DE102012221634A1 - Abgassystem- und -verfahren zur Steuerung der Temperatur von Abgas - Google Patents

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Abstract

Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern einer Abgastemperatur in einem Abgassystem ein Bestimmen eines Durchflusses eines Abgases, das von dem Abgassystem aufgenommen wird, ein Bestimmen einer Temperatur des Abgases und ein Bestimmen einer spezifischen Wärme für das Abgas. Das Verfahren umfasst auch ein Bestimmen einer Energiemenge, die erforderlich ist, um eine gewünschte Temperatur für das in eine Abgasvorrichtung eintretende Abgas zu erzielen, wobei die Energiemenge auf dem bestimmten Durchfluss, der Temperatur und der spezifischen Wärme für das Abgas basiert, und ein Kommunizieren eines Signals, um einen Kraftstoffdurchfluss und/oder einen Luftdurchfluss auf Grundlage der bestimmten Energiemenge zu steuern.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Abgassysteme und insbesondere Verfahren und Systeme zum Steuern der Abgastemperatur an einer oder mehreren gewählten Stellen in Abgassystemen.
  • HINTERGRUND
  • Ein Motorsteuermodul eines Verbrennungsmotors steuert das Gemisch aus Kraftstoff und Luft, das an Brennräume in Zylindern des Motors geliefert wird. Nachdem das Luft/Kraftstoff-Gemisch gezündet ist, findet die Verbrennung statt und später verlassen die Verbrennungsgase die Brennräume durch die Abgasventile. Die Verbrennungsgase werden durch einen Abgaskrümmer zu einem katalytischen Wandler oder anderen Komponenten eines Abgasnachbehandlungssystems gelenkt. Einige Motoren können optional eine Aufladungsvorrichtung aufweisen, wie einen Turbolader, der zwischen dem Abgaskrümmer und Abgasnachbehandlungskomponenten positioniert ist.
  • Hersteller von Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, sehen sich der herausfordernden Aufgabe der Einhaltung gegenwärtiger und zukünftiger Emissionsstandards für die Freisetzung von Stickoxiden, insbesondere Stickstoffmonoxid, wie auch nicht verbrannten und teilweise oxidierten Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid, Partikelmaterial und anderen Partikeln gegenüber. Um die Emissionen von Verbrennungsmotoren zu reduzieren, wird ein Abgasnachbehandlungssystem verwendet, um Partikel aus dem aus dem Motor strömenden Abgas zu reduzieren.
  • Abgasnachbehandlungssysteme umfassen typischerweise eine oder mehrere Nachbehandlungsvorrichtungen, wie Partikelfilter, katalytische Wandler, Mischelemente und Harnstoff/Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen. Die Steuerung der Temperatur des in das System strömenden Abgases kann die Leistungsfähigkeit von Abgassystemkomponenten beeinflussen. Beispielsweise kann ein Oxidationskatalysator eine gewählte Zeitdauer benötigen, nachdem der Motor gestartet hat, um seine ”Anspring”- oder Betriebstemperatur zu erreichen. Die Anspringtemperatur ist die Temperatur, bei der die Komponente effektiv und effizient Abgasbestandteile ändert oder die gewünschten Partikel aus dem Abgas entfernt. Die Steuerung der Abgastemperatur an gewählten Stellen in dem Abgassystem hängt von Systemkomponenten und ihrer Konfiguration ab. Es wird ein Testen jeder Systemkonfiguration verwendet, um eine Korrelation zwischen Eingängen, wie Kraftstoff- oder Luftdurchflüssen, und Abgastemperaturen zu bestimmen. Somit können Variationen in Abgassystemen und Komponenten zu signifikantem Testaufwand und Datenansammlung führen, die dann dazu verwendet wird, Abgastemperaturen an gewählten Stellen zu bestimmen und zu steuern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern einer Abgastemperatur in einem Abgassystem ein Bestimmen eines Durchflusses eines von dem Abgassystem empfangenen Abgases, ein Bestimmen einer Temperatur des Abgases und ein Bestimmen einer spezifischen Wärme für das Abgas. Das Verfahren umfasst auch ein Bestimmen einer Energiemenge, die erforderlich ist, um eine gewünschte Temperatur für das in die Abgasvorrichtung eintretende Abgas zu erzielen, wobei die Energiemenge auf dem bestimmten Durchfluss, der Temperatur und der spezifischen Wärme für das Abgas basiert, und ein Kommunizieren eines Signals, um einen Kraftstoffdurchfluss und/oder einen Luftdurchfluss auf Grundlage der bestimmten Energiemenge zu steuern.
  • Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ein System zum Steuern einer Abgastemperatur eine Leitung, die derart konfiguriert ist, ein Abgas von einem Turbolader aufzunehmen, wobei das Abgas bei einem Durchfluss strömt, einen Temperatursensor, der derart konfiguriert ist, eine Temperatur des Abgases zu bestimmen, und einen Controller, der derart konfiguriert ist, eine Energiemenge, die erforderlich ist, um eine gewünschte Temperatur für das in eine Abgasvorrichtung eintretende Abgas zu erzielen, zu bestimmen, wobei die Energiemenge auf dem Durchfluss, der Temperatur und einer spezifischen Wärme für das Abgas basiert. Das System umfasst auch ein erstes Ventil, das derart konfiguriert ist, ein Signal von dem Controller zu empfangen und einen Kraftstoffdurchfluss und/oder einen Luftdurchfluss auf Grundlage der bestimmten Energiemenge zu empfangen.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten werden nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen offensichtlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
  • 1 ein Schaubild eines beispielhaften Verbrennungsmotors und eines zugeordneten Abgasnachbehandlungssystems ist; und
  • 2 ein Schaubild eines beispielhaften Verfahrens und Systems zur Bestimmung der Energiemenge, die eine gewünschte Temperatur an einer gewählten Stelle in einem Abgassystem erzielt, ist.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Es sei zu verstehen, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben. Der hier verwendete Begriff Controller oder Steuermodul betrifft eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt 1 einen beispielhaften Verbrennungsmotor 100, in diesem Fall einen Reihen-Vierzylindermotor mit einem Motorblock und einer Zylinderkopfbaugruppe 104, einem Abgassystem 106, einem Turbolader 108 und einem Steuermodul 110 (auch als ein ”Controller” bezeichnet). Der Verbrennungsmotor 100 kann ein Dieselmotor oder ein Ottomotor sein. Ein Abgaskrümmer 118 ist mit dem Motorblock und der Zylinderkopfbaugruppe 104 gekoppelt. Zusätzlich weisen der Motorblock und die Zylinderkopfbaugruppe 104 Zylinder 114 auf, wobei die Zylinder 114 eine Kombination aus Verbrennungsluft und Kraftstoff, der von einem Kraftstoffsystem 164 geliefert wird, aufnehmen. Das Verbrennungs-Luft/Kraftstoff-Gemisch wird verbrannt, was in einer Hubbewegung von Kolben (nicht gezeigt), die in den Zylindern 114 angeordnet sind, resultiert. Die Hubbewegung der Kolben rotiert eine Kurbelwelle (nicht gezeigt), um Antriebsleistung an einen Fahrzeugantriebsstrang (nicht gezeigt) oder an einen Generator oder anderen stationären Empfänger derartiger Leistung (nicht gezeigt) in dem Fall einer stationären Anwendung des Verbrennungsmotors 100 zu liefern. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches bewirkt eine Strömung von Abgas durch den Abgaskrümmer 118 und den Turbolader 108 und in das Abgassystem 106. Bei einer Ausführungsform weist der Turbolader 108 ein Kompressorrad 123 und ein Turbinenrad 124 auf, das durch eine Welle 125, die drehbar in dem Turbolader 108 angeordnet ist, gekoppelt ist.
  • Eine Abgasströmung 122, die aus der Verbrennung in den Zylindern 114 resultiert, treibt das Turbinenrad 124 eines Turboladers 108 an, wodurch Energie zur Rotation des Kompressorrades 123 bereitgestellt wird, um eine komprimierte Luftladung 142 zu erzeugen, während das Abgas 122 von dem Turbolader 108 an einen Oxidationskatalysator (”OC”) 126 strömt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird die komprimierte Luftladung 142 durch einen Ladeluftkühler 144 gekühlt und durch eine Strömungssteuervorrichtung, wie ein Ventil 162, und eine Leitung 146 zu einem Ansaugkrümmer 148 geführt. Das Ventil 162 ist mit dem Controller 110 gekoppelt und steuert einen Durchfluss (z. B. Massendurchfluss, g/s) der komprimierten Luftladung 142. Die komprimierte Luftladung 142 sieht zusätzliche Verbrennungsluft (im Vergleich zu einem nicht turboaufgeladenen, normal beatmeten Motor) zur Verbrennung mit Kraftstoff in den Zylindern 114 vor, wodurch der Leistungsausgang und der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 100 verbessert werden.
