DE102013215506A1 - Verfahren und system zur regenerierung eines partikelfilters - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Kraftmaschinensystem und ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine, die einen Partikelfilter enthält, beschrieben. In einem Beispiel wird die Zündfunkenlieferung an einen oder an mehrere Kraftmaschinenzylinder beendet, während weiter Kraftstoff in den einen oder in die mehreren Zylinder eingespritzt wird, um die Partikelfilterregenerierung zu verbessern. Das System und das Verfahren können für Direkteinspritzungs-Turbolader-Kraftmaschinen besonders nützlich sein.

Description

  • Direkteinspritzungs-Benzinkraftmaschinen können eine erhöhte Leistung bereitstellen, sodass die Effizienz der Kraftmaschine verbessert sein kann. Die Direkteinspritzung von Kraftstoff in einen Zylinder kann die Temperatur in einem Zylinder verringern, sodass mehr Luft und Kraftstoff in den Zylinder angesaugt werden können. Allerdings kann das Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Zylinders zum Zeitpunkt der Zündung bei höheren Kraftmaschinendrehzahlen und -belastungen nicht vollständig verdampft sein, da weniger Zeit zum Mischen der Luft mit dem Kraftstoff zur Verfügung steht. Folglich kann ein Teil des eingespritzten Kraftstoffs nicht vollständig oxidieren, wodurch innerhalb des Zylinders kohlenstoffhaltiger Ruß gebildet wird. Nachdem der Ruß aus der Kraftmaschine ausgestoßen worden ist, kann der Ruß zur nachfolgenden Oxidation in einem Partikelfilter gespeichert werden; allerdings kann es eine Herausforderung sein, eine Verbrennung in dem Partikelfilter zu initiieren. Eine mögliche Art und Weise, die Regenerierung in dem Partikelfilter zu initiieren (z. B. eine Menge des in dem Partikelfilter gespeicherten Rußes zu verringern), ist es, die Kraftmaschinen-Zündfunkenzeiteinstellung nach spät zu verstellen, um die Zylinderauslassschlitztemperatur zu erhöhen. Allerdings kann es länger als erwünscht dauern, bis die Temperaturen in dem Schlitz den Partikelfilter erreichen, sodass die Regenerierung beginnen kann. Die Erfinder haben die obenerwähnten Beschränkungen erkannt und haben ein Kraftmaschinenbetriebsverfahren entwickelt, das Folgendes umfasst: Zuführen eines Zündfunkens zum Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einer Kraftmaschine; Speichern von Partikeln, die durch Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugt werden, in einem Partikelfilter; und Regenerieren des Partikelfilters, während die Kraftmaschinenbelastung kleiner als ein Schwellenwert ist und in Ansprechen auf eine Pedalwegnahmebedingung über das Beenden der Lieferung des Zündfunkens zu einem oder zu mehreren Zylindern und Zuführen von Kraftstoff zu dem einen oder zu den mehreren Zylindern.
  • Dadurch, dass die Zündfunkenlieferung zu einem oder zu mehreren Zylindern beendet wird oder diese angehalten wird, kann dem Zylinder Kraftstoff zugeführt werden, sodass der Kraftstoff aus den Zylindern in das Abgassystem ausgestoßen wird, wo er näher zu dem Partikelfilter oxidieren kann. In einem Beispiel kann der Kraftstoff, der einem Zylinder zugeführt wird, bei dem der Zündfunken unterdrückt ist, eine Temperatur eines auslassseitig des Partikelfilters positionierten Dreiwegekatalysators in der Weise erhöhen, dass Wärme von dem Dreiwegekatalysator zu dem Partikelfilter übertragen werden kann. Auf diese Weise kann die Regenerierung eines Partikelfilters während Bedingungen niedriger Kraftmaschinenbelastung initiiert werden. Zum Beispiel kann während einer Fahrzeugverzögerung nach einer Pedalwegnahme (d. h. dem Freigeben eines Fahrpedals oder der Verringerung des Kraftmaschinendrehmomentbedarfs) ein Zündfunken, der einem Zylinder zugeführt wird, angehalten werden, während sich die Kraftmaschine über das durch Fahrzeugräder zugeführte Drehmoment weiterdreht. In diejenigen Zylinder, bei denen der Zündfunken angehalten worden ist, kann Kraftstoff eingespritzt werden und daraufhin kurz danach zu einem Dreiwegekatalysator in einem Abgassystem ausgestoßen werden. Der oxidierende Kraftstoff erwärmt den Partikelfilter, sodass innerhalb des Partikelfilters gehaltener Ruß oxidiert werden kann.
  • Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile schaffen. Genauer kann die Herangehensweise Kraftstoff verwenden, um einen Partikelfilter auf effizientere Weise zu regenerieren. Außerdem kann die Herangehensweise nach der Partikelfilterregenerierung durch Verbesserung der Katalysatorchemie verbesserte Emissionen schaffen. Ferner kann die Herangehensweise vermehrte Gelegenheiten zum Regenerieren eines Partikelfilters schaffen.
  • Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung allein oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
  • Selbstverständlich ist die obige Zusammenfassung gegeben worden, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie soll keine Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Ansprüche definiert ist. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnten Nachteile lösen, beschränkt.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kraftmaschine;
  • 2 zeigt einen beispielhaften vorhersagenden Kraftmaschinen- und Auslassbetriebsablauf;
  • 3 und 4 zeigen einen Ablaufplan eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben einer Kraftmaschine; und
  • 5 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeug, in dem die Kraftmaschine aus 1 arbeitet.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Betrieb einer Kraftmaschine mit Fremdzündung, die einen Partikelfilter in ihrem Abgassystem enthält. In 1 ist ein beispielhaftes System gezeigt. Das Kraftmaschinen- und Abgassystem kann betrieben werden, um über das in 3 und 4 gezeigte Verfahren den Ablauf in 2 bereitzustellen. Das Verfahren enthält Arten zur Regenerierung des Partikelfilters bei höheren Kraftmaschinenbelastungen und bei niedrigeren Kraftmaschinenbelastungen. In einem Beispiel kann der Partikelfilter regeneriert werden, während ein Fahrzeug von einer höheren Geschwindigkeit auf eine niedrigere Geschwindigkeit ausrollt oder verzögert. Die Kraftmaschine kann in einem wie in 5 gezeigten Fahrzeug arbeiten.
  • Anhand von 1 wird eine Brennkraftmaschine 10 die mehrere Zylinder umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, durch einen elektronischen Kraftmaschinencontroller 12 gesteuert. Die Kraftmaschine 10 enthält eine Verbrennungskammer 30 und Zylinderwände 32 mit einem Kolben 36, der darin positioniert und mit der Kurbelwelle 40 verbunden ist. Die Verbrennungskammer 30 ist über ein jeweiliges Einlassventil 52 und Auslassventil 54 in Verbindung mit dem Einlasskrümmer 44 und mit dem Auslasskrümmer 48 gezeigt. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und durch einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Die Stellung des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Stellung des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden.
  • Es ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66 gezeigt, die zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder 30 positioniert ist, was der Fachmann auf dem Gebiet als Direkteinspritzung kennt. Alternativ kann Kraftstoff in einen Einlassschlitz eingespritzt werden, was der Fachmann auf dem Gebiet als Einzeleinspritzung kennt. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66 liefert flüssigen Kraftstoff proportional zu einer durch den Controller 12 bereitgestellten Impulsbreite. Der Kraftstoff wird durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt), das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffverteilerrohr (nicht gezeigt) enthält, an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66 geliefert. Durch den Kompressor 162 wird dem Einlasskrümmer 44 Luft zugeführt. Abgase drehen das Turbinenrad 164, das mit der Welle 161 gekoppelt ist, und treiben dadurch den Kompressor 162 an. In einigen Beispielen ist ein Umgehungsdurchlass enthalten, sodass Abgase während ausgewählter Betriebsbedingungen das Turbinenrad 164 umgehen können. Ferner kann in einigen Beispielen ein Kompressorumgehungsdurchlass bereitgestellt sein, um den durch den Kompressor 162 bereitgestellten Druck zu begrenzen. Außerdem ist der Einlasskrümmer 44 in Verbindung mit einer zentralen Drossel 62 gezeigt, die eine Stellung einer Drosselklappe 64 einstellt, um die Luftströmung von dem Kraftmaschinenlufteinlass 42 zu steuern. Die zentrale Drossel 62 kann elektrisch betrieben werden.
  • Ein verteilerloses Zündungssystem 88 liefert in Ansprechen auf den Controller 12 über eine Zündkerze 92 einen Zündfunken an die Verbrennungskammer 30. Ein universeller Abgassauerstoffsensor (UEGO-Sensor) 126 ist einlassseitig des Katalysators 70 mit dem Auslasskrümmer 48 gekoppelt gezeigt. Alternativ kann ein Zweizustands-Abgassauerstoffsensor für den UEGO-Sensor 126 ersetzt sein.
  • In einem Beispiel kann der Katalysator 70 mehrere Katalysatorziegel enthalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen, jede mit mehreren Ziegeln, verwendet sein. In einem Beispiel kann der Katalysator 70 ein Dreiwegekatalysator sein. Auslassseitig des Katalysators 70 ist ein Partikelfilter 71 positioniert. Auslassseitig des Katalysators 70 ist ein zweiter UEGO 125 positioniert, um eine Angabe des Sauerstoffspeicherzustands des Katalysators 70 bereitzustellen.
  • Der Controller 12 ist in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes enthält: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse 104, einen Nur-Lese-Speicher 106, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen Fehlerspeicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Es ist gezeigt, dass der Controller 12 außer den zuvor diskutierten Signalen verschiedene Signale von mit der Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfängt, einschließlich: einer Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von dem mit der Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; eines mit einem Fahrpedal 130 gekoppelten Stellungssensors 134 zum Erfassen der durch den Fuß 132 eingestellten Fahrpedalstellung; eines Messwerts des Kraftmaschinenkrümmerdrucks (MAP) von dem mit dem Einlasskrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 122; eines Kraftmaschinenstellungssensors von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Stellung der Kurbelwelle 40 erfasst; eines Messwerts der in die Kraftmaschine eintretenden Luftmasse von dem Sensor 120 (z. B. einem Hitzdraht-Luftströmungsmessgerät) und eines Messwerts der Drosselstellung von dem Sensor 58. Der Luftdruck kann ebenfalls zur Verarbeitung durch den Controller 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Kraftmaschinenstellungssensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorgegebene Anzahl äquidistanter Impulse, aus denen die Kraftmaschinendrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
  • In einigen Beispielen kann die Kraftmaschine in einem Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor/Batterie-System gekoppelt sein. Das Hybridfahrzeug kann eine Parallelkonfiguration, eine Reihenkonfiguration oder eine Abwandlung oder Kombinationen davon aufweisen. Ferner können in einigen Ausführungsformen andere Kraftmaschinenkonfigurationen, z. B. eine Dieselkraftmaschine, genutzt werden.
  • Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder innerhalb der Kraftmaschine 10 üblicherweise einen Viertaktzyklus: Der Zyklus enthält den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Ausstoßtakt. Während des Ansaugtakts schließt allgemein das Auslassventil 54 und öffnet das Einlassventil 52. Über den Einlasskrümmer 44 wird Luft in die Verbrennungskammer 30 eingeleitet, wobei sich der Kolben 36 zu dem Boden des Zylinders bewegt, um das Volumen innerhalb der Verbrennungskammer 30 zu erhöhen. Die Stellung, bei der der Kolben 36 in der Nähe des Bodens des Zylinders und am Ende seines Hubs ist (z. B., wenn die Verbrennungskammer 30 bei ihrem größten Volumen ist), wird vom Fachmann auf dem Gebiet üblicherweise als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfs, um die Luft innerhalb der Verbrennungskammer 30 zu verdichten. Derjenige Punkt, bei dem der Kolben 36 am Ende seines Hubs und dem Zylinderkopf am nächsten ist (z. B., wenn die Verbrennungskammer 30 bei ihrem kleinsten Volumen ist), wird vom Fachmann auf dem Gebiet üblicherweise als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet. In einem im Folgenden als Einspritzung bezeichneten Prozess wird Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingeleitet. In einem im Folgenden als Zündung bezeichneten Prozess wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel wie etwa eine Zündkerze 92 gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts schieben die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zum BDC zurück. Die Kurbelwelle 40 setzt die Kolbenbewegung in eine Drehbewegung der rotierenden Welle um. Schließlich öffnet während des Ausstoßtakts das Auslassventil 54, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Auslasskrümmer 48 freizulassen, und kehrt der Kolben zum TDC zurück. Es wird angemerkt, dass das Obige lediglich als ein Beispiel beschrieben worden ist und dass die Einlass- und Auslassventil-Öffnungs- und/oder Schließzeiteinstellungen variieren können, wie etwa, um eine positive oder negative Ventilüberlappung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
  • Somit schafft das System aus 1 ein System, das umfasst: eine Kraftmaschine; ein Zündungssystem, das der Kraftmaschine einen Zündfunken zuführt; einen Partikelfilter in einem Abgassystem der Kraftmaschine; und einen Controller, der in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen, um die Zündfunkenzeiteinstellung nach spät zu verstellen und um eine zeitlich veränderliche Amplitude des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu erhöhen, um den Partikelfilter in einer ersten Betriebsart zu regenerieren, und ausführbare Anweisungen, um die Zündfunkenlieferung zu beenden, um den Partikelfilter in einer zweiten Betriebsart zu regenerieren, enthält. Ferner umfasst das System zusätzliche ausführbare Anweisungen, um den Zündfunken zusätzlich nach spät zu verstellen, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der ersten Betriebsart mager ist.
  • In einem Beispiel umfasst das System ferner einen Dreiwegekatalysator und zusätzliche ausführbare Anweisungen, um den in dem Dreiwegekatalysator gespeicherten Sauerstoff in Ansprechen auf einen Regenerierungszustand des Partikelfilters einzustellen. Ferner umfasst das System zusätzliche ausführbare Anweisungen, um einem Zylinder während eines Ausstoßtakts in Ansprechen auf eine Zunahme der Kraftmaschinenbelastung und auf eine Kraftmaschinenbelastungsanforderung während der zweiten Betriebsart Kraftstoff zuzuführen. Ferner umfasst das System zusätzliche ausführbare Anweisungen, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Ansprechen auf einen mageren Zustand eines Katalysators während einer Zunahme einer Kraftmaschinenlastanforderung während der zweiten Betriebsart abzumagern. Außerdem enthält das System, dass die zeitlich veränderliche Amplitude zwischen fett und mager von der Stöchiometrie variiert.
  • Nun in 2 ist ein beispielhafter vorhersagender Kraftmaschinen- und Abgassystem-Betriebsablauf gezeigt. Der Ablauf kann durch das System aus 1 bereitgestellt werden, das Anweisungen des in 3 und 4 gezeigten Verfahrens ausführt. Die vertikalen Markierungen repräsentieren spezifische interessierende Zeitpunkte in dem Ablauf.
  • Die erste graphische Darstellung von oben in 2 ist eine graphische Darstellung der Temperatur des Partikelfilters (PF) in Abhängigkeit von der Zeit. Die X-Achse repräsentiert die Zeit und die Y-Achse repräsentiert die PF-Temperatur. Die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zu der rechten Seite der Figur zu. Die PF-Temperatur nimmt in Richtung des Y-Achsen-Pfeils zu. Die Signalkurve 306 repräsentiert die PF-Temperatur in Übereinstimmung mit den Verfahren aus 3 und 4. Die Signalkurve 306 repräsentiert die PF-Temperatur während Bedingungen einer Pedalwegnahme ohne das Verfahren aus 3 und 4. Eine Unterbrechung der Zeitlinie zwischen dem Zeitpunkt T3 und dem Zeitpunkt T4 ist durch ein doppeltes SS angegeben. Das Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt T3 und dem Zeitpunkt T4 kann in Minuten oder Stunden gemessen werden. Die Zeitlinien der zweiten bis achten graphischen Darstellung enthalten die Zeitlinienunterbrechung ebenfalls. Ferner sind die Zeitlinien der ersten bis achten graphischen Darstellung in der Zeit ausgerichtet.
