DE102013107999A1

DE102013107999A1 - Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013107999A1
Application number: DE102013107999.7A
Authority: DE
Inventors: Eric Matthew Kurtz
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2014-01-30
Also published as: CN103573445A; US9003776B2; CN103573445B; US20140026539A1; RU2013135507A; RU2586417C2

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Regenerieren einer Nachbehandlungsvorrichtung offenbart. Bei einem Beispiel wird die Möglichkeit des Einleitens von Kraftstoff in das Öl während der Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung verringert. Die Verfahren und Systeme können den Motorverschleiß verringern und die Motoremissionen verbessern.

Description

HINTERGRUND/ZUSAMMENFASSUNG
Dieselmotoren haben, verglichen mit anderen Verbrennungskraftmaschinen, einen verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad. Mit dem höheren Motorwirkungsgrad sind niedrigere Motor-Abgastemperaturen verbunden. Niedrigere Abgastemperaturen können das Regenerieren von Nachbehandlungsvorrichtungen schwieriger machen, weil Nachbehandlungsvorrichtungen häufig bei höheren Temperaturen zu regenerieren beginnen. Ein Weg zum Erzeugen von höheren Temperaturen in einer Abgasanlage ist es, Kraftstoff spät in einem Zylinderzyklus (z. B. während eines Ausstoßtaktes) einzuspritzen, so dass der Kraftstoff in der Abgasanlage oxidieren kann, wodurch die Abgasanlagentemperatur gesteigert wird. Wenn jedoch flüssiger Kraftstoff in einem Ausstoßtakt eingespritzt wird, kann ein gewisser Anteil des eingespritzten Kraftstoffs in flüssiger Form auf die Zylinderwände auftreffen. Kraftstoff, der in flüssiger Form auf Zylinderwände auftrifft, kann den Ölfilm auf der Zylinderwand zersetzen und den Zylinderwandverschleiß steigern. Ferner kann flüssiger Kraftstoff in das Motor-Kurbelgehäuse eindringen und das Motoröl verdünnen. Demzufolge kann es wünschenswert sein, die Menge an eingespritztem flüssigen Kraftstoff, der die Zylinderwände während des Einspritzens erreicht, zu verringern.
In der Europäischen Patentanmeldung EP 1,798,404 A1 wird ein Verfahren zum Regenerieren einer Nachbehandlungsvorrichtung über eine Nacheinspritzungssteuerung beschrieben. Das Verfahren schätzt eine Kraftstoffnebel-Zerfallslänge auf der Grundlage eines Differenzdrucks zwischen einem Inneren und einem Äußeren einer Einspritzdüse ab. Das Verfahren stellt die Kraftstoff-Einspritzzeit so ein, dass die Kraftstoffnebel-Zerfallslänge geringer ist als ein Abstand S zu einer Zylinderwand. Jedoch kann es sein, dass die über eine Druckdifferenz bestimmte Kraftstoffnebel-Zerfallslänge nicht so genau ist, wie es erwünscht ist. Demzufolge kann unter einigen Bedingungen doch Kraftstoffnebel auf Zylinderwände auftreffen.
Der Erfinder des Vorliegenden hat die oben erwähnten Nachteile erkannt und hat ein Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung entwickelt, das Folgendes umfasst: Durchführen einer Verbrennung in einem Zylinder eines Motors während eines Zylinderzyklus, Einspritzen einer Menge an Kraftstoff in einem Kraftstoff-Einspritzimpuls nach einem Verbrennungsereignis in dem Zylinder und vor dem Schließen des Auslassventils während des Zylinderzyklus, wobei die Menge an Kraftstoff in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls für eine Dichte eines Gasgemischs in dem Zylinder eingestellt wird, und Regenerieren einer Nachbehandlungsvorrichtung über die Menge an Kraftstoff.
Durch das Einstellen der Nacheinspritzungskraftstoffmenge als Reaktion auf die Zylindergemischdichte kann es möglich sein, eine Menge an eingespritztem Kraftstoff, der in flüssiger Form auf eine Zylinderwand auftrifft, besser abzuschätzen, so dass der zum Regenerieren der Nachbehandlungsvorrichtung eingespritzte Kraftstoff weniger als die Menge, die beim Einspritzen in flüssiger Form auf die Zylinderwand auftrifft, beträgt. Im Einzelnen kann eine Schätzung der Kraftstoffnebel-Durchdringung verbessert werden durch eine Berücksichtigung von Zylinderdichte und -temperatur. Zylindergemischdichte und -temperatur gewährleisten eine genauere Schätzung der Kraftstoffnebel-Durchdringung als Zylinderdruck oder Einspritzdruckdifferenz, weil Zylindergemischdichte und -temperatur sowohl Kraftstoffverdampfung als auch Impulsübertragung berücksichtigen.
Außerdem hat der Erfinder ebenfalls festgestellt, dass der volumetrische Zylinderwirkungsgrad ein anderer Parameter ist, der berücksichtigt werden kann, um die Schätzungen der Kraftstoffnebel-Durchdringung zu verbessern. Der volumetrische Zylinderwirkungsgrad kann sowohl die Temperatur von Gasen in einem Zylinder als auch Anteile von Luft und restlichem Abgas, die ein Zylindergemisch ausmachen, beeinflussen. Auf diese Weise kann der volumetrische Zylinderwirkungsgrad die Dichte und die Temperatur innerhalb des Zylinders zum Zeitpunkt der Einspritzung beeinflussen. Demzufolge kann, durch eine Berücksichtigung der Zylindergemischdichte, des volumetrischen Zylinderwirkungsgrades und der Temperatur, die Zeitsteuerung der Nacheinspritzungskraftstoffmenge verbessert werden, so dass sich der Kraftstoffnebel einer Zylinderwand enger annähert, doch nicht in flüssiger Form auf die Zylinderwand auftrifft. Im Ergebnis können größere Mengen an Kraftstoff in einen Zylinder eingespritzt werden, ohne dass Kraftstoff in flüssiger Form auf Zylinderwände auftrifft.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bereitstellen. Im Einzelnen kann die Herangehensweise die Motorzersetzung verringern. Ferner kann die vorliegende Herangehensweise durch das Verringern der Motorölverdünnung die Motoremissionen verringern. Weiterhin kann die Herangehensweise ohne kostenaufwändige Zylindersensoren angewendet werden. Außerdem kann die Herangehensweise ein Motoröl-Wechselintervall steigern und/oder einen kleineren Ölsumpf, der weniger Öl enthält, ermöglichen.
Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden leicht offensichtlich aus der folgenden Ausführlichen Beschreibung, betrachtet allein oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
Es sollte sich verstehen, dass die Kurzdarstellung oben bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie ist nicht dafür bestimmt, Schlüssel- oder Wesensmerkmale des beanspruchten Gegenstandes zu identifizieren, dessen Rahmen eindeutig durch die Ansprüche, die der ausführlichen Beschreibung folgen, definiert wird. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen begrenzt, die beliebige oben oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angegebene Nachteile lösen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt eine schematische Abbildung eines Motors,
2 zeigt eine beispielhafte Kraftstoffnebel-Durchdringungslänge,
3A bis 3B zeigen Beispieldiagramme dessen, wie Zylindergemischdichte und -temperatur die Kraftstoffnebel-Durchdringungslänge beeinflussen können, und
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Regenerieren einer Nachbehandlungsvorrichtung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren einer Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung. 1 zeigt ein Beispiel eines aufgeladenen Dieselmotors, wobei das Verfahren von 4 die Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung über das Steuern der Nachverbrennungskraftstoffeinspritzung einleitet. 2 zeigt eine beispielhafte Kraftstoffnebel-Durchdringungslänge, die eine Grundlage für eine Menge an Kraftstoff, der eingespritzt werden kann um die Regeneration der Nachbehandlungsvorrichtung einzuleiten, bereitstellt. 3A bis 3B illustrieren, wie Zylindergemischdichte und -druck die Kraftstoffnebel-Durchdringungslänge beeinflussen können. Schließlich ist 4 ein beispielhaftes Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Verbrennungskraftmaschine 10, die mehrere Zylinder umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt wird, durch ein elektronisches Motorsteuergerät 12 gesteuert. Der Motor 10 schließt eine Verbrennungskammer 30 und Zylinderwände 32 ein, wobei ein Kolben 36 darin angeordnet und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Die Verbrennungskammer 30 wird über ein jeweiliges Einlassventil 52 beziehungsweise Auslassventil 54 in Verbindung mit einem Einlasskrümmer 44 und einem Auslasskrümmer 48 stehend gezeigt. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden.
Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 66 wird so angeordnet gezeigt, dass sie Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 30 einspritzt, was den Fachleuten als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 66 liefert Kraftstoff im Verhältnis zu der Impulsbreite eines Signals von dem Steuergerät 12. Der Kraftstoff wird der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 66 durch eine Kraftstoffanlage (nicht gezeigt) geliefert, die einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe, einen Kraftstoffzuteiler (nicht gezeigt) einschließt. Der durch die Kraftstoffanlage gelieferte Kraftstoffdruck kann durch das Verändern eines Positionsventils eingestellt werden, das den Durchfluss zu einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) reguliert. Außerdem kann für eine Kraftstoffregelung ein Dosierventil in oder nahe dem Kraftstoffzuteiler angeordnet sein. Ein Pumpendosierventil kann ebenfalls den Kraftstoffdurchfluss zu der Kraftstoffpumpe regulieren, wodurch der zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe gepumpte Kraftstoff verringert wird.
Der Einlasskrümmer 44 wird in Verbindung mit einer wahlweisen elektronischen Drossel 62 stehend gezeigt, die eine Position einer Drosselplatte 64 einstellt, um einen Luftstrom von einer Einlassaufladekammer 46 zu steuern. Ein Verdichter 162 zieht Luft von einem Lufteinlass 42, um die Aufladekammer 46 zu versorgen. Abgase drehen eine Turbine 164, die über eine Welle 161 an den Verdichter 162 gekoppelt ist. Bei einigen Beispielen kann ein Ladeluftkühler bereitgestellt werden. Die Verdichterdrehzahl kann über das Einstellen einer Position einer variierbaren Schaufelsteuerung 72 oder durch ein Verdichterumgehungsventil 158 eingestellt werden. Bei alternativen Beispielen kann ein Ladedruck-Regelventil 74 die variierbare Schaufelsteuerung 72 ersetzen oder zusätzlich zu derselben verwendet werden. Die variierbare Schaufelsteuerung 72 stellt eine Position von Turbinenschaufeln mit variierbarer Geometrie ein. Die Abgase können durch die Turbine 164 hindurchgehen, wobei sie wenig Energie zum Drehen der Turbine 164 zuführen, wenn sich die Schaufeln in einer offenen Stellung befinden. Die Abgase können durch die Turbine 164 hindurchgehen und eine gesteigerte Kraft auf die Turbine 164 ausüben, wenn sich die Schaufeln in einer geschlossenen Stellung befinden. Alternativ dazu ermöglicht das Ladedruck-Regelventil 74, dass die Abgase um die Turbine 164 herum strömen, um so das Ausmaß der der Turbine zugeführten Energie zu verringern. Das Verdichterumgehungsventil 158 ermöglicht, dass verdichtete Luft aus dem Auslass des Verdichters 162 zu dem Einlass des Verdichters 162 zurückgeführt wird. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad des Verdichters 162 verringert werden, um so den Durchfluss des Verdichters 162 zu beeinflussen und den Einlasskrümmerdruck zu verringern.
Die Verbrennung wird in der Verbrennungskammer 30 eingeleitet, wenn der Kraftstoff ohne einen äußerlich bereitgestellten Funken zündet, wenn sich der Kolben 36 im Verdichtungstakt dem oberen Totpunkt annähert. Bei einigen Beispielen kann ein UEGO-Sensor 126 stromaufwärts von einer Emissionsvorrichtung 70 an den Auslasskrümmer 48 gekoppelt sein. Bei anderen Beispielen kann der UEGO-Sensor stromabwärts von einer oder mehreren Abgas-Nachbehandlungsvorrichtungen angeordnet sein. Ferner kann bei einigen Beispielen der UEGO-Sensor durch einen NOx-Sensor, der sowohl NOx- als auch Sauerstoff-Messfühler aufweist, ersetzt werden.
Bei niedrigeren Motortemperaturen kann eine Glühkerze 68 Elektroenergie in Wärmeenergie umwandeln, um so eine Temperatur in der Verbrennungskammer 30 zu erhöhen. Durch das Erhöhen der Temperatur der Verbrennungskammer 30 kann es leichter sein, ein Zylinder-Kraftstoff-Luft-Gemisch über Verdichtung zu zünden.
Die Emissionsvorrichtung 70 kann bei einem Beispiel einen Partikelfilter und Katalysatorblocks einschließen. Bei einem anderen Beispiel können mehrere Emissionsregelungsvorrichtungen, jede mit mehreren Blocks, verwendet werden. Die Emissionsvorrichtung 70 kann bei einem Beispiel einen Oxidationskatalysator einschließen. Bei anderen Beispielen kann die Emissionsvorrichtung einen NOx-Speicherkatalysator oder eine selektive katalytische Reduktion (SCR) und/oder einen Diesel-Partikelfilter (DPF) einschließen.
