DE102012202936A1

DE102012202936A1 - Systeme zur thermischen Regulierung für effiziente mager arbeitende Maschinen

Info

Publication number: DE102012202936A1
Application number: DE102012202936A
Authority: DE
Inventors: Eugene V. Gonze; Bruce F. Hunter; Halim G. Santoso
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2012-09-06
Also published as: US8631645B2; CN102654085B; CN102654085A; US20120222408A1

Abstract

Ein System zur thermischen Regulierung umfasst ein Modul für katalytischen Wandler, das bestimmt, ob ein katalytischer Wandler aktiv ist. Ein Katalysatormodul für selektive katalytische Reduktion (SCR) bestimmt, ob ein SCR-Katalysator aktiv ist. Ein Maschinensteuermodul stellt ein Luft- und Kraftstoffverhältnis einer Maschine zum Betrieb bei einem stöchiometrischen Verhältnis ein und verstellt einen Zündfunken der Maschine nach spät, wenn der katalytische Wandler nicht aktiv ist. Das Maschinensteuermodul führt eine Nachkraftstoffeinspritzung und/oder Direkteinspritzung von Kraftstoff in ein Abgassystem der Maschine aus, wenn der katalytische Wandler aktiv ist und der SCR-Katalysator nicht aktiv ist.

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 Kontexts der Offenbarung. Arbeit der derzeit bezeichneten Erfinder in dem Maße, indem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, wie auch Aspekte der Beschreibung, die sich zum Zeitpunkt der Einreichung nicht anderweitig als Stand der Technik qualifizieren können, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung zulässig.
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 (NOx) und Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HCs) enthalten.
Ein Abgasbehandlungssystem des ICE kann einen katalytischen Wandler und einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR) aufweisen, um Abgasemissionen zu reduzieren. Als ein Beispiel kann ein Drei-Wege-Katalysatorwandler (TWC von engl.: ”three-way catalyst converter”) dazu verwendet werden, NOx, CO und HCs in einem Abgassystem zu reduzieren. Der TWC wandelt NOx in Stickstoff und Sauerstoff, CO zu Kohlendioxid um und oxidiert nicht verbrannte HCs, um Kohlendioxid und Wasser zu erzeugen. Ein SCR-Katalysator kann stromabwärts von dem TWC angeordnet sein und kann ferner NOx in dem Abgassystem reduzieren. Ein SCR-Katalysator wandelt NOx in Stickstoff N₂ und Wasser H₂O um.
Eine durchschnittliche Anspringtemperatur, bei der ein katalytischer Wandler typischerweise zu funktionieren beginnt, beträgt etwa 200–350°C. Eine durchschnittliche Temperatur, oberhalb der ein SCR-Katalysator aktiv ist, beträgt ebenfalls etwa 200–350°C. Infolgedessen funktionieren ein katalytischer Wandler und ein SCR-Katalysator nicht oder sehen keine minimale Emissionsreduktion vor, wenn ihre Temperaturen nicht bei oder oberhalb jeweiliger Anspring- und/oder minimaler aktiver Betriebstemperaturen beibehalten werden.
Um Temperaturen des katalytischen Wandlers und des SCR-Katalysators bei oder über der Anspring- und/oder minimalen aktiven Betriebstemperaturen zu erhöhen und beizubehalten, ist ein Magerbetrieb eines ICE begrenzt. Ein ICE kann mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden, um einen Kraftstoffverbrauch zu minimieren und einen Betriebswirkungsgrad des ICE zu verbessern. Je magerer der ICE betrieben wird, um so weniger Kraftstoff wird verbraucht und um so effizienter arbeitet der ICE.
Jedoch sind, je magerer der ICE betrieben wird, um so geringer die Betriebstemperaturen des ICE, was die Größe an Übertragung thermischer Energie zu Abgassystemkomponenten verringert. Da die thermische Energie zu dem Abgassystem abnimmt, können die Temperaturen des katalytischen Wandlers und des SCR-Katalysators auf unter aktive Betriebstemperaturen abnehmen. Aus diesem Grund wird ein magerer Betrieb begrenzt, um Betriebstemperaturen eines katalytischen Wandlers und eines SCR-Katalysators oberhalb aktiver Betriebstemperaturen beizubehalten. Eine Beschränkung eines Magerbetriebs begrenzt die Größe an Reduktion beim Kraftstoffverbrauch.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein System für thermische Regulierung weist ein Modul für einen katalytischen Wandler auf, das bestimmt, ob ein katalytischer Wandler aktiv ist. Ein Katalysatormodul für selektive katalytische Reduktion (SCR) bestimmt, ob ein SCR-Katalysator aktiv ist. Ein Maschinensteuermodul stellt ein Luft- und Kraftstoffverhältnis einer Maschine zum Betrieb bei einem stöchiometrischen Verhältnis ein und verstellt einen Zündfunken der Maschine nach spät, wenn der katalytische Wandler nicht aktiv ist. Das Maschinensteuermodul führt eine Nachkraftstoffeinspritzung und/oder eine Direkteinspritzung von Kraftstoff in ein Abgassystem der Maschine aus, wenn der katalytische Wandler aktiv ist und der SCR-Katalysator nicht aktiv ist.
