerung zur Aufgabe 302 zurückkehren.
Bei 316 bestimmt das Vergleichsmodul 242, ob die durch das Temperatursignal T_C angegebene(n) Temperatur(en) kleiner als die Temperaturschwellen ist/sind, die durch das Schwellensignal T_THR angegeben sind. Das Vergleichsmodul 242 kann auch oder alternativ bestimmen, ob das/die aktive(n) Volumen, die durch das Signal AV für aktives Volumen angegeben sind, kleiner als die jeweiligen Schwellen für aktives Volumen ist/sind, die durch das Schwellensignal T_THR angegeben sind. Die Aufgabe 318 kann ausgeführt werden, wenn eine oder mehrere der Temperatur(en) kleiner als die Temperaturschwellen ist und/oder eine oder mehrere des/der aktive(n) Volumen kleiner als die jeweiligen Schwellen für aktives Volumen ist/sind.
Bei einer Implementierung bestimmt das Vergleichsmodul 242, ob die Temperatur T_EHC des EHC 48 kleiner als eine vorbestimmte Schwelle T_MET für Methanumwandlung ist. Die Aufgabe 318 wird ausgeführt, wenn die Temperatur T_EHC kleiner als die vorbestimmte Schwelle T_MET ist, ansonsten wird die Aufgabe 320 ausgeführt. Dies ist durch Entscheidungsblock 316 gezeigt. Als ein Beispiel kann die vorbestimmte Schwelle T_MET höher eingestellt sein, wenn ein alkoholbasierter Kraftstoff (wie Methanol oder Ethanol) verbrannt wird, als wenn Benzin verbrannt wird. Um ein Vorheizen und/oder Erhöhen der Temperatur des EHC 48 vor einem Start der Maschine 14 effektiv zu umgehen, kann die vorbestimmte Schwelle T_MET auf eine Umgebungstemperatur eingestellt werden, wie durch den Umgebungstemperatursensor 187 angegeben ist. Dies kann beispielsweise ausgeführt werden, wenn Benzin verbrannt wird.
Das Modusauswahlmodul 244 erzeugt das Modussignal MODUS, das einen Betrieb in dem Vorheizmodus angibt, wenn die Aufgabe 318 ausgeführt wird. Das Modusauswahlmodul 244 erzeugt das Modussignal MODUS, das einen Betrieb in dem Temperaturbeibehaltungsmodus angibt, wenn die Aufgabe 320 ausgeführt wird.
Bei 318 wird der Vorheizmodus ausgeführt, einschließlich eines Vorheizens von einem oder mehreren des EHC 48, des Nicht-EHC 50, des CC FWC 18 und des Unterboden-FWC 20. Bei einer Implementierung wird der EHC 48 über die Katalysatorheizschaltung 44 erhitzt. Die Katalysatorheizschaltung 44 kann aktiviert werden und der Strom, die Spannung und/oder die Leistung der Katalysatorheizschaltung 44 können auf Grundlage des/der Kraftstofftyps(en) und/oder der Schwellen, die bei 308 und 309 bestimmt sind, eingestellt werden.
Das EHC-Leistungsmodul 246 erzeugt ein Leistungssignal LEISTUNG (319) auf Grundlage des/der Kraftstofftyps(en) und/oder der Schwellen, die durch das Schwellensignal T_THR angegeben sind. Das Leistungssignal LEISTUNG kann an die Katalysatorheizschaltung 44 geliefert werden, um ein Heizen des EHC 48 zu steuern. Als ein Beispiel kann mehr Leistung an die Katalysatorheizschaltung 44 geliefert werden, wenn E85-Kraftstoff verbrannt wird, im Gegensatz zu Benzin. Die Maschine wird während des Vorheizmodus deaktiviert. Im Betrieb in dem Vorheizmodus kann das Modul 41 zur thermischen Steuerung zur Aufgabe 302 zurückkehren.