  • Die zweite graphische Darstellung von oben in 2 ist eine graphische Darstellung der angeforderten Kraftmaschinenbelastung in Abhängigkeit von der Zeit. Die X-Achse repräsentiert die Zeit und die Y-Achse repräsentiert die Kraftmaschinenbelastung. Die angeforderte Kraftmaschinenbelastung kann über das in 1 gezeigte Fahrpedal 130 bestimmt werden. Die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zu der rechten Seite der Figur zu. Die angeforderte Kraftmaschinenbelastung nimmt in Richtung des Y-Achsen-Pfeils zu. Die angeforderte Kraftmaschinenbelastung kann als ein Kraftmaschinendrehmoment oder in einigen Beispielen als eine Menge der der Kraftmaschine zugeführten Luft charakterisiert werden.
  • Die dritte graphische Darstellung von oben in 2 ist eine graphische Darstellung der Kraftmaschinendrosselstellung in Abhängigkeit von der Zeit. Die X-Achse repräsentiert die Zeit und die Y-Achse repräsentiert die Kraftmaschinendrosselstellung. Die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zu der rechten Seite der Figur zu. Die Drosselstellung nimmt in Richtung des Y-Achsen-Pfeils, der einen erhöhten Drosselöffnungsbetrag repräsentiert, zu.
  • Die vierte graphische Darstellung von oben in 2 ist eine graphische Darstellung einer Menge der Partikel, die innerhalb eines Partikelfilters an einem Ort auslassseitig einer Kraftmaschine (z. B. 71 aus 1) gespeichert sind, in Abhängigkeit von der Zeit. Die X-Achse repräsentiert die Zeit und die Y-Achse repräsentiert eine Menge der in einem Partikelfilter gespeicherten Partikel. Die Menge der Partikel kann wie im Gebiet bekannt über den Abgasdruck einlassseitig und auslassseitig des Partikelfilters bestimmt werden. Die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zu der rechten Seite der Figur zu. Die Menge der gespeicherten Partikel nimmt in Richtung des Y-Achsen-Pfeils zu. Die horizontale Markierung 302 repräsentiert ein Schwellenniveau von Partikeln, bei dem es erwünscht ist, den Partikelfilter zu regenerieren.
  • Die fünfte graphische Darstellung von oben in 2 ist eine graphische Darstellung des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit von der Zeit. Je nach der Kraftmaschinen- und Abgasbetriebsart kann ein Zylinder-Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Kraftmaschine verbrannt werden oder nicht verbrannt werden. Die X-Achse repräsentiert die Zeit und die Y-Achse repräsentiert das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zu der rechten Seite der Figur zu. Das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird in Richtung des Y-Achsen-Pfeils magerer. Ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist durch die horizontale Markierung 304 angegeben.
  • Die sechste graphische Darstellung von oben in 2 ist eine graphische Darstellung der Kraftmaschinen-Zündfunkenverstellung nach früh in Abhängigkeit von der Zeit. Die X-Achse repräsentiert die Zeit und die Y-Achse repräsentiert die Kraftmaschinen-Zündfunkenverstellung nach früh. Die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zu der rechten Seite der Figur zu. Die Kraftmaschinen-Zündfunkenzeiteinstellung wird in Richtung des Y-Achsen-Pfeils nach früh verstellt.
  • Die siebente graphische Darstellung von oben in 2 ist eine graphische Darstellung des Zustands des Dreiwegekatalysators in Abhängigkeit von der Zeit. In einem Beispiel wird der Zustand des Dreiwegekatalysators auf der Grundlage eines in dem Abgasstrom auslassseitig des Dreiwegekatalysators (z. B. 125 aus 1) positionierten Sauerstoffsensors bestimmt. Der Zustand des Dreiwegekatalysators gibt in Richtung des Y-Achsen-Pfeils eine fettere Bedingung (z. B. weniger innerhalb des Katalysators gespeicherten Sauerstoff) an. Der Zustand des Dreiwegekatalysators gibt eine magerere Bedingung (z. B. mehr innerhalb des Katalysators gespeicherten Sauerstoff) an, wenn die Kurve in der Nähe der X-Achse ist. Die X-Achse repräsentiert die Zeit und die Y-Achse repräsentiert den Zustand des Dreiwegekatalysators. Die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zu der rechten Seite der Figur zu. Die achte graphische Darstellung von oben in 2 ist eine graphische Darstellung des Partikelfilterregenerierungs-Zustandsmerkers in Abhängigkeit von der Zeit. Die X-Achse repräsentiert die Zeit und die Y-Achse repräsentiert den Zustand der Partikelfilterregenerierung. Die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zu der rechten Seite der Figur zu. Wenn die Kurve in der Nähe der X-Achse ist, wird der Partikelfilter nicht regeneriert. Wenn die Kurve auf einem höheren Niveau von der X-Achse entfernt ist, wird der Partikelfilter regeneriert.