Gemäß anderen Merkmalen ist ein Verfahren zur thermischen Steuerung vorgesehen, das umfasst, dass bestimmt wird, ob ein katalytischer Wandler und ein SCR-Katalysator aktiv sind. Ein Luft- und Kraftstoff-Verhältnis einer Maschine wird eingestellt, um bei einem stöchiometrischen Verhältnis zu arbeiten, und ein Zündfunken der Maschine wird nach spät verstellt, wenn der katalytische Wandler nicht aktiv ist. Es wird eine Nachkraftstoffeinspritzung ausgeführt und/oder Kraftstoff direkt in ein Abgassystem der Maschine eingespritzt, wenn der katalytische Wandler aktiv ist und der SCR-Katalysator nicht aktiv ist.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele nur zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Offenbarung zu beschränken.
ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich; in welchen:
1 ein Funktionsblockschaubild eines Maschinensystems ist, das ein System zur thermischen Regulierung gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält;
2 ein Funktionsblockschaubild des Systems zur thermischen Regulierung von 1 ist;
3 ein Funktionsblockschaubild eines Maschinensteuermoduls ist, das ein Modul zur thermischen Steuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält; und
4 ein logisches Flussdiagramm eines Verfahrens zur thermischen Steuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
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 ist ein Fahrzeugsystem für geringe Emissionen, das ein System 12 zur thermischen Regulierung und einen Maschine 14 mit einem Abgassystem 16 aufweist. Das Abgassystem 16 weist einen katalytischen Wandler 18 (CC von engl.: ”catalytic converter”) und einen Katalysator 20 für selektive katalytische Reduktion (SCR) auf. Das System 12 zur thermischen Regulierung behält die Temperaturen des CC 18 und des SCR-Katalysators 20 oberhalb jeweiliger Anspring- und/oder minimaler aktiver Betriebstemperaturen.
Die Temperaturen des CC 18 und des SCR-Katalysators 20 werden beibehalten, während ein Betrieb der Maschine 14 mit mageren Vor-Verbrennungs-Luft- und Kraftstoff-(Luft/Kraftstofft-Verhältnissen zugelassen wird. Ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis betreffen, das größer als ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis (z. B. 14,7:1) ist. Temperaturen der Maschine 14 und/oder der Abschnitte des Abgassystems 16 (mit Ausnahme des CC 18 und des SCR-Katalysators 20) können auf Temperaturen von kleiner als die Anspring- und/oder der minimalen aktiven Betriebstemperaturen abnehmen, wenn die Maschine 14 mit mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnissen arbeitet. Ein magerer Maschinenbetrieb und reduzierte Maschinenbetriebstemperaturen reduzieren Wärmeverluste und verbessern die Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
Das Maschinensystem 10 weist die Maschine 14 auf, die ein Luft/Kraftstoffgemisch verbrennt, um Antriebsmoment zu erzeugen. 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.
Während des Betriebs tritt Luft in die Maschine 14 durch Durchgang durch einen Luftfilter 21 ein 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 kann direkt in die Zylinder 28 durch Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 30 eingespritzt werden. Zündkerzen 32 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 das Abgassystem 16 und ein Maschinensteuermodul (ECM) 40 auf. Das Abgassystem 16 umfasst den CC 18, den SCR-Katalysator 20, das ECM 40 und einen Abgaskrümmer 42. 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 131. Die Luftpumpe ist mit dem Abgaskrümmer verbunden. Der Sauerstoffsensor ist mit dem Abgaskrümmer stromaufwärts von der Luftpumpe verbunden.
Als ein Beispiel kann der CC 18 einen Drei-Wege-Katalysator (TWC) aufweisen. Der CC 18 kann Stickoxide NOx reduzieren, oxidiert Kohlenmonoxid (CO) und oxidiert nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) und flüchtige organische Verbindungen oxidieren. Der CC 18 oxidiert das Abgas auf Grundlage eines Nachverbrennungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Abgassystem 16. Der Betrag an Oxidation erhöht die Temperatur des Abgases. Der SCR-Katalysator 20 kann dazu verwendet werden, NOx weiter zu reduzieren. Der SCR-Katalysator 20 wandelt NOx in Stickstoff N₂ und Wasser H₂O um.
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 21 aufgenommen wird. Abgas strömt von dem Turbolader 22 zu dem CC 18.
Das System 12 zur thermischen Regulierung kann in verschiedenen Moden arbeiten, einschließlich einem CC-Heizmodus, einem SCR-Heizmodus und einem Magerbetriebsmodus (oder Temperaturbeibehaltungsmodus). Die Moden können über das ECM 40 und/oder ein Modul 60 zur thermischen Steuerung ausgelöst und gesteuert werden, das als Teil des ECM 40 integriert sein kann. Das Modul 60 zur thermischen Steuerung ist Teil des Systems 12 zur thermischen Regulierung und ist nachfolgend in Bezug auf die 3 und 4 weiter beschrieben.
Während des CC-Heizmodus wird der CC 18 auf zumindest eine CC-Anspringtemperatur (z. B. 200–350°C) erhitzt. Bei einer Implementierung wird der CC 18 auf zumindest 250°C erhitzt. Das ECM 40 und/oder das Modul 60 für thermische Steuerung können das Vorverbrennungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Maschine 14 auf ein stöchiometrisches Verhältnis einstellen, während der Zündfunken nach spät verstellt wird, um den CC 18 zu erhitzen. Dies erlaubt eine Wärmeübertragung von der Maschine 14 in das Abgassystem 16 und ein Heizen des CC 18. Eine Zündzeitpunktsteuerung kann beispielsweise von einem Zündzeitpunkt, der dem oberen Totpunkt (OT) zugeordnet ist, und/oder einem gegenwärtig eingestellten Zündzeitpunkt verzögert werden, um den Zündfunken nach spät zu verstellen. Der gegenwärtig eingestellte Zündzeitpunkt kann vor oder nach dem OT liegen.