Es kann eine Abgasrückführung (AGR) über ein AGR-Ventil 80 für den Motor bereitgestellt werden. Das AGR-Ventil 80 ist ein Dreiwegeventil, das schließt oder ermöglicht, dass Abgas von stromabwärts von der Emissionsvorrichtung 70 zu einer Position in der Motor-Luftansauganlage stromaufwärts von dem Verdichter 162 strömt. Bei alternativen Beispielen kann die AGR von stromaufwärts von der Turbine 164 zu dem Einlasskrümmer 44 strömen. Die AGR kann einen AGR-Kühler 85 umgehen, oder alternativ dazu kann die AGR über ein Hindurchgehen durch den AGR-Kühler 85 gekühlt werden. Bei anderen Beispielen können eine Hochdruck- und eine Niederdruck-AGR-Anlage bereitgestellt werden.
Das Steuergerät 12 wird in 1 als ein herkömmlicher Mikrorechner gezeigt, der Folgendes einschließt: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabeports 104, einen Festspeicher 106, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen batteriestromgestützten Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Es wird gezeigt, dass das Steuergerät 12, zusätzlich zu diesen zuvor erörterten Signalen, verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfängt, die Folgendes einschließen: die Motor-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem an eine Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112, einen Positionssensor 134, der an ein Gaspedal 130 gekoppelt ist, um eine durch einen Fuß 132 eingestellte Gaspedalposition abzufühlen, eine Messung des Motor-Krümmerdrucks (MAP) von einem an den Einlasskrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 121, einen Ladedruck von einem Drucksensor 122, eine Abgas-Sauerstoffkonzentration von einem Sauerstoffsensor 126, einen Motor-Positionssensor von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Position einer Kurbelwelle 40 abtastet, eine Messung der in den Motor eintretenden Luftmasse von einem Sensor 120 (z. B. einem Hitzdraht-Luftdurchflussmessgerät) und eine Messung der Drosselstellung von einem Sensor 58. Der barometrische Druck und der Abgasdruck können ebenfalls abgefühlt (Sensor nicht gezeigt) oder zum Verarbeiten durch das Steuergerät 12 abgeleitet werden. In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motor-Positionssensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen in gleichem Abstand, woraus die Motordrehzahl (U/min) bestimmt werden kann.
Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder innerhalb des Motors 10 typischerweise einen Viertaktzyklus: Der Zyklus schließt den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Ausdehnungstakt und den Ausstoßtakt ein. Während des Ansaugtakts schließt im Allgemeinen das Auslassventil 54 und das Einlassventil 52 öffnet. Luft wird über den Einlasskrümmer 44 in die Verbrennungskammer 30 eingeleitet, und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um so das Volumen innerhalb der Verbrennungskammer 30 zu steigern. Die Stellung, an der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Hubs befindet (d. h., wenn die Verbrennungskammer 30 ihr größtes Volumen hat), wird typischerweise durch die Fachleute als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderkopf hin, um so die Luft innerhalb der Verbrennungskammer 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Hubs und dem Zylinderkopf am nächsten befindet (d. h., wenn die Verbrennungskammer 30 ihr kleinstes Volumen hat), wird typischerweise durch die Fachleute als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. In einem Vorgang, der im Folgenden als Einspritzung bezeichnet wird, wird Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingeleitet. Bei einigen Beispielen kann während eines einzigen Zylinderzyklus mehrere Male Kraftstoff in einen Zylinder eingespritzt werden. In einem Vorgang, der im Folgenden als Zündung bezeichnet wird, wird der eingespritzte Kraftstoff durch Verdichtungszündung gezündet, was zu einer Verbrennung führt. Während des Ausdehnungstakts schieben die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zurück zum UT. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der sich drehenden Welle um. Schließlich öffnet, während des Ausstoßtakts, das Auslassventil 54, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zu dem Auslasskrümmer 48 freizusetzen, und der Kolben kehrt zum OT zurück. Zu bemerken ist, dass das Obige nur als ein Beispiel gezeigt wird, und dass die Öffnungs- und/oder Schließzeiten des Einlass- und des Auslassventils variieren können, wie beispielsweise, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele zu gewährleisten. Ferner kann bei einigen Beispielen an Stelle eines Viertaktzyklus ein Zweitaktzyklus verwendet werden.
Folglich sorgt das System von 1 für einen Motor, der einen Zylinder und eine Abgasanlage einschließt, eine Nachbehandlungsvorrichtung in einer Abgasanlage, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die dem Zylinder Kraftstoff zuführt, und ein Steuergerät, das Anweisungen einschließt, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um eine Nachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren, wobei das Steuergerät zusätzliche Anweisungen einschließt, um eine Menge an Kraftstoff, der dem Zylinder über die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zugeführt wird, als Reaktion auf den volumetrischen Wirkungsgrad des Zylinders und eine Temperatur des Gases in dem Zylinder nach einem Verbrennungsereignis in dem Zylinder während eines gegenwärtigen Zyklus des Zylinders, die Menge an Kraftstoff, die nach dem Verbrennungsereignis und vor dem Schließen eines Auslassventils des Zylinders während eines Zyklus des Zylinders eingespritzt wird, einzustellen.
Das System von 1 schließt ein, dass die Menge an eingespritztem Kraftstoff geringer ist als eine Menge an eingespritztem Kraftstoff, die zu einem Auftreffen von flüssigem Kraftstoff auf die Zylinderwand führt. Das Motorsystem schließt ferner zusätzliche Steuergerätanweisungen ein, um mehrere Kraftstoffeinspritzungen nach dem Verbrennungsereignis und vor dem Schließen des Auslassventils bereitzustellen. Das Motorsystem schließt ferner zusätzliche Steuergerätanweisungen ein, um Kraftstoff in einen zweiten Zylinder nach einem Verbrennungsereignis in dem zweiten Zylinder während eines gegenwärtigen Zylinderzyklus des zweiten Zylinders und als Reaktion auf den volumetrischen Wirkungsgrad des zweiten Zylinders einzuspritzen. Das Motorsystem schließt ferner das gleichmäßige Verteilen eines Rückstandes einer Nacheinspritzungskraftstoffmenge für einen Zylinderzyklus zwischen einer maximalen Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen, die nach der Verbrennung in dem Zylinder und von dem Schließen des Auslassventils in dem Zylinder auftreten, ein.
Unter Bezugnahme auf 2 wird nun eine beispielhafte Kraftstoffnebel-Durchdringungslänge gezeigt. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 216 stellt Kraftstoff für die Verbrennungskammer 30 in der Form eines Nebels bereit, der eine obere Nebelkegelbegrenzung 210, eine Nebelkegelmittellinie 211 und eine untere Nebelkegelbegrenzung 214 aufweist. Der Abstand zwischen der Düse 216 und einer Zylinderwand 230 über die Nebelkegelmittellinie 211 wird durch L1 angegeben. Der Abstand L1 ist die Strecke der größten Kraftstoffnebel-Durchdringung in den Zylinder. Folglich ist der Abstand L1 eine Strecke, die bestimmt, wie weit es der Kraftstoffnebeldurchdringung ermöglicht wird zu gehen, bevor der Kraftstoff auf die Zylinderwand auftrifft. Demzufolge wird die Kraftstoffdurchdringungslänge über das Steuern der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung in der Zeit auf eine Strecke, die geringer ist als L1, eingestellt.