  • Zum Zeitpunkt T0 ist die Kraftmaschinenbelastung auf einem höheren Niveau, was eine verhältnismäßig hohe Kraftmaschinenbelastung angibt. Die Partikelfiltertemperatur ist auf einem mittleren Niveau. Die Drosselöffnung ist ebenfalls zu einem höheren Betrag offen. Die Menge der in dem Partikelfilter gespeicherten Partikel ist kleiner als das Schwellenniveau 302, bei dem es erwünscht ist, den Partikelfilter zu regenerieren. Das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist mit einer kleineren wechselnden Amplitude um stöchiometrische Bedingungen schwingend gezeigt. Die Zündfunkenverstellung nach früh ist auf einem mittleren Niveau (z. B. 25 Grad Verstellung nach früh nach dem oberen Totpunkt Verdichtungstakt). Der Zustand des Dreiwegekatalysators ist etwas fett, was angibt, dass Sauerstoffspeicherstellen verfügbar sein können. Der Partikelfilter-Regenerierungszustands-Merker ist auf einem tiefen Niveau, was angibt, dass der Partikelfilter nicht regeneriert wird.
  • Zum Zeitpunkt T1 sind die Kraftmaschinenbelastung und der Drosselöffnungsbetrag immer noch verhältnismäßig hoch und haben seit dem Zeitpunkt T0 zugenommen. Die Menge der in dem Partikelfilter gespeicherten Partikel hat auf das Niveau 302 zugenommen, bei dem es erwünscht ist, den Partikelfilter zu regenerieren. Allerdings wird die Regenerierung für kurze Zeit verzögert, bis die Betriebsbedingungen für die Partikelfilterregenerierung bei erwünschten Bedingungen sind. Das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird angereichert, um die Temperatur eines mit der Kraftmaschine gekoppelten Dreiwegekatalysators unter einer Schwellentemperatur zu halten. Die Zündfunkenverstellung nach früh wird auf einem verhältnismäßig fortgeschrittenen Niveau gehalten. Während in dem Katalysator gespeicherter Sauerstoff bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen verbraucht wird, beginnt sich der Zustand des Dreiwegekatalysators in Richtung eines fetteren Zustands zu verschieben. Der Partikelfilter-Regenerierungszustands-Merker ist auf einem tiefen Niveau, was angibt, dass der Partikelfilter nicht regeneriert wird.
  • Zum Zeitpunkt T2 wird die Kraftmaschinenbelastung ebenso wie der Kraftmaschinendrosselöffnungsbetrag verringert. In diesem Beispiel wird der Kraftmaschinendrosselöffnungsbetrag in Ansprechen auf eine Pedalwegnahmebedingung geschlossen, was die Partikelfilterregenerierung ermöglicht. Somit gibt es einen Übergang von einer höheren Kraftmaschinenbelastung zu einer niedrigeren Kraftmaschinenbelastung, z. B. eine Pedalwegnahme oder eine Freigabe eines Fahrpedals. In einem Beispiel repräsentiert der Übergang Bedingungen der Fahrzeugverzögerung, bei denen die Fahrzeugbremsen angelegt oder nicht angelegt werden können. Die innerhalb des Partikelfilters gespeicherten Partikel haben seit dem Zeitpunkt T1 um einen kleinen Betrag zugenommen. Eine kurze Zeit, nachdem der Übergang begonnen hat, wird das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein magereres Luft-Kraftstoff-Verhältnis angesteuert, um die Temperatur in dem Dreiwegekatalysator zu erhöhen und dadurch die Oxidation der Partikel in dem Partikelfilter zu fördern. Der Regenerierungszustandsmerker ändert seinen Zustand ebenfalls von einem tiefen Wert auf einen höheren Wert, um anzugeben, dass die Partikelfilterregenerierung begonnen hat. Kurz danach wird die Zündfunkenlieferung zu einem oder zu mehreren Kraftmaschinenzylindern beendet. Zum Beispiel kann die Zündfunkenlieferung zu allen sechs Zylindern einer Sechszylinderkraftmaschine anhalten. Alternativ kann die Zündfunkenlieferung zu drei oder zu einer anderen Teilmenge der Kraftmaschinenzylinder beendet werden. Somit wird die Verbrennung in den Zylindern, in denen der Zündfunken angehalten worden ist, beendet. Die Drosselstellung ist ebenfalls in Ansprechen auf die Partikelfilterregenerierung zu einem kleinen Betrag geöffnet gezeigt. Das Öffnen der Drossel ermöglicht, dass Luft und Kraftstoff, die nicht verbrannt worden sind, den Dreiwegekatalysator erreichen, wo sie oxidiert werden können, um die Temperatur des Dreiwegekatalysators und des Partikelfilters zu erhöhen. Die Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Amplitude ist erhöht, um dem Dreiwegekatalysator zusätzliche Mengen an Kraftstoff und Luft zuzuführen. Die zyklische Änderungsrate von Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff kann niedrig genug sein, um den Zustand des Dreiwegekatalysators wie in der sechsten graphischen Darstellung von oben in 2 angegeben zu ändern. Mit anderen Worten, die Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Änderungsrate kann niedrig genug sein, um einen Durchbruch von Luft und/oder Kohlenwasserstoffen bei dem Dreiwegekatalysator zu veranlassen. Alternativ kann die Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Änderungsrate hoch genug sein, um die Dreiwegekatalysatortemperatur zu erhöhen, ohne einen Durchbruch zu verursachen. Die Kraftmaschine dreht sich über das der Kraftmaschine durch Fahrzeugräder zugeführte Drehmoment weiter, während Fahrzeugträgheit auf die Kraftmaschine übertragen wird, sodass sich die Kraftmaschine weiterdrehen kann, obgleich die Zündfunkenlieferung in einem oder in mehreren Kraftmaschinenzylindern beendet wurde.
  • Zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeitpunkt T3 bleibt die Kraftmaschinenbelastung niedrig und wird die Drosselstellung so eingestellt, dass innerhalb des Katalysators und des Partikelfilters eine erwünschte Oxidationsrate bereitgestellt wird. Da der Betreiberbedarf null ist, wird die Drosselstellung nicht in Ansprechen auf den Betreiberbedarf eingestellt. Falls die Partikelfilteroxidationsrate höher als erwünscht ist, wird der Drosselöffnungsbetrag geschlossen. Falls die Partikelfilteroxidationsrate niedriger als erwünscht ist, kann der Drosselöffnungsbetrag geöffnet werden. Das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird zwischen mager und fett von der Stöchiometrie angesteuert. In einigen Beispielen wird die Kraftstoffeinspritzung in Kraftmaschinenzylinder, die keinen Zündfunken empfangen, in Ansprechen auf eine Oxidationsrate innerhalb des Partikelfilters deaktiviert, sodass Kraftstoff gespart werden kann. Zum Beispiel wird die Einspritzung von Kraftstoff in Zylinder, die keinen Zündfunken empfangen, angehalten, wenn der Partikelfilter eine Schwellentemperatur erreicht. Zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeitpunkt T3 nimmt die Temperatur des Partikelfilters zu. Wenn das vorliegende Verfahren nicht verwendet wird, nimmt die Temperatur des Partikelfilters ab.
  • Zum Zeitpunkt T3 ist die Kraftmaschinenbelastung immer noch auf einem niedrigen Niveau und hat die Menge der in dem Partikelfilter gespeicherten Partikel ein Niveau erreicht, bei dem es erwünscht ist, die Partikelfilterregenerierung anzuhalten. Folglich wird die Partikelfilterregenerierung, wie dadurch angegeben ist, dass der Partikelregenerierungsmerker von einem höheren Niveau auf ein tieferes Niveau übergeht, angehalten. Die Partikelfiltertemperatur beginnt abzunehmen. Die Zündfunkenlieferung zu den Kraftmaschinenzylindern, bei denen der Zündfunken deaktiviert ist, wird beim Zeitpunkt T3 ebenfalls wieder aufgenommen. Um die Effizienz des Dreiwegekatalysators zu verbessern, wird außerdem die Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Amplitude verringert. Der Zustand des Dreiwegekatalysators wird ebenfalls auf ein Niveau zwischen einem fetten Zustand und einem mageren Zustand zurück angesteuert.
  • Zwischen dem Zeitpunkt T3 und dem Zeitpunkt T4 nimmt die Menge der in dem Partikelfilter gespeicherten Partikel zu, während Kraftstoff innerhalb der Kraftmaschine verbrannt wird. Wenn die Kraftmaschine bei höheren Kraftmaschinendrehzahlen und -belastungen betrieben wird, können sich die Partikel schneller ansammeln. Zwischen dem Bremszeitintervall nehmen die in dem Partikelfilter gespeicherten Partikel erheblich zu.
  • Zum Zeitpunkt T4 erreicht die Menge der in dem Partikelfilter gespeicherten Partikel das Niveau 302, bei dem es erwünscht ist, den Partikelfilter zu regenerieren. Die Kraftmaschine arbeitet bei einer höheren Kraftmaschinenbelastung und die Drossel ist auf einen verhältnismäßig großen Betrag geöffnet. Der Partikelregenerierungsmerker wird auf ein höheres Niveau eingestellt, um anzugeben, dass die Partikelfilterregenerierung im Gang ist. Um die Partikelfiltertemperatur zu erhöhen, wird die Zündfunkenverstellung nach früh nach spät verstellt. Wenn Kraftmaschine mager betrieben wird, wird die Zündfunkenverstellung nach früh zusätzlich nach spät verstellt, um die Kraftmaschinen-NOx-Ausgabe zu verringern. Die Zündfunkenverstellung nach spät kann kompensiert werden, indem die Luftströmung durch die Kraftmaschine über Erhöhung der Drosselöffnungsfläche oder Ventilzeiteinstellung erhöht wird. Die Amplitude des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen fettem und magerem Betrieb wird im Vergleich dazu, wenn die Kraftmaschine nicht in einer Partikelfilter-Regenerierungsbetriebsart betrieben wird, ebenfalls erhöht. Nachdem die Partikelfilterregenerierung begonnen hat, beginnt die Menge der Partikel abzunehmen.
  • Somit kann die Regenerierung des Partikelfilters während verschiedener Betriebsbedingungen zu verschiedenen Zeitpunkten stattfinden. Wenn die Kraftmaschinenbelastung niedrig ist oder bei höheren Kraftmaschinenbelastungen, wenn die Zündfunkenzeiteinstellung nach spät verstellt ist, kann der Partikelfilter regeneriert werden, ohne dass ein Zündfunken an einen oder an mehrere Zylinder angelegt wird.
  • Nun in 3 und 4 ist ein Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters gezeigt. Das Verfahren aus 3 und 4 kann als ausführbare Anweisungen in dem nichtflüchtigen Speicher des Controllers 12 aus 1 gespeichert sein. Das Verfahren aus 3 und 4 kann außerdem den in 2 gezeigten Ablauf bereitstellen.
  • Bei 302 beurteilt das Verfahren 300, ob das Fahrzeug in einem Betriebszustand ist. Es kann beurteilt werden, dass das Fahrzeug in einem Betriebszustand ist, wenn ein Befehl zum Betreiben des Fahrzeugs (z. B. über einen Zündschalter oder ein Fernbedienungssignal) gegeben worden ist. Falls das Verfahren 300 beurteilt, dass das Fahrzeug in einem Betriebszustand ist, ist die Antwort ja und geht das Verfahren 300 zu 304 über. Andernfalls ist die Antwort nein und geht das Verfahren 300 zum Austritt über.