Während des SCR-Heizmodus wird der SCR-Katalysator 20 auf zumindest eine aktive Temperatur (z. B. 200–350°) erhitzt. Bei einer Implementierung wird der SCR-Katalysator 20 auf zumindest 225°C erhitzt. Das ECM 40 und/oder das Modul 60 für thermische Steuerung können eine Nachkraftstoffeinspritzung ausführen und/oder Kraftstoff in das Abgassystem 16 einspritzen, um den SCR-Katalysator 20 zu erhitzen. Eine Nachkraftstoffeinspritzung können eine Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder 28 nach einem Zünden der Luft/Kraftstoff-Gemische in den Zylindern 28 und vor Ansaughüben der Zylinder 28 aufweisen. Dies erlaubt einen Durchgang von Kraftstoff in das Abgassystem 16. Eine Kohlenwasserstoff-(HC)-Einspritzeinrichtung 62 (in 2 gezeigt) kann dazu verwendet werden, Kraftstoff direkt in das Abgassystem 16 einzuspritzen. Ein Modul 60 für thermische Steuerung kann einer Kraftstoffpumpe 64 signalisieren, Kraftstoff an die HC-Einspritzeinrichtung 62 zu liefern. Die HC-Einspritzeinrichtung 62 kann Kraftstoff in das Abgassystem 16 beispielsweise zwischen der Maschine 14 und dem CC 18 einspritzen, wie gezeigt ist.
Der an das Abgassystem 16 über Nachkraftstoffeinspritzung und/oder über die HC-Einspritzeinrichtung 62 bereitgestellte Kraftstoff kann beispielsweise in dem CC 18 gezündet werden. Thermische Energie, die durch das Zünden des Kraftstoffs erzeugt wird, heizt den SCR-Katalysator 20. Die Nachkraftstoffeinspritzung und/oder Einspritzung über die HC-Einspritzeinrichtung 62 kann durch ein Nacheinspritzsteuermodul 68 des Moduls 60 zur thermischen Steuerung gesteuert werden. Der SCR-Heizmodus braucht nicht ausgeführt werden, während der CC-Heizmodus ausgeführt wird.
Während des Magerbetriebsmodus betreibt das ECM 40 und/oder das Modul 60 zur thermischen Steuerung die Maschine 14 mit mageren Vorverbrennungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnissen. Der CC-Heizmodus und der SCR-Heizmodus brauchen nicht ausgeführt zu werden, während der magere Betriebsmodus ausgeführt wird.
Das ECM 40 und/oder das Modul 60 zur thermischen Steuerung können das Maschinensystem 10 und das System 12 zur thermischen Regulierung auf Grundlage der 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 Beispielsensoren 80 zur Bestimmung von Abgasströmungsniveaus, Abgastemperaturniveaus, Abgasdruckniveaus, Katalysatortemperaturen, Sauerstoffniveaus, Ansaugluftdurchflüssen, Ansaugluftdruck, Ansauglufttemperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit, Maschinendrehzahl, AGR, etc. sind gezeigt. Die Abgasströmungssensoren 82, die Abgastemperatursensoren 83, die Abgasdrucksensoren 85, die Katalysatortemperatursensoren 86, ein Umgebungstemperatursensor 87, ein Sauerstoffsensor 88, ein AGR-Sensor 90, ein Ansaugluftströmungssensor 92, ein Ansaugluftdrucksensor 94, ein Ansauglufttemperatursensor 96, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 98 und ein Maschinendrehzahlsensor 99 sind gezeigt.
Ein erster Abgasströmungs-, Druck- und/oder Temperatursensor 100 kann mit der zweiten Abgasleitung 126 und stromaufwärts von dem CC 18 verbunden sein. Ein zweiter Abgasströmungs-, Druck- und/oder Temperatursensor 102 kann mit der dritten Abgasleitung 128 stromabwärts von dem CC 18 verbunden sein. Ein erster Katalysatortemperatursensor 104 kann mit dem CC 18 verbunden sein. Ein dritter Abgasströmungs-, Druck- und/oder Temperatursensor 106 kann mit der vierten Abgasleitung 131 stromabwärts von dem SCR-Katalysator 20 verbunden sein. Ein zweiter Katalysatortemperatursensor 110 kann mit dem SCR-Katalysator 20 verbunden sein. Das ECM 40 und das Modul 60 für thermische Steuerung können den Betrieb des Katalysatorheizsystems 12 und der Maschine 14 auf Grundlage der Information von den Sensoren 80, 100, 102, 104, 106 und 110 steuern.