Unter Bezugnahme auf 3A zeigt diese nun ein Diagramm einer Beziehung zwischen der Flüssigkraftstoffdurchdringung und der Zylindertemperatur für eine Einspritzungsumgebung mit konstanter Dichte. Die X-Achse stellt die Zylindergemischtemperatur dar, und die Y-Achse stellt die Flüssigkraftstoffdurchdringungslänge oder -strecke dar. Es kann beobachtet werden, dass die Flüssigkraftstoffdurchdringung mit einer zunehmenden Einspritzungsumgebungstemperatur (d. h., einer zunehmenden Zylindertemperatur) abnimmt.
3B zeigt ein Diagramm der Kraftstoffnebelflüssigkeitsdurchdringung gegenüber der Kraftstoffdichte bei einer konstanten Temperatur. Die X-Achse stellt die Zylindergemischdichte dar, und die Y-Achse stellt die Kraftstoffnebelflüssigkeitsdurchdringung dar. Das Diagramm zeigt, dass die Kraftstoffnebelflüssigkeitsdurchdringung mit einer abnehmenden Zylinderdichte zunimmt. Daher kann, unter konstanten Temperaturbedingungen, falls sich die Zylindergemischdichte auf einem höheren Niveau befindet, die Kraftstoffnebelflüssigkeit nicht so weit in den Zylinder eindringen, als wenn die Zylinderdichte niedriger ist. Demzufolge kann bei höheren Zylinderdichten die Kraftstoffeinspritzung in der Zeit gesteigert werden, so dass mehr Kraftstoff eingespritzt werden kann, ohne auf die Zylinderwände zu treffen. Folglich zeigen 3A bis 3B, dass die Zylinderdichte und -temperatur zum Bestimmen der Kraftstoffnebel-Durchdringungsstrecke verwendbar sind.
Unter Bezugnahme auf 4 zeigt diese nun ein beispielhaftes Verfahren zum Regenerieren einer Nachbehandlungsvorrichtung, während die Möglichkeit von Kraftstoff im Öl verringert wird. Das Verfahren von 4 wird in Bezug auf einen einzelnen Zylinder beschrieben, aber es kann auf alle Motorzylinder angewendet werden. Das Verfahren von 4 kann als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher des in 1 gezeigten Steuergeräts 12 gespeichert sein. Ferner kann das Verfahren von 4 die in 3 gezeigte Betriebsabfolge bereitstellen.
Bei Schritt 401 beurteilt das Verfahren 400, ob eine Regeneration einer Nachbehandlungsvorrichtung erwünscht ist oder nicht. Bei einem Beispiel ist die Nachbehandlungsvorrichtung ein Diesel-Partikelfilter (DPF). Bei einem anderen Beispiel ist die Nachbehandlungsvorrichtung ein LNT. Bei dem Beispiel, bei dem die Nachbehandlungsvorrichtung ein DPF ist, kann das Verfahren 400 urteilen, dass eine DPF-Regeneration erwünscht ist, wenn ein Druckabfall über den DPF größer ist als ein Schwellenwert. Falls das Verfahren 400 urteilt, dass es wünschenswert ist, den DPF zu regenerieren, ist die Antwort ja, und das Verfahren 400 schreitet fort zu 402. Anderenfalls ist die Antwort nein, und das Verfahren 400 schreitet fort zu Ausgang.
Bei 402 spritzt das Verfahren 400 einen Kraftstoffeinspritzungshauptimpuls ein und verbrennt ihn. Der Kraftstoffeinspritzungshauptimpuls kann während eines Verdichtungstakts des Zylinders oder sowohl während des Verdichtungs- als auch während des Ausdehnungstakts in den Zylinder eingespritzt werden. Ferner gehen bei einigen Beispielen Piloteinspritzungen der Haupteinspritzung voran. Die Haupteinspritzung kann während des Verdichtungstakts, des Ausdehnungstakts oder sowohl während des Verdichtungs- als auch während des Ausdehnungstakts erfolgen. Fernerhin können bei einigen Beispielen eine oder mehrere Einspritzungen, die an der Verbrennung in dem Zylinder während eines Zylinderzyklus beteiligt sind, nach der Kraftstoffeinspritzungshauptmenge eingespritzt werden. Diese Einspritzungen können als Verbrennungsnacheinspritzungen beschrieben werden.
Bei 404 bestimmt das Verfahren 400 eine Nacheinspritzungskraftstoffmenge. Die Nacheinspritzungskraftstoffmenge ist eine Kraftstoffmenge, die in mg/Takt oder ähnlichen Einheiten definiert wird. Eine Nacheinspritzungskraftstoffmenge ist eine Menge an Kraftstoff, die in einen einzelnen Zylinder eingespritzt wird, und der der Nachbehandlungsvorrichtung zugeführte Kraftstoff kann in einen oder mehrere Zylinder eingespritzt werden. Der Kraftstoff kann in jeden Zylinder einer Gruppe von Zylindern während eines Zeitraums nach der Verbrennung in dem Zylinder und vor dem Schließen des Auslassventils des Zylinders eingespritzt werden.
Bei einem Beispiel ist die Nacheinspritzungskraftstoffmenge eine Menge an Kraftstoff, die in einen Zylinder nach einem Verbrennungsereignis in dem Zylinder und vor dem Öffnen der Einlassventile des Zylinders eingespritzt wird. Die Nacheinspritzungskraftstoffmenge oder -quantität wird über eine Tabelle von empirisch bestimmten Werten bestimmt, die auf der Grundlage von Motordrehzahl und -last indiziert werden. Außerdem kann der nach der Verbrennung eingespritzte Kraftstoff als Reaktion auf eine Temperatur der Nachbehandlungsvorrichtung eingespritzt werden derart, dass die Kraftstoffeinspritzmenge so eingestellt wird, dass die Temperatur der Nachbehandlungsvorrichtung gesteigert oder vermindert wird. Das Verfahren 400 schreitet fort zu 406, nachdem die gewünschte Nacheinspritzungskraftstoffmenge bestimmt ist.