  • Bei 304 stellt das Verfahren 300 eine Zündfunkenzündung für Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Gemische bereit und werden Partikel, die während der Verbrennung gebildet werden können, in einem Partikelfilter in einem mit der Kraftmaschine gekoppelten Abgassystem gespeichert. Die Kraftmaschine dreht sich über das Verbrennungsdrehmoment, das dadurch bereitgestellt wird, dass der Zündfunken die Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Gemische zündet. Nachdem die Zündfunkenzündung für die Kraftmaschinenzylinder bereitgestellt worden ist, geht das Verfahren 300 zu 306 über.
  • Bei 306 beurteilt das Verfahren 300, ob die in einem Partikelfilter gespeicherten Partikel mehr als eine Schwellenmenge sind. In einem Beispiel kann die Menge der in einem Partikelfilter gespeicherten Partikel auf der Grundlage eines Druckabfalls über den Partikelfilter bei einem gegebenen Durchfluss durch den Partikelfilter geschätzt werden. Der Druckabfall kann über Drucksensoren, die sich in dem Auspuff an Orten einlassseitig und auslassseitig des Partikelfilters befinden, überwacht werden. Je höher der Druckabfall ist, desto stärker ist die Partikelansammlung innerhalb des Partikelfilters. Falls beurteilt wird, dass in dem Partikelfilter mehr als ein Schwellenbetrag an Partikeln gespeichert worden ist, ist die Antwort ja und geht das Verfahren 300 zu 308 über. Andernfalls ist die Antwort nein und geht das Verfahren 300 zum Austritt über.
  • Bei 308 beurteilt das Verfahren 300, ob es Übergänge von einer höheren Kraftmaschinenbelastung zu einer niedrigeren Kraftmaschinenbelastung gibt. In einigen Beispielen beurteilt das Verfahren 300 einfach, ob die Kraftmaschine bei einer niedrigeren Kraftmaschinenbelastung arbeitet und ob sich das Fahrzeug bewegt. Außerdem kann das Verfahren 300 beurteilen, ob eine Pedalwegnahme vorhanden ist und ob die Kraftmaschinenbelastung niedriger oder niedriger als ein Schwellenniveau tendiert. Wenn das der Fall ist, ist die Antwort ja und geht das Verfahren 300 zu 310 über. Andernfalls ist die Antwort nein und geht das Verfahren 300 zu 340 über. Falls die in dem Partikelfilter gespeicherten Partikel weniger als ein Schwellenniveau sind und eine Pedalwegnahme zu einer niedrigen Kraftmaschinenbelastung auftritt, wird kein Kraftstoff an die Kraftmaschinenzylinder geliefert und wird der Zündfunken deaktiviert oder kann er aktiv bleiben, sodass die Kraftmaschine bei niedrigen Kraftmaschinenbelastungen, bei denen das Drehmoment zum Drehen der Kraftmaschine über die Fahrzeugräder bereitgestellt wird, in eine Verzögerungs-Kraftstoffabschaltungs-Betriebsart eintritt, um Kraftstoff zu sparen.
  • Bei 310 stellt das Verfahren 300 die Lieferung des Zündfunkens zu einem oder zu mehreren Kraftmaschinenzylindern ein oder hält sie an, wobei sich die Kraftmaschine über das von den Fahrzeugrädern zugeführte Drehmoment weiterdreht. Die Fahrzeugräder übertragen die kinetische Energie des Fahrzeugs an die Kraftmaschine, um die Kraftmaschinendrehung aufrechtzuerhalten. Somit wird Kraftmaschinenrotationsenergie, unmittelbar nachdem die Rotationsenergie von der Verbrennung bereitgestellt worden ist, von den Fahrzeugrädern abgeleitet, sodass die Kraftmaschinendrehung nicht anhält. In einigen Beispielen wird die Zündfunkenlieferung zu allen Kraftmaschinenzylindern angehalten. In anderen Beispielen wird die Zündfunkenlieferung zu weniger als der Gesamtanzahl von Kraftmaschinenzylindern eingestellt. Nachdem die Zündfunkenlieferung zu ausgewählten Zylindern angehalten worden ist, geht das Verfahren 300 zu 312 über.
  • Bei 312 stellt das Verfahren 300 die Kraftmaschinenluftströmung über Drosselklappen- und/oder Ventilzeiteinstellungs-Einstellungen ein. In einem Beispiel wird die Drosselklappe auf einen Betrag geöffnet, bei dem in einem auslassseitig der Kraftmaschine positionierten Dreiwegekatalysator eine exotherme Reaktion auftritt. Der Drosselöffnungsbetrag kann in Ansprechen auf eine Temperatur des Dreiwegekatalysators und/oder auf die Temperatur des Partikelfilters eingestellt werden. Falls die Katalysator- oder Partikelfiltertemperatur niedriger als erwünscht ist, kann der Drosselöffnungsbetrag auf der Grundlage einer Temperaturdifferenz zwischen der tatsächlichen Katalysator-/Partikelfiltertemperatur und der erwünschten Katalysator-/Partikelfiltertemperatur um einen vorgegebenen Betrag erhöht werden. Nachdem die Luftströmung durch die Kraftmaschine eingestellt worden ist, geht das Verfahren 300 zu 314 über.