Das Modul 60 zur thermischen Steuerung kann ein Harnstoffeinspritzsteuermodul 120 aufweisen, das ein Einspritzen eines Reduktionsmittels stromaufwärts von dem SCR-Katalysator 20 steuert. Nur beispielhaft kann das Reduktionsmittel wasserfreies Ammoniak, wässriges Ammoniak oder Harnstoff aufweisen. Das Abgassystem 16 kann ein Harnstoffliefersystem 130 aufweisen, das das Reduktionsmittel an eine Harnstoffeinspritzeinrichtung 132 bereitstellt. Die Harnstoffeinspritzeinrichtung 132 kann Harnstoff direkt in das Abgassystem 16 beispielsweise zwischen dem CC 18 und einem Mischer 134 und/oder zwischen dem CC 18 und dem SCR-Katalysator 20 einspritzen. Der Mischer 134 ist in der zweiten Abgasleitung 103 angeordnet.
Nun auch Bezug nehmend auf 3 ist das ECM 40, das das Modul 60 zur thermischen Steuerung aufweist, gezeigt. Das Modul 60 zur thermischen Steuerung weist ein CC-Temperaturüberwachungsmodul 150, ein CC-Vergleichsmodul 152 und ein CC-Temperatursteuermodul 154 auf. Das CC-Temperaturüberwachungsmodul 150 kann eine Betriebs- und/oder Durchschnittstemperatur (CC-Temperatur) T_CC (156) und/oder ein aktives Volumen CC_AV (158) des CC 18 bestimmen. Das aktive Volumen CC_AV betrifft das Volumen des CC 18, das aktiv ist (d. h. eine Temperatur besitzt, die höher als eine Anspringtemperatur ist). Die CC-Temperatur T_CC und/oder ein aktives Volumen CC_AV können beispielsweise auf Grundlage von Temperatursignalen T1–T3 (160–164) von den Sensoren 100, 102, 104, einem Maschinenmodell, einem Algorithmus, etc. bestimmt werden.
Als ein Beispiel kann das CC-Temperaturüberwachungsmodul 150 die CC-Temperatur T_CC und/oder das aktive Volumen CC_AV 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 CC-Temperaturüberwachungsmodul kann die CC-Temperatur T_CC direkt über die Sensoren 100, 102, 104 bestimmen. Das erste thermische Modell kann Gleichungen umfassen, wie die Gleichungen 1 und 2.
F_CCRate ist der Abgasdurchfluss durch den CC 18, der eine Funktion des Luftmassenstroms und der Kraftstoffmenge, die an die Zylinder 28 geliefert werden, sein kann. Der Massenluftstrom kann durch einen Luftmassenstromsensor bestimmt werden, wie den Ansaugluftstromsensor 92. S_ENG ist die Drehzahl der Maschine 14 (d. h. Rotationsdrehzahl einer Kurbelwelle der Maschine 14). DC ist ein Einschaltverhältnis der Maschine 14. CC_Mass ist die Masse des CC 18. CC_IMP ist der Widerstand oder die Impedanz des CC 18. E_Lauftzeit ist diejenige Zeit, die die Maschine 14 aktiviert (EIN) ist. ist die gegenwärtige Last an der Maschine 14. T_EXH kann eine Temperatur des Abgassystems 16 betreffen und auf einem oder mehreren der Sensoren 100, 102, 104 basieren. T_amb ist die Umgebungstemperatur. CAM ist die Nockenphaseneinstellung der Maschine 14. SPK ist ein Zündzeitpunkt. Die CC-Temperatur T_CC und/oder das aktive Volumen CC_AV können auf einem oder mehreren der Maschinensystemparameter, die in den Gleichungen 1 und 2 vorgesehen sind, und/oder anderen Maschinensystemparametern basieren.
Das CC-Vergleichsmodul 152 vergleicht die CC-Temperatur T_CC mit einer Katalysatoranspringtemperatur T_LO (166) und/oder das aktive Volumen CC_AV mit einer ersten Katalysatorschwelle CC_THR (168). Die Katalysatoranspringtemperatur T_LO und die erste Katalysatorschwelle CC_THR können vorbestimmt und in dem Speicher 70 gespeichert werden. Das CC-Vergleichsmodul 152 erzeugt ein erstes Vergleichssignal C1 (170), das angibt, ob die CC-Temperatur T_CC größer als die Katalysatoranspringtemperatur T_LO ist und/oder ob das aktive Volumen CC_AV größer als die erste Katalysatorschwelle CC_THR ist.
Das CC-Temperatursteuermodul 154 bestimmt auf Grundlage des ersten Vergleichssignals C1, ob in dem CC-Heizmodus gearbeitet werden soll. Das CC-Temperatursteuermodul 154 kann in dem CC-Heizmodus arbeiten, wenn die CC-Temperatur T_CC größer als die Katalysatoranspringtemperatur T_LO ist und/oder wenn das aktive Volumen CC_AV größer als die erste Katalysatorschwelle CC_THR ist. Das CC-Temperatursteuermodul 154 kann ein stöchiometrisches Signal STÖCH (171) erzeugen und/oder einstellen und/oder ein Zündfunkensignal RET (172) nach spät verstellen, um anzufordern, dass die Maschine 14 mit stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnissen arbeitet und dass der Zündzeitpunkt der Maschine 14 nach spät verstellt wird.