Bei 406 bestimmt das Verfahren 400 die Masse in einem Zylinder, der eine Nacheinspritzungskraftstoffmenge erhält, zu dem Zeitpunkt, da der Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt wird. Bei einem Beispiel wird die Masse im Zylinder als eine Funktion des Luftmassenstroms in den Zylinder, der Zylinder-AGR-Menge, der Motordrehzahl, des Abgasdrucks, des volumetrischen Wirkungsgrades und einer Menge an Kraftstoff, die vor der Verbrennung in dem Zylinder während eines Zyklus des Zylinders in den Zylinder eingespritzt wurde (z. B. des vor der Nacheinspritzung eingespritzten Kraftstoffs) bestimmt. Im Einzelnen wird eine Luftmasse in dem Zylinder von einem Luftmassenstromsensor bestimmt, die Zylinder-AGR-Masse wird von einer Lufteinlass-Sauerstoffkonzentration, einer Auslass-Sauerstoffkonzentration, einem Einlasskrümmerdruck, einer Einlasskrümmertemperatur, einer Motordrehzahl und einem Luftmassenstrom in den Motor bestimmt. Bei einem Beispiel wird die AGR-Masse nach der folgenden Gleichung bestimmt:
wobei O_2,int die Einlass-Sauerstoffkonzentration ist, O_2,exh die Auslass-Sauerstoffkonzentration ist und 20,95 eine Näherung des Sauerstoffprozentsatzes in Luft ist. Bei einem anderen Beispiel kann die AGR-Masse nach der folgenden Gleichung bestimmt werden:
wobei m_air die Masse der in den Motor eintretenden Luft ist, R eine Gaskonstante ist, T_man die Einlasskrümmertemperatur ist, P_man der Auslasskrümmerdruck ist, N die Motordrehzahl ist, V_displ der Motorhubraum ist und η_vol der volumetrische Wirkungsgrad ist.
Der Massenanteil in dem Zylinder, der auf eingespritzten Kraftstoff zurückzuführen ist, beruht auf der Masse an Kraftstoff, die vor dem Nacheinspritzungskraftstoff eingespritzt wird. Die Menge an Kraftstoff, der vor dem nacheingespritzten Kraftstoff eingespritzt wird, kann aus einer Kraftstoffeinspritzungswunschmenge zur Verbrennung bestimmt werden.
Die Masse in dem Zylinder wird ferner als Reaktion auf den volumetrischen Motorwirkungsgrad eingestellt. Bei einem Beispiel wird der volumetrische Motorwirkungsgrad auf der Grundlage von empirischen Daten abgeschätzt, die in Tabellen oder Funktionen im Steuergerätespeicher gespeichert sind. Die volumetrischen Wirkungsgraddaten können auf der Grundlage von Motordrehzahl, Motorlast und Motorventilsteuerung indiziert werden. Alternativ dazu kann der volumetrische Wirkungsgrad auf der Grundlage eines abgetasteten oder abgeleiteten Abgasdrucks eingestellt werden. Die Zylinderdichte wird auf der Grundlage des bestimmten volumetrischen Motorwirkungsgrades eingestellt. Falls zum Beispiel festgestellt wird, dass der volumetrische Motorwirkungsgrad verringert wird, kann festgestellt werden, dass sich der zusätzliche Rückstand in den Zylindern befindet, wodurch die Zylindertemperatur gesteigert und/oder die Zylindergemischdichte vermindert wird. Der volumetrische Wirkungsgrad stellt die Masse von Rückständen (z. B. innere AGR) in dem Zylinder ein, und danach werden die Kraftstoffmasse, die Luftmasse und die äußere AGR-Masse miteinander summiert, um die Masse des Zylindergemischs zu bestimmen. Das Verfahren 400 schreitet nach dem Bestimmen der Masse im Zylinder fort zu 408.
Der obige Zylindermassen-Bestimmungsvorgang gilt, falls die Kraftstoffeinspritzung vor der Auslassventilöffnung erfolgt. Falls die Kraftstoffeinspritzung jedoch nach der Auslassventilöffnung erfolgt, kann die obige Schätzung der Zylindergemischmasse als Reaktion auf die Zeit seit der Auslassventilöffnung, die Motordrehzahl und die Kurbelwellenwinkelveränderung seit der Auslassventilöffnung verringert werden. Bei einem Beispiel wird die Veränderung der Gemischmasse im Zylinder auf der Grundlage eines empirisch bestimmten Multiplikator eingestellt, der im Speicher gespeichert und entsprechend der Motordrehzahl, der Zeit seit der Auslassventilöffnung und der Kurbelwellenwinkelveränderung seit der Auslassventilöffnung indiziert ist. Bei einem alternativen Beispiel kann die Gemischdichte im Zylinder über Abgasdruck und -temperatur entsprechend der thermischen Zustandsgleichung idealer Gase geschätzt werden, falls die Kraftstoffeinspritzung nach der Auslassventilöffnung erfolgt. Im Einzelnen können der Zylinderdruck und der Abgasdruck als gleich angenommen werden, wenn die Zylindergemischdichte bestimmt wird.
Bei 408 schätzt das Verfahren 400 die Zylindertemperatur zu dem Zeitpunkt, da Kraftstoff für die Kraftstoffnacheinspritzung während eines Zylinderzyklus eingespritzt wird. Bei einem Beispiel wird die Temperatur in einem Zylinder nach den folgenden Gleichungen bestimmt: PVⁿ = C, wobei P der Zylinderdruck ist, V das Zylindervolumen bei einem spezifischen Kurbelwellenwinkel ist, n eine Konstante zwischen 1,3 und 1,4 ist und C eine Konstante ist. Die Konstante C kann einem Zylinderdruck bei einem Zylindervolumen gleichgesetzt werden derart, dass die folgende Gleichung gebildet werden kann: P₁V₁ ⁿ = P₂V₂ ⁿ.
Bei Auflösung nach dem Verhältnis der Drücke:
Nach der thermischen Zustandsleichung für ideale Gase:
wobei m eine Molzahl eines Gases ist, R die Gaskonstante ist und T₁ und T₂ Temperaturen des Gases bei P₁V₁ und P₂V₂ sind. Im Einzelnen ist T₁ die Temperatur bei Auslassventilöffnung, V₁ ist das Zylindervolumen bei Auslassventilöffnung, V₂ ist ein Zylindervolumen zu einem Zeitpunkt in dem Ausstoßtakt, und T₂ ist eine Zylindertemperatur während des Ausstoßtakts. Ein Ersetzen ergibt Folgendes:
wobei das gegebene T₁ nach T₂ aufgelöst werden kann. T₁ kann über Nachschlagetabellen geschätzt werden, die auf der Grundlage von Motordrehzahl und -last indiziert werden. Das Verfahren 400 schreitet zu 410 fort, nachdem die Zylindertemperatur bestimmt ist.
Bei der Zylindertemperaturschätzung von 408 ist T₁ die Temperatur bei oder vor der Auslassventilöffnung, und T₁ nimmt als eine Funktion der Zeit seit der Auslassventilöffnung, des Kurbelwellenwinkels nach der Auslassventilöffnung und der Motorkühlmitteltemperatur ab, wenn die Kraftstoffeinspritzung nach der Auslassventilöffnung erfolgt. Das Ausmaß, in dem T₁ nach der Auslassventilöffnung vermindert wird, kann empirisch bestimmt und im Speicher zur späteren Verwendung gespeichert werden. Die Einstellung der Temperatur T₁ kann über die Zeit seit der Auslassventilöffnung, den Kurbelwellenwinkel seit der Auslassventilöffnung und die Motorkühlmitteltemperatur indiziert werden.