  • Das Abgas 122 strömt durch das Abgassystem 106 zur Entfernung oder Reduzierung von Partikeln und wird dann in die Atmosphäre freigesetzt. Das Abgassystem 106 kann Katalysatoren, wie den OC 126 und eine Vorrichtung 128 für selektive katalytische Reduktion (”SCR”), wie auch einen Partikelfilter (”PF”) 130 aufweisen. Der OC 126 kann beispielsweise ein metallisches oder keramisches Durchström-Monolithsubstrat aufweisen, das in eine intumeszente bzw. quellende Matte oder einen anderen geeigneten Träger gewickelt ist, der sich bei Erwärmung ausdehnt, wobei das Substrat gesichert und isoliert wird. Das Substrat kann in eine Schale oder einen Kanister aus rostfreiem Stahl mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit Abgasleitungen oder -durchgängen eingebaut sein. Eine Oxidationskatalysatorverbindung kann als ein Washcoat aufgetragen sein und kann Metalle der Platingruppe, wie Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) oder andere geeignete oxidierende Katalysatoren enthalten. Die SCR-Vorrichtung 128 kann beispielsweise auch ein keramisches oder metallisches Durchström-Monolithsubstrat aufweisen, das in eine intumeszente bzw. quellende Matte oder einen anderen geeigneten Träger gewickelt ist, der sich bei Erwärmung ausdehnt, wobei das Substrat gesichert und isoliert wird. Das Substrat kann in eine Schale oder einen Kanister aus rostfreiem Stahl mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit Abgasleitungen eingebaut sein. Das Substrat kann eine darauf aufgetragene SCR-Katalysatorzusammensetzung aufweisen. Die SCR-Katalysatorzusammensetzung kann einen Zeolith sowie eine oder mehrere Basismetallkomponenten enthalten, wie Eisen (Fe), Kobalt (Co), Kupfer (Cu) oder Vanadium, die effizient dazu dienen können, NOx-Bestandteile in dem Abgas 122 in der Anwesenheit eines Reduktionsmittels, wie Ammoniak (NH3) umzuwandeln. Ein NH3-Reduktionsmittel kann von einer Fluidlieferung (Reduktionsmittellieferung) geliefert und in das Abgas 122 an einer Stelle stromaufwärts der SCR-Vorrichtung 128 eingespritzt werden. Das Reduktionsmittel kann in der Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer wässrigen Harnstofflösung vorliegen und kann mit Luft in der Einspritzeinrichtung gemischt sein, um die Dispersion des einspritzten Sprühnebels zu unterstützen.