Das stöchiometrische Signal STÖCH kann an ein Steuermodul 174 für Luft/Kraftstoff-Verhältnis geliefert werden. Das Steuermodul 174 für Luft/Kraftstoff-Verhältnis weist ein Luftsteuermodul 176 und ein Kraftstoffsteuermodul 178 auf. Das Luftsteuermodul 176 erzeugt ein Luftsteuersignal THR (180) auf Grundlage des stöchiometrischen Signals STÖCH. Das Luftsteuersignal THR kann beispielsweise an ein Drosselaktuatormodul 182 geliefert werden, um eine Position einer Drosselplatte zu steuern und die Menge an Luft, die an die Zylinder 28 geliefert wird, einzustellen.
Das Kraftstoffsteuermodul 178 erzeugt ein Kraftstoffsteuersignal KRAFTSTOFF (184) auf Grundlage des stöchiometrischen Signals STÖCH. Das Kraftstoffsteuersignal KRAFTSTOFF kann an ein Kraftstoffaktuatormodul 185 geliefert werden, um die Menge an Kraftstoff, die an die Zylinder 28 geliefert wird, einzustellen. Das Kraftstoffaktuatormodul 185 kann einen Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 30 steuern.
Jedes System, das einen Maschinenparameter variiert, kann als ein Aktuator bezeichnet werden, der einen Aktuatorwert aufnimmt. Beispielsweise kann das Drosselaktuatormodul 182 als ein Aktuator bezeichnet werden und die Drosselöffnungsfläche kann als der Aktuatorwert bezeichnet werden. Das Drosselaktuatormodul 182 kann eine Drosselöffnungsfläche durch Einstellen eines Winkels eines Flügels eines Drosselventils erreichen. Das Drosselaktuatormodul 182 kann die Position des Drosselventils unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (nicht gezeigt) überwachen. Das Luftsteuermodul 176 kann ein Sollflächensignal an das Drosselaktuatormodul 182 auf Grundlage des stöchiometrischen Signals STÖCH ausgeben. Das Drosselaktuatormodul 182 reguliert dann das Drosselventil, um die Soll-Drosselfläche zu erzeugen.
Das nach Spätverstellungszündsignal RET kann an ein Zündsteuermodul 186 geliefert werden, das ein Zündsteuer-(oder -zeitpunkt-)Signal ZÜNDFUNKE (187) auf Grundlage des Spätverstellungszündsignals RET erzeugen kann. Das Zündsteuersignal ZÜNDFUNKE kann an ein Zündfunkenaktuatormodul 188 geliefert werden. Das Zündfunkenaktuatormodul 188 kann als ein Aktuator bezeichnet werden, während ein entsprechender Aktuatorwert die Größe der Zündfunkenspätverstellung relativ zu dem Zylinder-OT und/oder ein gegenwärtiger Zündzeitpunkt eines Zylinders sein kann. Das Zündfunkenaktuatormodul steuert den Betrieb der Zündkerzen 32.
Das Modul 60 zur thermischen Steuerung umfasst ferner ein SCR-Temperaturüberwachungsmodul 190, ein SCR-Vergleichsmodul 191 und ein SCR-Temperatursteuermodul 192. Das SCR-Temperaturüberwachungsmodul 190 kann eine Betriebs- und/oder Durchschnittstemperatur (SCR-Temperatur) T_SCR (193) und/oder ein aktives Volumen SCR_AV (194) des SCR-Katalysators 20 bestimmen. Das aktive Volumen SCR_AV betrifft das Volumen des SCR-Katalysators 20, das aktiv ist (d. h. eine Temperatur aufweist, die größer als eine Anspringtemperatur ist). Die SCR-Temperatur T_SCR und/oder ein aktives Volumen SCR_AV können beispielsweise auf Grundlage von Temperatursignalen T3–T5 (164, 195, 196) von den Sensoren 102, 106, 110, einem Maschinenmodell, einem Algorithmus etc. bestimmt werden.
Als ein Beispiel kann das SCR-Temperaturüberwachungsmodul 190 die SCR-Temperatur T_SCR und/oder das aktive Volumen SCR_AV unter Verwendung eines zweiten thermischen Modells und auf Grundlage von Maschinenparametern und/oder Abgastemperaturen schätzen, von denen einige nachfolgend mit Bezug auf die Gleichungen 3 und 4 beschrieben sind. Das SCR-Temperaturüberwachungsmodul 190 kann die SCR-Temperatur T_SCR direkt über die Sensoren 102, 106, 110 bestimmen. Das zweite thermische Modell kann Gleichungen aufweisen, wie Gleichungen 3 und 4.
F_SCRRate ist der Abgasdurchfluss durch den SCR-Katalysator 20, der eine Funktion eines Luftmassenstroms und einer Kraftstoffmenge, die an die Zylinder 28 geliefert werden, sein kann. SCR_Mass ist die Masse des SCR-Katalysators 20. SCR_IMP ist der Widerstand oder die Impedanz des SCR-Katalysators 20. T_EXH kann eine Temperatur des Abgassystems 16 betreffen und auf einem oder mehreren der Sensoren 102, 106, 110 basieren. Die SCR-Temperatur T_SCR und/oder das aktive Volumen SCR_AV können auf einem oder mehreren der Maschinensystemparameter, die in den Gleichungen 3 und 4 vorgesehen sind, und/oder anderen Maschinensystemparametern basieren.