Bei 410 bestimmt das Verfahren 400 den Zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzungsbeginns für die Nacheinspritzungskraftstoffmenge. Bei einem Beispiel wird der Zeitpunkt des Kraftstoffeinspritzungsbeginns empirisch bestimmt und in Tabellen oder Funktionen im Steuergerätespeicher gespeichert. Die Tabellen oder Funktionen können über Motordrehzahl, Motorlast, Einspritzungszeit während des Einlass- und des Verdichtungstakts, Motortemperatur und Ansauglufttemperatur indiziert werden. Zum Beispiel kann der Zeitpunkt des Einspritzungsbeginns zum Einspritzen von Nacheinspritzungskraftstoff auf einem Zeitmaß oder den Kurbelwellengraden seit dem Verbrennungsende beruhen. Die Zeit des Verbrennungsendes kann auf der Grundlage von empirisch bestimmten Zylindertemperaturen und -drücken geschätzt werden. Wenn mehrere Nacheinspritzungen in einen Zylinder während eines einzigen Zyklus des Zylinders bereitgestellt werden, erfolgt der Zeitpunkt des Einspritzungsbeginns für jede Kraftstoffnacheinspritzung nach der ersten Kraftstoffnacheinspritzung zu einer Zeit des Einspritzungsbeginns, welche die Zeit des Einspritzungsendes für das letzte Einspritzungsereignis des Zylinders, vermehrt um ein Zeitmaß, das es dauert, die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung wieder zu öffnen, ist. Der Zeitpunkt des Einspritzungsbeginns für jede Kraftstoffnacheinspritzung ist bestimmt, und das Verfahren 400 schreitet fort zu 412. Wieder ist zu bemerken, dass die Kraftstoffnacheinspritzungen nach der Verbrennung im Zylinder und vor der Auslassventilschließung erfolgen.
Bei 412 bestimmt das Verfahren 400 die Menge an Nacheinspritzungskraftstoff, die in einer einzelnen Einspritzung eingespritzt werden kann, ohne dass flüssiger Kraftstoff in Kraftstoffnebel auf die Zylinderwand auftrifft. Wie oben erwähnt kann die bei 404 bestimmte Nacheinspritzungskraftstoffwunschmenge über mehrere Kraftstoffeinspritzungen in einen oder mehrere Motorzylinder eingespritzt werden. Zum Beispiel kann jeder Zylinder einer Zylinderbank zwei Nacheinspritzungen für vier Zylinderzyklen bereitstellen, bis die gesamte gewünschte Nacheinspritzungskraftstoffmenge eingespritzt ist, um einen DPF zu regenerieren.
Bei einem Beispiel wird die Mengengrenze für eine für einen Zylinder bereitgestellte Kraftstoffeinspritzung über das Nachschlagen von berechneten oder empirisch bestimmten Kraftstoffeinspritzmengen bestimmt, die in Funktionen oder Tabellen gespeichert sind, die über Zylindergemischtemperatur, Zylinderdichte und Biokraftstoffgehalt in dem eingespritzten Kraftstoff indiziert werden. Bei einem Beispiel wird die Nacheinspritzungskraftstoffmenge ausgedrückt als: Q_post,max = f(ρ(CA), T(CA)), wobei Q_post,max eine maximale Nacheinspritzungskraftstoffmenge für ein einzelnes Einspritzungsereignis nach der Verbrennung und vor dem Schließen des Auslassventils ist, ρ die Zylindergemischdichte als eine Funktion des Kurbelwellenwinkels ist, T die Zylindergasgemisch-Temperatur als eine Funktion des Kurbelwellenwinkels ist. Die Zylinderdichte beruht auf der Masse im Zylinder und dem Zylindervolumen. Bei einigen Beispielen kann der die Nacheinspritzungskraftstoffmenge abschließende Kurbelwellenwinkel geschätzt und iterativ eingestellt werden, so dass die Nacheinspritzungsmenge auf der Grundlage der Zylinderdichte und -temperatur am Ende der Einspritzungszeit bestimmt werden kann. Folglich beruht bei einem Beispiel die Kraftstoff-Nacheinspritzungsmenge auf dem Ende der Kraftstoff-Nacheinspritzungszeit.
Bei 414 spritzt das Verfahren 400 so viele bei 410 bestimmte maximale Nacheinspritzungsmengen ein, wie es während eines Zylinderzyklus möglich ist, begrenzt durch die Nacheinspritzungskraftstoffmenge bei 404. Falls die Nacheinspritzungskraftstoffmenge während so vielen Kraftstoffeinspritzungen, wie in einem Zylinderzyklus bereitgestellt werden können, nicht eingespritzt werden kann, wird der verbleibende Kraftstoff zwischen allen Nacheinspritzungen während des gegenwärtigen Zylinderzyklus geteilt. Folglich gibt es für einen gegebenen Zylinder während eines gegebenen Zyklus eine in mg spezifizierte Kraftstoff-Nacheinspritzungsziel- oder -wunschmenge. Die Kraftstoff-Nacheinspritzungsziel- oder -wunschmenge wird in mehrere Impulse nach der Verbrennung in dem Zylinder und vor dem Schließen des Auslassventils geteilt. Jeglicher verbleibender Kraftstoff wird über Gleichungen bestimmt, welche die maximale Kraftstoff-Nacheinspritzungsmenge für einen gegebenen Impuls von der gesamten Kraftstoff-Nacheinspritzungsziel- oder -wunschmenge für einen Zylinder und einen Zyklus abziehen. Diese Operation wird iterativ durchgeführt, bis kein weiterer Kraftstoff oder keine weiteren Impulse verfügbar sind. Da die Kraftstoff-Nacheinspritzungswunschmenge erreicht werden muss, wird der verbleibende Kraftstoff zwischen den Impulsen geteilt. Zum Beispiel kann jeglicher verbleibender Kraftstoff, der nicht in das Zeitmaß zwischen dem Ende der Verbrennung in dem Zylinder und dem Schließen des Auslassventils passt, der Einspritzungsmenge jeder Kraftstoffeinspritzung nach der Verbrennung in dem Zylinder und vor dem Schließen des Auslassventils hinzugefügt. Eine solche Operation kann die Möglichkeit einer Wandbenetzung minimieren. Zum Beispiel kann bei einem Beispiel die Kraftstoff-Nacheinspritzungswunschmenge über die folgenden Gleichungen aktualisiert werden: Q_post – Q_inj = Q_rem Q_post = Q_rem, wobei Q_post die Kraftstoff-Nacheinspritzungswunschmenge, wie bei 404 bestimmt, ist, wobei Q_inj die während einer jüngsten einzelnen Kraftstoff-Nacheinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge ist und wobei Q_rem ein Rückstand ist, der sich aus dem Abziehen der jüngsten Kraftstoff-Einspritzungsmenge von der Kraftstoff-Nacheinspritzungswunschmenge ergibt. Das Verfahren 400 schreitet fort zu Ausgang, nachdem die Kraftstoff-Nacheinspritzungen für einen Zylinderzyklus geplant und/oder eingespritzt sind.