  • Der Partikelfilter (PF) 130 kann stromabwärts der SCR-Vorrichtung 128 angeordnet sein. Der PF 130 dient dazu, das Abgas 122 von Kohlenstoff und anderen Partikeln zu filtern. Bei Ausführungsformen kann der PF 130 unter Verwendung eines keramischen Wandströmungsmonolithfilters aufgebaut sein, der in eine intumeszente bzw. quellende Matte oder einen anderen geeigneten Träger gewickelt ist, der sich bei Erwärmung ausdehnt, wobei der Filter gesichert und isoliert wird. Der Filter kann in eine Schale oder einen Kanister eingebaut sein, der beispielsweise aus rostfreiem Stahl besteht und der einen Einlass und einen Auslass in Fluidkommunikation mit Abgasleitungen besitzt. Der keramische Wandströmungsmonolithfilter kann eine Mehrzahl sich längserstreckender Durchgänge besitzen, die durch sich längserstreckende Wände definiert sind. Die Durchgänge weisen einen Untersatz von Einlassdurchgängen, die ein offenes Einlassende und ein geschlossenes Auslassende besitzen, und einen Untersatz von Auslassdurchgängen auf, die ein geschlossenes Einlassende und ein offenes Auslassende besitzen. Abgas 122, das in den Filter durch die Einlassenden der Einlassdurchgänge eintritt, wird durch benachbarte, sich längserstreckende Wände zu den Auslassdurchgängen getrieben. Durch diesen beispielhaften Wandströmungsmechanismus wird das Abgas 122 von Kohlenstoff (Ruß) und anderen Partikeln gefiltert. Die gefilterten Partikel werden an den sich längserstreckenden Wänden der Einlassdurchgänge abgeschieden und besitzen mit der Zeit die Wirkung der Erhöhung des Abgasgegendruckes, dem der Verbrennungsmotor 100 ausgesetzt ist. Die Ansammlung von Partikelmaterial in dem PF 130 wird periodisch gereinigt oder regeneriert, um den Gegendruck zu reduzieren. Es sei zu verstehen, dass der keramische Wandströmungsmonolithfilter lediglich beispielhafter Natur ist, und dass der PF 130 andere Filtervorrichtungen aufweisen kann, wie gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern, etc. Der OC 126, die SCR-Vorrichtung 128 und der PF 130 können jeweils eine gewählte Betriebstemperatur (auch als ”Anspring”-Temperatur bezeichnet) aufweisen, bei der die Vorrichtung effektiv und effizient Partikel entfernt oder das Abgas ändert. Beispielsweise besitzt die SCR-Vorrichtung 128 eine Betriebstemperatur für empfangenes Abgas, bei der die Vorrichtung NO zu NO2 bei oder oberhalb der gewählten Temperatur umwandelt. Zusätzlich kann der OC 126 dazu verwendet werden, Kohlenwasserstoff (”HC”) in einer exothermen Reaktion zu verbrennen, die dazu dient, Partikel zu verbrennen, um die angesammelten Partikel in dem PF 130 zu regenerieren. Die Auslösung der Regeneration des PF 130 erfolgt typischerweise bei einer gewählten Anspring- oder Betriebstemperatur, bei der die exotherme Reaktion zur Folge hat, dass die Temperatur des Abgases 122 die Anspringtemperatur erreicht.
  • Bei einem beispielhaften Verbrennungsmotor 100 steht das Steuermodul 110 in Signalkommunikation mit dem Turbolader 108, dem Ladeluftkühler 144, dem Kraftstoffsystem 164, den Sensoren 158 und 168 und dem Abgassystem 106, wobei das Steuermodul 110 derart konfiguriert ist, verschiedene Signaleingänge zu verwenden, um verschiedene Prozesse zu steuern. Bei Ausführungsformen ist das Steuermodul 110 derart konfiguriert, Signaleingänge von Sensoren 158 und 168 aufzunehmen, die Information aufweisen, wie Temperatur (Ansaugsystem, Abgassystem, Motorkühlmittel, Umgebung, etc.), Druck, Abgasdurchflüsse, Rußniveaus, NOx-Konzentrationen, Abgasbestandteile (chemische Zusammensetzung) und andere Parameter. Das Steuermodul 110 ist derart konfiguriert, gewählte Prozesse oder Betriebsabläufe auf Grundlage der erfassten Parameter auszuführen, wie ein Steuern eines Durchflusses von Kraftstoff 166 und/oder eines Durchflusses von Luft (komprimierte Luftladung 142) auf Grundlage einer Energie, die erforderlich ist, um eine gewünschte oder Zieltemperatur für das in den OC 126 eintretende Abgas 122 zu erzielen. Bei Ausführungsformen bestimmt der Controller 110 die erforderliche Energie auf Grundlage von Bestimmungen der Temperatur und des Durchflusses des Abgases 122. Der beispielhafte Sensor 158 ist nahe einem Einlass des OC 126 positioniert und kann einen oder mehrere Sensoren aufweisen, um Abgasparameter zu bestimmen, einschließlich Durchfluss und Temperatur. Die Abgastemperaturen und -durchflüsse können durch ein beliebiges geeignetes Verfahren bestimmt werden, wie Modellieren, Gleichungen und/oder Sensormessungen.