Das SCR-Vergleichsmodul 191 vergleicht die SCR-Temperatur T_SCR mit einer aktiven Temperatur T_ACT (197) und/oder das aktive Volumen SCR_AV (198) mit einer zweiten Katalysatorschwelle (SCR_THR). Die aktive Temperatur T_ACT und/oder das aktive Volumen SCR_AV können vorbestimmt und in dem Speicher 70 gespeichert sein. Das SCR-Vergleichsmodul 191 erzeugt ein zweites Vergleichssignal C2 (199), das angibt, ob die SCR-Temperatur T_SCR größer als die aktive Temperatur T_ACT ist und/oder ob das aktive Volumen SCR_AV größer als die zweite Katalysatorschwelle SCR_THR ist.
Das SCR-Temperatursteuermodul 192 kann Teil des Nacheinspritzsteuermoduls 68 sein und bestimmt auf Grundlage des zweiten Vergleichssignals 2, ob in dem SCR-Heizmodus gearbeitet werden soll. Das SCR-Temperatursteuermodul 192 kann in dem SCR-Heizmodus arbeiten, wenn die SCR-Temperatur T_SCR größer als die aktive Temperatur T_ACT ist und/oder wenn das aktive Volumen SCR_AV größer als die zweite Katalysatorschwelle SCR_THR ist. Das SCR-Temperatursteuermodul 192 kann ein Nacheinspritzsignal POST (200) erzeugen und/oder einstellen, um anzufordern, dass die Maschine 14 eine Nacheinspritzung ausführt und/oder dass die HC-Einspritzeinrichtung 62 Kraftstoff direkt in das Abgassystem 16 einspritzt.
Das Nacheinspritzsignal POST kann an das Steuermodul 174 für Luft/Kraftstoff-Verhältnis und/oder das Kraftstoffsteuermodul 178 geliefert werden. Das Kraftstoffsteuermodul 178 erzeugt das Kraftstoffsteuersignal KRAFTSTOFF auf Grundlage des Nacheinspritzsignals POST. Das Kraftstoffsteuersignal KRAFTSTOFF und/oder ein HC-Einspritzsignal HCINJ (201) können an das Kraftstoffaktuatormodul geliefert werden, um die Menge an Kraftstoff, die dem Abgassystem 16 bereitgestellt wird, einzustellen.
Die Kraftstoffmenge, die an das Abgassystem 16 während der Nachkraftstoffeinspritzung und/oder durch die HC-Einspritzeinrichtung 62 bereitgestellt wird, kann auf Grundlage und/oder als eine Funktion der CC-Temperatur T_CC, der SCR-Temperatur T_SCR und/oder der aktiven Volumen CC_AV, SCR_AV begrenzt werden. Dies sieht eine Regelung von Kraftstoff vor, der in das Abgassystem 16 eingespritzt, wird.
Als ein weiteres Beispiel kann die SCR-Temperatur T_SCR auf Grundlage eines Temperaturgradienten über den SCR bestimmt werden. Das CC-Temperaturüberwachungsmodul 150 bestimmt einen Temperaturgradienten über den SCR-Katalysator 20 auf Grundlage der Temperatursignale T1, T2 von den Temperatursensoren 102, 106. beispielsweise kann das CC-Temperaturüberwachungsmodul 150 eine Differenz zwischen dem ersten Temperatursignal T1 und dem zweiten Temperatursignal T2 bestimmen, wie durch Gleichung 5 vorgesehen ist. GRAD = T1 – T2 (5)
Ein Wert WA eines gewichteten Mittels kann als eine Funktion der Temperatursignale T1, T2 erzeugt werden. Als eine Alternative kann der Wert WA des gewichteten Mittels ein gewichtetes Mittel der Temperatursignale T1, T2 sein. Ein Beispiel des Wertes WA des gewichteten Mittels wird durch Gleichung 6 vorgesehen, wobei x ein kalibrierter Wert zwischen 0 und 1 ist. Der kalibrierte Wert x kann beispielsweise auf Grundlage von Thermoelementdaten getesteter und/oder modellierter Katalysatoren kalibriert werden. WA = [(x)T1 + (1 – x)T2] (6)
Der Wert WA Des gewichteten Mittels gibt eine durchschnittliche Temperatur des SCR-Katalysators 20 an. Das aktive Volumen SCR_AV des SCR-Katalysators 20 kann auf Grundlage der Temperatursignale T1, T2, des Wertes WA des gewichteten Mittels und/oder anderer Parameter bestimmt werden. Das aktive Volumen SCR_AV des SCR-Katalysators 20 kann beispielsweise auf Grundlage von Masse, Widerstand und/oder Impedanz des SCR-Katalysators 20, Umgebungstemperatur, Maschinendrehzahl, Nockenwellenphaseneinstellung, Zündzeitpunkt, Einschaltverhältnis der Maschine, etc. bestimmt werden, wie oben beschrieben ist.
Ein Temperaturgradient über den CC 18 kann ebenfalls bestimmt werden, um die CC-Temperatur T_CC unter Verwendung der Sensoren 100 und 102 zu bestimmen. Das aktive Volumen CC_AV des CC 18 kann auf Grundlage der Temperatursignale der Sensoren 100, 102, des Werts des gewichteten Mittels, der daraus bestimmt ist, und/oder anderer Parameter (von denen einige oben angemerkt sind), bestimmt werden.
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 auf andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung Anwendung zu finden. Die Aufgaben können iterativ ausgeführt werden. Das Verfahren kann bei 202 beginnen.