Folglich sorgt das Verfahren von 4 für ein Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, das Folgendes umfasst: Durchführen einer Verbrennung in einem Zylinder eines Motors während eines Zylinderzyklus, Einspritzen einer Menge an Kraftstoff in einem Kraftstoff-Einspritzimpuls nach einem Verbrennungsereignis in dem Zylinder und vor dem Schließen des Auslassventils während des Zylinderzyklus, wobei die Menge an Kraftstoff in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls für eine Dichte eines Gasgemischs in dem Zylinder eingestellt wird, und Regenerieren einer Nachbehandlungsvorrichtung über die Menge an Kraftstoff. Das Verfahren schließt ein, dass die Dichte für eine Menge an Abgas in dem Zylinder vor dem Durchführen der Verbrennung in dem Zylinder des Motors während des Zylinderzyklus eingestellt wird. Das Verfahren schließt ebenfalls ein, dass die Dichte für eine Menge an Kraftstoff, der in den Zylinder eingespritzt wird, die an der Verbrennung während des Zylinderzyklus beteiligt ist, eingestellt wird.
Bei einigen Beispielen umfasst das Verfahren ferner das Bereitstellen von zusätzlichen Kraftstoffeinspritzungen für den Zylinder während des Zylinderzyklus nach dem Verbrennungsereignis und vor dem Schließen des Auslassventils während des Zylinderzyklus und das Einstellen der Kraftstoffmenge in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls als Reaktion auf eine Temperatur des Gasgemischs in dem Zylinder. Das Verfahren schließt ein, dass der Kraftstoff-Einspritzimpuls einer von mehreren Kraftstoffimpulsen ist, die sich zu einer Kraftstoff-Nacheinspritzungswunschmenge summieren, um eine Nachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren, und umfasst ferner das Einstellen der Kraftstoffmenge in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls als Reaktion auf eine in den Zylinder eingeführte Zylinderluftmenge. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen der Menge an Kraftstoff in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls als Reaktion auf einen volumetrischen Wirkungsgrad des Motors. Das Verfahren schließt ein, dass die eingespritzte Kraftstoffmenge geringer ist als eine Menge an eingespritztem Kraftstoff, die zu einem Auftreffen von flüssigem Kraftstoff auf der Zylinderwand führt. Das Verfahren umfasst ferner, dass die Kraftstoffmenge in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls als Reaktion auf eine geschätzte Temperatur in dem Zylinder zu einem Zeitpunkt, wenn die Kraftstoffmenge in der Kraftstoffeinspritzung eigespritzt wird, eingestellt wird.
Das Verfahren von 4 sorgt ebenfalls für das Regenerieren einer Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung, das Folgendes umfasst: Durchführen einer Verbrennung in einem Zylinder eines Motors während eines Zylinderzyklus, Einspritzen einer Menge an Kraftstoff in einem Kraftstoff-Einspritzimpuls nach der Verbrennung in dem Zylinder und vor dem Schließen des Auslassventils während des Zylinderzyklus, wobei die Menge an Kraftstoff in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls für einen volumetrischen Zylinderwirkungsgrad eingestellt wird, und Regenerieren einer Nachbehandlungsvorrichtung über die Menge an Kraftstoff. Auf diese Weise berücksichtigt die Menge an nacheingespritztem Kraftstoff eine Veränderung des volumetrischen Motorwirkungsgrades, welche die Flüssigkraftstoffdurchdringung in dem Zylinder verändern kann.
Bei einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner das Bereitstellen von zusätzlichen Kraftstoffeinspritzungen für den Zylinder während des Zylinderzyklus nach der Verbrennung und vor dem Schließen des Auslassventils während des Zylinderzyklus und das Einstellen der in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls eingespritzten Kraftstoffmenge als Reaktion auf eine Temperatur eines Gasgemischs in dem Zylinder. Das Verfahren schließt ein, dass der Kraftstoff-Einspritzimpuls einer von mehreren Kraftstoffimpulsen ist, die sich zu einer Kraftstoff-Nacheinspritzungswunschmenge summieren, um eine Nachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren. Das Verfahren umfasst ferner das Einstellen eines anschließenden Kraftstoff-Einspritzimpulses, der nach der Verbrennung und vor dem Schließen des Auslassventils in dem Zylinder während eines anschließenden Zylinderzyklus in den Zylinder eingespritzt wird, wobei der anschließende Kraftstoff-Einspritzimpuls auf einer zum Einspritzen verbleibenden Kraftstoffmenge beruht, die, wenn sie zu einer bereits eingespritzten Kraftstoffmenge hinzugefügt wird, der Nacheinspritzungswunschmenge gleich ist. Das Verfahren schließt ein, dass der volumetrische Wirkungsgrad des Zylinders auf der Grundlage von Motordrehzahl und -last abgeschätzt wird. Das Verfahren schließt ein, dass der volumetrische Wirkungsgrad ferner auf der Nockensteuerung beruht. Das Verfahren umfasst ferner das Verringern einer Kraftstoff-Nacheinspritzungswunschmenge auf der Grundlage der Kraftstoffmenge in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls und das iterative weitere Verringern der Kraftstoff-Nacheinspritzungswunschmenge auf der Grundlage des nach dem Einspritzen der Kraftstoffmenge in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls in den Zylinder eingespritzten Kraftstoffs.
Wie es für einen Durchschnittsfachmann zu erkennen sein wird, kann das in 4 beschriebene Verfahren eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, verkörpern. Daher können verschiedene illustrierte Schritte oder Funktionen in der illustrierten Folge, parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichfalls ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die hierin beschriebenen Aufgaben, Merkmale und Vorteile zu erreichen, wird aber zur einfachen Illustration und Beschreibung geliefert. Obwohl dies nicht ausdrücklich illustriert wird, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, das eine(r) oder mehrere der illustrierten Schritte, Verfahren oder Funktionen in Abhängigkeit von der besonderen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden können.