Bei 320 wird der Temperaturbeibehaltungsmodus ausgeführt, um Temperaturen des EHC 48, des Nicht-EHC 50, des CC FWC 18 und/oder des Unterboden-FWC 20 beizubehalten. Dies kann ein Einstellen von Strom, Spannung und/oder Leistung der Katalysatorheizschaltung 44 umfassen, um eine Temperatur des EHC 48 beizubehalten. Ein Betrieb der Katalysatorheizschaltung 44 wird auf Grundlage des/der Kraftstofftyps(en) und/oder von Schwellen eingestellt, die bei 308 und 309 bestimmt werden. Das EHC-Leistungsmodul 246 erzeugt und/oder stellt das Leistungssignal LEISTUNG zu der Katalysatorheizschaltung 44 auf Grundlage des/der Kraftstofftyps(en) und/oder der Schwellen ein. Bei einer Implementierung wird die Temperatur des EHC 48 bei einer Temperatur von größer als oder gleich einer vorbestimmten Temperatur zur Umwandlung von Methan beibehalten. Bei Betrieb in dem Temperaturbeibehaltungsmodus kann das Modul 41 für thermische Steuerung zur Aufgabe 302 zurückkehren.
Die obigen Aufgaben sind als illustrative Beispiele gemeint; die Aufgaben können sequentiell, synchron, simultan, kontinuierlich, während überlappender Zeitperioden oder in verschiedener Reihenfolge abhängig von der Anwendung ausgeführt werden. Auch sind die numerischen Bezeichnungen der obigen Aufgaben nicht notwendigerweise in der Reihenfolge, in der die Aufgaben ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Aufgabe 310 nach Aufgabe 318 und/oder Aufgabe 320 ausgeführt werden, um Temperaturen des EHC, des Nicht-EHC, des CC FWC 18 und/oder des Unterboden-FWC 20 weiter zu steigern. Die Aufgabe 320 kann nach der Aufgabe 318 ausgeführt werden, um Temperaturen des EHC, des Nicht-EHC, des CC FWC 18 und/oder des Unterboden-FWC 20 beizubehalten. Die Aufgaben 312–320 können vor einer Ausführung eines Kaltstarts der Maschine 12 ausgeführt werden.
Das EHC-Leistungsmodul 246 kann eine Leistung zu der Katalysatorheizschaltung 44 (z. B. bei Aufgaben 318 und 320) einstellen und/oder erhöhen, nachdem das ECM 40 die Maschine 14 abgeschaltet hat und bevor das ECM 40 die Maschine 14 erneut startet. Dies kann erfolgen, wenn das Maschinensystem 10 ein Start-Stopp-System ist. Das EHC-Leistungsmodul 246 kann die Leistung zu der Katalysatorheizschaltung 44 einstellen und/oder erhöhen, wenn die Maschine 14 AUS ist und das Start-Stopp-System EIN ist. Das Start-Stopp-System kann nach einem Schlüssel-EIN-Ereignis und/oder wenn ein Schließzylinder und/oder ein Fahrzeugstartschalter in einer EIN-Position ist, EIN sein.
Die oben beschriebenen Implementierungen verbessern eine Emissionsreduktion eines Start/Stopp-Maschinensystems einschließlich einer Reduktion von Methanemissionen. Durch Berücksichtigung des Kraftstofftyps, der verwendet wird, wenn Katalysatoren eines Abgassystems vorgeheizt werden, beschränken die Implementierungen den Einfluss auf die Batterielebensdauer. Strom, der durch eine Batterie an eine Heizschaltung und/oder eine Luftpumpe geliefert wird, wird gemäß dem Kraftstofftyp eingestellt. Ein Katalysator kann schneller erhitzt werden, wenn eine Maschine AUS ist, als während eines Kaltstarts. Abgas von der Maschine wird über einen Katalysator während eines Kaltstarts geführt, was eine Temperatur des Katalysators verringern kann. Aus diesem Grund wird weniger Leistung durch Vorheizen des Katalysators vor einem Start der Maschine verbraucht.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsformen ist zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen worden. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie erschöpfend ist oder die Offenbarung beschränkt. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind nicht allgemein beschränkend für diese bestimmte Ausführungsform, jedoch sind sie, wenn anwendbar, gegenseitig austauschbar und können in einer gewählten Ausführungsform sogar verwendet werden, wenn es nicht spezifisch gezeigt oder beschrieben ist. Dieselben können auch auf eine Vielzahl von Wegen variiert werden. Derartige Variationen sind nicht als eine Abweichung von der Offenbarung zu betrachten, und alle derartigen Modifikationen sind als in den Schutzumfang der Offenbarung eingeschlossen bestimmt.