Bei 203 werden Sensorsignale erzeugt. Beispielsweise können die Sensoren 80, 100, 102, 104, 106, 110 jeweilige Sensorsignale erzeugen.
Bei 204 bestimmt das Modul 60 zur thermischen Steuerung, ob der CC 18 und der SCR-Katalysator 20 aktiv sind. Die Aufgabe 206 wird ausgeführt, wenn sowohl der CC 18 als auch der SCR-Katalysator 20 aktiv sind, ansonsten wird die Aufgabe 208 ausgeführt. Das CC-Temperatursteuermodul kann auf Grundlage des ersten Vergleichssignals bestimmen, ob der CC 18 aktiv ist. Das SCR-Temperatursteuermodul kann auf Grundlage des zweiten Vergleichssignals bestimmen, ob der SCR-Katalysator 20 aktiv ist.
Bei 206 wird die Maschine 14 in dem mageren Betriebsmodus betrieben. Als ein Beispiel kann während des mageren Betriebs der Maschine 14 das Kraftstoffsteuermodul in einem Luftführungsmodus arbeiten, bei dem das Steuermodul für Luft/Kraftstoff-Verhältnis versucht, ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch Steuerung von Kraftstoffströmung auf Grundlage der Luftströmung beizubehalten. Das Steuermodul für Luft/Kraftstoff-Verhältnis und/oder das Kraftstoffsteuermodul können eine Kraftstoffmasse bestimmen, die eine stöchiometrische Verbrennung erzielt, wenn sie mit der gegenwärtigen Menge an Luft pro Zylinder kombiniert wird. Das Kraftstoffsteuermodul kann das Kraftstoffaktuatormodul auf Grundlage einer Kraftstofflieferrate anweisen, um eine gewählte Kraftstoffmasse in jeden aktivierten Zylinder der Maschine 14 einzuspritzen. Die Aufgabe 203 wird nach der Aufgabe 206 ausgeführt.
Bei 208 bestimmt das CC-Vergleichsmodul, ob die CC-Temperatur T_CC kleiner als die Katalysatoranspringtemperatur T_LO (oder innerhalb eines ersten vorbestimmten Temperaturbereichs) ist und/oder ob das aktive Volumen CC_AV kleiner als die erste Katalysatorschwelle CC_THR ist. Die Aufgabe 210 wird ausgeführt, wenn die CC-Temperatur T_CC kleiner als die Katalysatoranspringtemperatur T_LO (oder innerhalb des ersten vorbestimmten Temperaturbereiches) ist und/oder wenn das aktive Volumen CC_AV kleiner als die erste Katalysatorschwelle CC_THR ist, ansonsten wird die Aufgabe 212 ausgeführt.
Bei 210 erzeugt das Steuermodul für Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das Luftsteuermodul und/oder das Kraftstoffsteuermodul das Luftsteuersignal THR und das Kraftstoffsteuersignal KRAFTSTOFF zum Betrieb der Maschine 14 mit stöchiometrischen Verhältnissen. Das Zündfunkensteuermodul erzeugt das Zündfunkensteuersignal ZÜNDFUNKE, um den Zündzeitpunkt der Maschine 14 vom OT und/oder von einem gegenwärtigen Zündzeitpunkt nach spät zu verstellen. Die Aufgabe 203 wird nach Aufgabe 210 ausgeführt.
Eine Spätverstellung von Zündfunken der Maschine 14 kann eine Verzögerung des Zündzeitpunkts um eine vorbestimmte Größe (oder Anzahl von Graden) von einem vorbestimmten oder gegenwärtigen Zündzeitpunkt (oder einer vorbestimmten Anzahl von Graden von dem OT) aufweisen. Der vorbestimmte oder gegenwärtige Zündzeitpunkt kann ein nach früh verstellter Zeitpunkt (Zeitpunkt vor dem OT), ein Zeitpunkt, der dem OT entspricht, oder ein Zeitpunkt nach dem OT sein. Ein nach spät verstellter Zündzeitpunkt kann als Änderung des Zündzeitpunkts so definiert werden, dass eine Kraftstoffzündung in dem Verbrennungszyklus später stattfindet.
Die Aufgabe 212 kann ausgeführt werden, wenn der CC 18 aktiv ist. Bei 212 bestimmt das SCR-Vergleichsmodul, ob die SCR-Temperatur T_SCR kleiner als die aktive Temperatur T_ACT (oder innerhalb eines zweiten vorbestimmten Temperaturbereichs) ist und/oder ob das aktive Volumen SCR_AV kleiner als die zweite Katalysatorschwelle SCR_THR ist. Die Aufgabe 214 wird ausgeführt, wenn die SCR-Temperatur T_SCR kleiner als die aktive Temperatur T_ACT (oder innerhalb des zweiten vorbestimmten Temperaturbereichs) ist und/oder wenn das aktive Volumen SCR_AV kleiner als die zweite Katalysatorschwelle SCR_THR ist, ansonsten wird die Aufgabe 203 ausgeführt.
Bei 214 führt das Steuermodul für Luft/Kraftstoff-Verhältnis und/oder das Kraftstoffsteuermodul eine Nacheinspritzung und/oder Direkteinspritzung von Kraftstoff in das Abgassystem 16 über die HC-Einspritzeinrichtung 62 aus. Die Kraftstoffmenge, die an das Abgassystem 16 geliefert wird, kann bis zu einem vorbestimmten Niveau hochgefahren und beschränkt werden, wie oben beschrieben ist. Dies wird ausgeführt, um die Temperatur des SCR-Katalysators 20 zu erhöhen. Die Aufgabe 203 kann nach der Aufgabe 214 ausgeführt werden.