Dies schließt die Beschreibung ab. Die Lektüre derselben durch die Fachleute würde viele Veränderungen und Modifikationen bewusst machen, ohne von dem Geist und dem Rahmen der Beschreibung abzuweichen. Zum Beispiel könnten Einzylinder-, R2-, R3-, R4-, R5-, V6-, V8-, V10-, und V12-Motoren, die in Erdgas-, Benzin-, Diesel- oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen arbeiten, die vorliegende Beschreibung zu ihrem Vorteil verwenden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1798404 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, das Folgendes umfasst: Durchführen einer Verbrennung in einem Zylinder eines Motors während eines Zylinderzyklus, Einspritzen einer Menge an Kraftstoff in einem Kraftstoff-Einspritzimpuls nach einem Verbrennungsereignis in dem Zylinder und vor dem Schließen des Auslassventils während des Zylinderzyklus, wobei die Menge an Kraftstoff in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls für eine Dichte eines Gasgemischs in dem Zylinder eingestellt wird, und Regenerieren einer Nachbehandlungsvorrichtung über die Menge an Kraftstoff.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dichte für eine Menge an Abgas in dem Zylinder vor dem Durchführen der Verbrennung in dem Zylinder des Motors während des Zylinderzyklus eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dichte für eine Menge an Kraftstoff, der in den Zylinder eingespritzt wird, die an der Verbrennung während des Zylinderzyklus beteiligt ist, eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bereitstellen von zusätzlichen Kraftstoffeinspritzungen für den Zylinder während des Zylinderzyklus nach dem Verbrennungsereignis und vor dem Schließen des Auslassventils während des Zylinderzyklus und das Einstellen der Kraftstoffmenge in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls als Reaktion auf eine Temperatur des Gasgemischs in dem Zylinder umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoff-Einspritzimpuls einer von mehreren Kraftstoffimpulsen ist, die sich zu einer Kraftstoff-Nacheinspritzungswunschmenge summieren, um eine Nachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren, und das ferner das Einstellen der Kraftstoffmenge in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls als Reaktion auf eine in den Zylinder eingeleitete Zylinder-Luftmenge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einstellen der Kraftstoffmenge in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls als Reaktion auf einen volumetrischen Wirkungsgrad des Motors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge an eingespritztem Kraftstoff geringer ist als eine Menge an eingespritztem Kraftstoff, die zu einem Auftreffen von flüssigem Kraftstoff auf eine Zylinderwand führt.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass die Kraftstoffmenge in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls als Reaktion auf eine geschätzte Temperatur in dem Zylinder zu einem Zeitpunkt, wenn die Kraftstoffmenge in der Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, eingestellt wird.
Verfahren zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, das Folgendes umfasst: Durchführen einer Verbrennung in einem Zylinder eines Motors während eines Zylinderzyklus, Einspritzen einer Menge an Kraftstoff in einem Kraftstoff-Einspritzimpuls nach einem Verbrennungsereignis in dem Zylinder und vor dem Schließen des Auslassventils während des Zylinderzyklus, wobei die Menge an Kraftstoff in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls für einen volumetrischen Zylinderwirkungsgrad eingestellt wird, und Regenerieren einer Nachbehandlungsvorrichtung über die Menge an Kraftstoff.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner das Bereitstellen von zusätzlichen Kraftstoffeinspritzungen für den Zylinder während des Zylinderzyklus nach der Verbrennung und vor dem Schließen des Auslassventils während des Zylinderzyklus und das Einstellen der in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls eingespritzten Kraftstoffmenge als Reaktion auf eine Temperatur eines Gasgemischs in dem Zylinder umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Kraftstoff-Einspritzimpuls einer von mehreren Kraftstoffimpulsen ist, die sich zu einer Kraftstoff-Nacheinspritzungswunschmenge summieren, um eine Nachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner das Einstellen eines anschließenden Kraftstoff-Einspritzimpulses, der nach der Verbrennung und vor dem Schließen des Auslassventils in dem Zylinder während eines anschließenden Zylinderzyklus in den Zylinder eingespritzt wird, umfasst, wobei der anschließende Kraftstoff-Einspritzimpuls auf einer zum Einspritzen verbleibenden Kraftstoffmenge beruht, die, wenn sie zu einer bereits eingespritzten Kraftstoffmenge hinzugefügt wird, der Nacheinspritzungswunschmenge gleich ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der volumetrische Wirkungsgrad des Zylinders auf der Grundlage von Motordrehzahl und -last abgeschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der volumetrische Wirkungsgrad ferner auf der Nocken-Timing beruht.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner das Verringern einer Kraftstoff-Nacheinspritzungswunschmenge auf der Grundlage der Kraftstoffmenge in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls und das iterative weitere Verringern der Kraftstoff-Nacheinspritzungswunschmenge auf der Grundlage des nach dem Einspritzen der Kraftstoffmenge in dem Kraftstoff-Einspritzimpuls in den Zylinder eingespritzten Kraftstoffs umfasst.
Motorsystem, das Folgendes umfasst: einen Motor, der einen Zylinder und eine Abgasanlage einschließt, eine Nachbehandlungsvorrichtung in einer Abgasanlage, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, die dem Zylinder Kraftstoff zuführt, und ein Steuergerät, das Anweisungen einschließt, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um eine Nachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren, wobei das Steuergerät zusätzliche Anweisungen einschließt, um eine Menge an Kraftstoff einzustellen, der dem Zylinder über die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zugeführt wird, als Reaktion auf den volumetrischen Wirkungsgrad des Zylinders und eine Temperatur von Gasen in dem Zylinder nach einem Verbrennungsereignis in dem Zylinder während eines gegenwärtigen Zyklus des Zylinders, die Menge an Kraftstoff, die nach dem Verbrennungsereignis und vor dem Schließen eines Auslassventils des Zylinders während eines Zyklus des Zylinders eingespritzt wird.
Motorsystem nach Anspruch 16, wobei die Menge an eingespritztem Kraftstoff geringer ist als eine Menge an eingespritztem Kraftstoff, die zu einem Auftreffen von flüssigem Kraftstoff auf eine Zylinderwand führt.
Motorsystem nach Anspruch 16, das ferner zusätzliche Steuergerätanweisungen umfasst, um mehrere Kraftstoffeinspritzungen nach dem Verbrennungsereignis und vor dem Schließen des Auslassventils bereitzustellen.
Motorsystem nach Anspruch 16, das ferner zusätzliche Steuergerätanweisungen umfasst, um Kraftstoff in einen zweiten Zylinder nach einem Verbrennungsereignis in dem zweiten Zylinder während eines gegenwärtigen Zylinderzyklus des zweiten Zylinders und als Reaktion auf den volumetrischen Wirkungsgrad des zweiten Zylinders einzuspritzen.
Motorsystem nach Anspruch 16, das ferner das gleichmäßige Verteilen eines Rückstandes einer Nacheinspritzungskraftstoffmenge für einen Zylinderzyklus zwischen einer maximalen Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen, die nach der Verbrennung in dem Zylinder und von dem Schließen des Auslassventils in dem Zylinder umfasst.