  • Bei Ausführungsformen behandeln der OC 126, die SCR-Vorrichtung 128 und der PF 130 Abgas (d. h. entfernen Partikel oder andern eine Abgasaufmachung) bei gewählten Temperaturen effektiver. Genauer behandelt das in die SCR-Vorrichtung 128 eintretende Abgas 122 das Abgas bei einer Temperatur effektiver, bei der die Oxidationskatalysatorverbindung an dem Substrat in der Lage ist, das NO zu NO2 in dem Abgas umzuwandeln. Bei einer Ausführungsform ermöglicht die Anordnung auch eine verbesserte Temperatursteuerung des Abgases 122, das in die SCR-Vorrichtung 128 und den PF 130 stromabwärts des OC 126 strömt, sowie eine verbesserte Leistungsfähigkeit dieser Komponenten. Demgemäß verbessern das gezeigte System und Verfahren eine Steuerung der Abgastemperatur an verschiedenen Stellen in dem Abgassystem 106, um eine Abgasbehandlung und einen Abgaswirkungsgrad zu verbessern. Es sei zu verstehen, dass die Anordnung der Abgassystemvorrichtungen variieren kann, wobei die Vorrichtungen den OC 126, die SCR-Vorrichtung 128 und dem PF 130 aufweisen. Zusätzlich können andere Vorrichtungen in dem System zusätzlich zu den gezeigten Vorrichtungen enthalten sein, während einige der gezeigten Abgasvorrichtungen bei einigen Ausführungsformen weggelassen sein können. Das beispielhafte Verfahren und System ermöglichen eine verbesserte Steuerung der Abgastemperatur für verschiedene Abgassystemkonfigurationen. Beispielsweise wird bei einigen Ausführungsformen das Verfahren dazu verwendet, zunächst die Abgastemperatur, die in den OC 126 eintritt, zu bestimmen. Bei anderen Ausführungsformen wird das Verfahren dazu verwendet, zunächst die Abgastemperatur, die in die SCR-Vorrichtung 128 eintritt, zu bestimmen, wobei das System nicht den OC 126 aufweist.
  • Bei einer Ausführungsform verwendet der Controller 110 die folgende zeitbasierte Gleichung, um die Energiemenge, die erforderlich ist, um die gewünschte oder Zieltemperatur zu erreichen, zu bestimmen
    Figure 00100001
    und E(t) = Energie, um die Zieltemperatur zu erreichen, m = Abgasmassendurchfluss, CP = spezifische Abgaswärme, Tctl = Zieltemperatur, Tact = gemessene Temperatur, R = Abgasmassendurchfluss X spezifische Abgaswärme, L = Masse der Komponenten, die Wärme absorbieren (d. h. Turboladergehäuse, Abgaskrümmer) X spezifische Wärme dieser Komponenten.
  • Der entsprechende Massendurchfluss für Luft und Kraftstoff für die bestimmte Energie wird durch die folgende Gleichung beschrieben
    Figure 00110001
    wobei m = Änderungsmassendurchfluss von Luft oder Kraftstoff ist, Cpair = spezifische Wärmekapazität von Luft, Tair = Umgebungslufttemperatur und LHVfuel = unterer Heizwert von Kraftstoff.
  • Bei einer Ausführungsform wird der Abgasdurchfluss durch eine Sensormessung bestimmt, während die Werte der spezifischen Wärme bekannte Werte sind. Bei einer Ausführungsform können die Werte der spezifischen Wärme unter Verwendung gemessener Werte zusätzlich zu bekannten Werten bestimmt werden. Die Temperaturwerte betreffen die gemessenen oder Zieltemperaturen an der gewünschten Stelle, wie nahe einem Einlass des OC 126. Die Umgebungslufttemperatur kann durch den Sensor 168 bestimmt werden, während der untere Heizwert von Kraftstoff ein bekannter Wert für Dieselkraftstoff ist.