Die oben beschriebenen 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. Bei einer Implementierung wird die Aufgabe 204 nicht ausgeführt, und die Aufgabe 208 wird nach der Aufgabe 202 ausgeführt.
Die oben beschriebenen Implementierungen maximieren einen kraftstoffeffizienten Betrieb durch Bereitstellung einer gezielten Katalysatorheizung, während zugelassen wird, dass eine Maschine mit erhöhten mageren Luft/Kraftstoffverhältnissen arbeiten kann. Temperaturen eines katalytischen Wandlers und/oder eines SCR-Katalysators werden beibehalten, während zugelassen wird, dass Temperaturen einer Maschine und/oder von stromaufwärtigen Abschnitten eines Abgassystems abnehmen können. Die erhöhten mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisse und die verringerten Betriebstemperaturen verringern einen Kraftstoffverbrauch und Wärmeverluste, die dem Betrieb der Maschine zugeordnet sind.
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, ob ein katalytischer Wandler aktiv ist; Bestimmen, ob ein Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR) aktiv ist; Einstellen eines Luft- und Kraftstoffverhältnisses einer Maschine zum Betrieb bei einem stöchiometrischen Verhältnis und Spätverstellen von Zündfunken der Maschine, wenn der katalytische Wandler nicht aktiv ist; und Ausführen einer Nachkraftstoffeinspritzung und/oder direktes Einspritzen von Kraftstoff in ein Abgassystem der Maschine, wenn der katalytische Wandler aktiv ist und der SCR-Katalysator nicht aktiv ist.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen einer ersten Temperatur des katalytischen Wandlers und/oder eines ersten aktiven Volumens des katalytischen Wandlers; Bestimmen einer zweiten Temperatur des SCR-Katalysators und/oder eines zweiten aktiven Volumens des SCR-Katalysators; und Einstellen des Luft- und Kraftstoffverhältnisses einer Maschine zum Betrieb bei dem stöchiometrischen Verhältnis und Spätverstellen des Zündfunkens der Maschine auf Grundlage von (i) der ersten Temperatur und/oder des ersten aktiven Volumens und (ii) der zweiten Temperatur und/oder des zweiten aktiven Volumens.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen einer ersten Temperatur des katalytischen Wandlers und/oder eines ersten aktiven Volumens des katalytischen Wandlers; Erzeugen eines ersten Vergleichssignals auf Grundlage eines Vergleichs zwischen der ersten Temperatur und einer Anspringtemperatur und/oder eines Vergleichs zwischen dem ersten aktiven Volumen und einer ersten Schwelle; Anfordern zum Betrieb der Maschine bei Stöchiometrie; und Anfordern zur Spätverstellung von Zündfunken der Maschine auf Grundlage des ersten Vergleichssignals.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 3, ferner umfassend: Bestimmen einer zweiten Temperatur des SCR-Katalysators und/oder eines zweiten aktiven Volumens des SCR-Katalysators und Erzeugen eines zweiten Vergleichssignals auf Grundlage eines Vergleichs zwischen der zweiten Temperatur und einer aktiven Temperatur und/oder eines Vergleichs zwischen dem zweiten aktiven Volumen und einer zweiten Schwelle; und Erzeugen eines Nacheinspritzsignals zur Bereitstellung von Kraftstoff an das Abgassystem auf Grundlage des zweiten Vergleichssignals.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 4, wobei: die Maschine bei stöchiometrischen Luft- und Kraftstoff-Verhältnissen betrieben wird und Zündfunken der Maschine nach spät verstellt wird, wenn die erste Temperatur kleiner als die Anspringtemperatur ist und/oder das erste aktive Volumen kleiner als die erste Schwelle ist; und Kraftstoff an das Abgassystem geliefert wird, wenn die zweite Temperatur kleiner als die aktive Temperatur ist und/oder das zweite aktive Volumen kleiner als die zweite Schwelle ist.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 4, ferner mit einem Begrenzen einer Kraftstoffmenge, die dem Abgassystem bereitgestellt wird, auf Grundlage der ersten Temperatur und des ersten aktiven Volumens und/oder der zweiten Temperatur und des zweiten aktiven Volumens.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen einer Temperatur des SCR-Katalysators und/oder eines aktiven Volumens des SCR-Katalysators; Erzeugen eines Vergleichssignals auf Grundlage eines Vergleichs zwischen der Temperatur und einer aktiven Temperatur und/oder eines Vergleichs zwischen dem aktiven Volumen und einer Schwelle; und Erzeugen eines Nacheinspritzsignals zur Bereitstellung von Kraftstoff an das Abgassystem auf Grundlage des Vergleichssignals.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 7, ferner mit einem Begrenzen der Kraftstoffmenge, die dem Abgassystem bereitgestellt wird, auf Grundlage der Temperatur des SCR-Katalysators und/oder des aktiven Volumens.
Verfahren zur thermischen Steuerung nach Anspruch 1, ferner mit einem Betrieb der Maschine mit mageren Luft- und Kraftstoffverhältnissen, wenn der katalytische Wandler und der SCR-Katalysator aktiv sind.