Claims

Verfahren zur thermischen Steuerung, umfassend: Bestimmen eines Kraftstofftyps eines Kraftstoffs, der an eine Maschine eines Start-Stopp-Systems geliefert wird; Bestimmen einer ersten Schwelle auf Grundlage des Kraftstofftyps; Schätzen einer Temperatur eines Katalysators eines Abgassystems der Maschine; Erzeugen eines Vergleichssignals auf Grundlage eines Vergleichs zwischen der Temperatur und der ersten Schwelle; Einstellen von Leistung zu einer Heizschaltung, um die Temperatur des Katalysators zu erhöhen, auf Grundlage des Vergleichssignals und wenn die Maschine abgeschaltet ist, wobei die Heizschaltung derart konfiguriert ist, die Temperatur des Katalysators zu erhöhen; und Abschalten und Neustarten der Maschine, um eine Leerlaufzeit der Maschine zu reduzieren.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 1, ferner umfassend: Erhöhen der Leistung zu der Heizschaltung nach dem Abschalten der Maschine und vor dem Neustart der Maschine; und Erhöhen der Leistung zu der Heizschaltung, wenn die Maschine AUS ist und das Start-Stopp-System EIN ist.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 2, wobei die Leistung zu der Heizschaltung in Ansprechen auf eine Schlüssel-EIN-Anforderung erhöht wird.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 1, ferner umfassend: Vorheizen des Katalysators vor einem Start der Maschine auf zumindest die erste Schwelle, wenn ein erster Kraftstoff verbrannt wird; und Vorheizen des Katalysators vor einem Start der Maschine auf zumindest eine zweite Schwelle, wenn ein zweiter Kraftstoff verbrannt wird.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 4, ferner mit einem Einstellen der zweiten Schwelle auf Grundlage einer Umgebungstemperatur.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 1, ferner umfassend: Erzeugen eines Getriebesignals auf Grundlage dessen, ob sich ein Getriebe in einem Rückwärtsgang oder einem Fahrgang befindet; und Vorheizen des Katalysators vor einem Start der Maschine auf Grundlage des Getriebesignals.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 1, ferner umfassend: Erzeugen eines Kaltstartsignals auf Grundlage dessen, ob die Maschine zu starten ist, und ob eine Temperatur der Maschine kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist; und Vorheizen des Katalysators vor einem Start der Maschine auf Grundlage des Kaltstartsignals.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 1, wobei der Kraftstofftyp auf Grundlage eines Kraftstoffsignals von einem Kraftstoffsensor und/oder einem Sauerstoffsignal von einem Sauerstoffsensor geschätzt wird.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 1, ferner umfassend: Erzeugen eines Getriebesignals auf Grundlage dessen, ob ein Getriebe in einem Rückwärtsgang oder einem Fahrgang ist; und Einstellen der Temperatur des Katalysators durch Erzeugen eines Luft- und Kraftstoff-Verhältnisanforderungssignals und zumindest einem aus einem Zündfunkenanforderungssignal und einem Luftpumpensignal zum Betrieb der Maschine mit einem fetten Luft- und Kraftstoffverhältnis auf Grundlage des Getriebesignals, wobei die Temperatur des Katalysators durch Erzeugen des Luft- und Kraftstoffverhältnisanforderungssignals und des zumindest einen des Zündfunkenanforderungssignals und des Luftpumpensignals erhöht wird, wenn sich das Getriebe in dem Rückwärtsgang oder dem Fahrgang befindet.