  • Bei Ausführungsformen können die Änderungen des Massendurchflusses für Luft und/oder Kraftstoff auf Grundlage des Wirkungsgrads oder anderer Faktoren (d. h. Emissionen, etc.) ins Gleichgewicht gebracht oder zugeordnet werden. Beispielsweise können der Kraftstoffdurchfluss und der Luftdurchfluss jeweils geändert werden, um den effizientesten Gebrauch verfügbarer Energie in dem Motorsystem bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform kann die bereitzustellende Energie durch eine Änderung des Massendurchflusses für nur einen Parameter (d. h. nur eine Änderung des Luft- oder Kraftstoffmassenstroms) bereitgestellt werden. Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Bruchteil, wie eine Hälfte der Energie, die für die Zieltemperatur erforderlich ist, durch Luftmassendurchflusseinstellungen bereitgestellt, während die andere Hälfte durch Kraftstoffmassendurchflusseinstellungen bereitgestellt wird. Bei dem Beispiel wird der Zählerwert für jede Massenstromgleichung (”E(t)”) mit 0,5 multipliziert. Demgemäß kann der Prozentsatz der erforderlichen Energie, der durch Kraftstoff- und/oder Luftmassendurchfluss beigetragen werden soll, auf Grundlage eines oder mehrerer Faktoren eingestellt werden, einschließlich Energiebewahrung, Gleichgewicht und Wirkungsgrad. Die gezeigte Anordnung sieht ein flexibles System und Verfahren zum Ausgleich von Energiebeiträgen von Kraftstoff- und Luftströmungen vor, um eine gewünschte Temperatur an gewählten Stellen in dem Abgassystem zu erzielen. Die Anordnung ermöglicht einem Controller die Einstellung der Luft- oder Kraftstoffdurchflüsse, um die Abgastemperatur zu steuern, während auch Variationen in der Systemkonfiguration und in Komponenten berücksichtigt werden. Bei anderen Abgassystemausführungsformen wird eine intensive Testung und Kalibrierung verwendet, um Daten bereitzustellen, die dazu verwendet werden, Durchflüsse zu Abgastemperaturen zuzuordnen. Änderungen an Systemkomponenten oder Konfigurationen können zu zeitaufwändigen langen Tests zur Datensammlung führen. Somit sieht die Ausführungsform nicht die Flexibilität für die Abgastemperatursteuerung über verschiedene Anwendungen (d. h. verschiedene Fahrzeuge) oder während Änderungen an dem Abgassystem vor.
  • 2 ist ein Diagramm 200 eines beispielhaften Verfahrens und Systems zur Bestimmung der Energiemenge, die erforderlich ist, um eine gewünschte Temperatur an einer gewählten Stelle in einem Abgassystem zu erzielen. Bei einer Ausführungsform wird das Verfahren dazu verwendet, Energie zu bestimmen, die erforderlich ist, um eine gewünschte Abgastemperatur zu erzielen, die von dem OC 126 aufgenommen wird (1). Bei Block 202 wird ein Durchfluss für das Abgas 122, das durch das Abgassystem empfangen wird, bestimmt. Der Durchfluss kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren bestimmt werden, wie eine Messung durch den Sensor 158 nahe einem Einlass des OC 126. Bei Block 204 wird eine Abgastemperatur an der gewählten Stelle, wie nahe dem Einlass des OC 126, durch ein geeignetes Verfahren bestimmt, wie eine Messung durch Sensor 158. Bei Block 206 wird eine spezifische Wärme für das Abgas 122 bestimmt. Die spezifische Wärme kann ein bekannter Wert auf Grundlage von Werten in einer Nachschlagetabelle sein. Die Bestimmung der spezifischen Wärme kann auch Messungen von Abgasbestandteilen verwenden, um die spezifische Wärme zu bestimmen.
  • Bei Block 208 wird die Energiemenge, die erforderlich ist, um die gewünschte (oder Ziel-)Temperatur für das Abgas 122 an einer gewählten Stelle zu erzielen, bestimmt. Die Energie kann auf Grundlage einer Gleichung mit bekannten Eingängen und gemessenen Eingängen bestimmt werden, wie die Gleichung, die oben diskutiert ist. Bei Block 210 wird die bestimmte Energiemenge verwendet, um entsprechende Einstellungen des Luftmassendurchflusses und/oder Kraftstoffmassendurchflusses zu bestimmen. Die bereitzustellende Energiemenge kann zwischen Änderungen des Luftmassendurchflusses und/oder Kraftstoffmassendurchflusses auf Grundlage verschiedener Faktoren, wie Wirkungsgrad oder verfügbarem/r Kraftstoff/Luft, aufgeteilt oder in Gleichgewicht gebracht werden. Bei Block 212 wird eine Anweisung gesendet, um den Luftdurchfluss zu steuern, wobei die Anweisung bewirkt, dass die Änderung des Luftmassendurchflusses, wie bei Block 210 bestimmt ist, die erforderliche Energie bereitstellt. Die Anweisung kann ein Signal sein, um eine Strömungssteuervorrichtung in einem Luftströmungskreislauf zu steuern. Bei Block 214 wird eine Anweisung gesendet, um den Kraftstoffdurchfluss zu steuern, wobei die Anweisung bewirkt, dass die Änderung des Kraftstoffmassendurchflusses, wie bei Block 210 bestimmt ist, die erforderliche Energie bereitstellt. Bei einer Ausführungsform kann die Anweisung ein Signal sein, um eine Strömungssteuervorrichtung in einem Kraftstoffsystem 164 zu steuern.
  • Während die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, sei dem Fachmann zu verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt und Äquivalente gegen Elemente derselben ohne Abweichung von dem Schutzumfang der Erfindung ersetzt werden können. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang davon abzuweichen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen, die offenbart sind, beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umschließt, die in den Schutzumfang der Anmeldung fallen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern einer Abgastemperatur in einem Abgassystem, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen eines Durchflusses eines Abgases, das von dem Abgassystem aufgenommen wird; Bestimmen einer Temperatur des Abgases; Bestimmen einer spezifischen Wärme für das Abgas; Bestimmen einer Energiemenge, die erforderlich ist, um eine gewünschte Temperatur für das in eine Abgasvorrichtung eintretende Abgas zu erzielen, wobei die Energiemenge auf dem bestimmten Durchfluss, der Temperatur und der spezifischen Wärme für das Abgas basiert; und Kommunizieren eines Signals, um einen Kraftstoffdurchfluss und/oder einen Luftdurchfluss auf Grundlage der bestimmten Energiemenge zu steuern.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Durchflusses des Abgases ein Messen des Durchflusses umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Temperatur des Abgases ein Messen der Temperatur umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gewünschte Temperatur eine Temperatur umfasst, bei der der Oxidationskatalysator effektiv Partikel entfernt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kommunizieren des Signals ein Kommunizieren eines ersten Signals, um den Kraftstoffdurchfluss zu steuern, und ein Kommunizieren eines zweiten Signals umfasst, um den Luftdurchfluss zu steuern, um den Kraftstoffdurchfluss und den Luftdurchfluss in Ausgleich zu bringen, um einen effizienten Zusatz von Energie bereitzustellen.
  6. System zum Steuern einer Abgastemperatur, wobei das System umfasst: eine Leitung, die derart konfiguriert ist, ein Abgas von einem Turbolader aufzunehmen, wobei das Abgas bei einem Durchfluss strömt; einen Temperatursensor, der derart konfiguriert ist, eine Temperatur des Abgases zu bestimmen; einen Controller, der derart konfiguriert ist, eine Energiemenge zu bestimmen, die erforderlich ist, um eine gewünschte Temperatur für das in eine Abgasvorrichtung eintretende Abgas zu erzielen, wobei die Energiemenge auf dem Durchfluss, der Temperatur und der spezifischen Wärme für das Abgas basiert; und ein erstes Ventil, das derart konfiguriert ist, ein Signal von dem Controller zu empfangen und einen Kraftstoffdurchfluss und/oder einen Luftdurchfluss auf Grundlage der bestimmten Energiemenge zu steuern.
  7. System nach Anspruch 6, mit einem Durchflusssensor, der derart konfiguriert ist, den Durchfluss des Abgases zu bestimmen.
  8. System nach Anspruch 6, wobei die Abgasvorrichtung einen Oxidationskatalysator umfasst.
  9. System nach Anspruch 8, wobei die gewünschte Temperatur eine Temperatur umfasst, bei der der Oxidationskatalysator effektiv Partikel in einem Partikelfilter verbrennt.
  10. System nach Anspruch 8, mit einem zweiten Ventil, das derart konfiguriert ist, den Luftdurchfluss zu steuern, wobei das erste Ventil derart konfiguriert ist, den Kraftstoffdurchfluss zu steuern, und wobei der Controller derart konfiguriert ist, Signale zu kommunizieren, um das erste und zweite Ventil zu steuern, wobei der Kraftstoffdurchfluss und der Luftdurchfluss in Ausgleich stehen, um einen effizienten Zusatz von Energie bereitzustellen.
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