  • Bei 314 stellt das Verfahren 300 für die Zylinder, in denen die Zündfunkenlieferung angehalten worden ist, Kraftstoff bereit. Falls dagegen die Dreiwegekatalysatortemperatur kleiner als eine Schwellentemperatur (z. B. als eine Temperatur, bei der der eingespritzte Kraftstoff verbrennt) ist, wird kein Kraftstoff in die Kraftmaschine eingespritzt, während der Zündfunken angehalten worden ist. Ferner kann die Kraftstoffströmung für Zylinder bereitgestellt werden, bei denen der Zündfunken geliefert wird, um die Kraftmaschine drehend zu halten. In einigen Beispielen ermöglicht die Fahrzeugträgheit während der Fahrzeugverzögerung, dass sich die Kraftmaschine weiterdreht, während kein Zündfunken zu Kraftmaschinenzylindern geliefert wird. An Zylinder, die keinen Zündfunken empfangen, wird auf der Grundlage einer erwünschten Katalysatortemperatur und einer Kraftmaschinenluftströmung Kraftstoff geliefert. Nachdem der Kraftstoff Kraftmaschinenzylindern zugeführt worden ist, geht das Verfahren 300 zu 316 über.
  • Somit wird die Partikelfilterregenerierung dadurch initiiert, dass die Zündfunkenlieferung und die Einspritzung von Kraftstoff in Zylinder, bei denen die Zündfunkenlieferung während Bedingungen niedriger Last in Ansprechen auf eine Menge der innerhalb eines Katalysators gespeicherten Partikel und in Ansprechen auf eine Pedalwegnahmebedingung, bei der sich das Fahrzeug auf einer Straße weiterbewegt, angehalten worden ist, beendet wird.
  • Bei 316 steuert das Verfahren 300 anfangs das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf ein mageres Niveau an, um Sauerstoff zum Oxidieren von Kohlenwasserstoffen, die innerhalb des Dreiwegekatalysators gespeichert sein können, bereitzustellen. Außerdem erhöht das Verfahren 300 die Amplitude des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses um die stöchiometrischen Bedingungen, um die Partikelfilterregenerierung weiter zu fördern. Das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann Kraftstoff und Luft, die verbrannt sind, zusammen mit Kraftstoff und Luft, die nicht verbrannt sind, enthalten, bevor es aus der Kraftmaschine strömt. Nachdem die Einstellungen des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bereitgestellt worden sind, geht das Verfahren 300 zu 318 über.
  • Bei 318 beurteilt das Verfahren 300, ob die Partikelfilterregenerierung abgeschlossen ist. In einem Beispiel kann bestimmt werden, dass die Partikelfilterregenerierung abgeschlossen ist, wenn ein Druckabfall über den Partikelfilter bei einem gegebenen Durchfluss durch den Partikelfilter kleiner als ein Schwellenwert ist. Wenn das der Fall ist, ist die Antwort ja, und geht das Verfahren 300 zu 320 über. Andernfalls ist die Antwort nein und kehrt das Verfahren 300 zu 308 zurück.
  • Bei 320 nimmt das Verfahren 300 die Lieferung des Zündfunkens zu den Kraftmaschinenzylindern, bei denen der Zündfunken beendet wurde, wieder auf. In einem Beispiel wird der Zündfunken aktiviert, indem ein Strom zu einer Zündspule fließengelassen wird.
  • Bei 322 beurteilt das Verfahren 300, ob es eine Zunahme der Kraftmaschinenbelastung gibt. In einem Beispiel kann eine Zunahme der Kraftmaschinenbelastung über eine Stellung eines durch einen Fahrzeugfahrer betriebenen Fahrpedals angegeben werden. In einigen Beispielen kann beurteilt werden, dass es eine Zunahme der Kraftmaschinenbelastung gibt, wenn die Kraftmaschinenbelastung um mehr als einen Schwellenbetrag erhöht ist. Falls das Verfahren 300 beurteilt, dass es eine Zunahme der Kraftmaschinenbelastung gibt, ist die Antwort ja und geht das Verfahren 300 zu 324 über. Andernfalls ist die Antwort nein und geht das Verfahren 300 zu 330 über.
  • Bei 324 beurteilt das Verfahren 300, ob ein Dreiwegekatalysator, der sich auslassseitig der Kraftmaschine und einlassseitig des Partikelfilters befindet, in einem mageren Zustand ist. In einem Beispiel kann darüber, dass ein auslassseitig des Dreiwegekatalysators positionierter Sauerstoffsensor eine magere Bedingung angibt, beurteilt werden, dass ein Dreiwegekatalysator in einem mageren Zustand ist. Falls das Verfahren 300 beurteilt, dass der Dreiwegekatalysator in einem mageren Zustand ist, ist die Antwort ja und geht das Verfahren 300 zu 328 über. Andernfalls ist die Antwort nein und geht das Verfahren 300 zu 326 über.
  • Bei 328 spritzt das Verfahren 300 zusätzlichen Kraftstoff in die Kraftmaschinenzylinder ein, um den Dreiwegekatalysator auf einen Zustand zwischen fett und mager anzusteuern. In einem Beispiel wird Kraftstoff während eines Ausstoßtakts eines Zylinders, der Kraftstoff empfängt, eingespritzt, sodass der Kraftstoff dem Dreiwegekatalysator sobald wie möglich, nachdem die Änderung der Kraftmaschinenbelastung detektiert worden ist, zugeführt werden kann. Da während des Ausstoßtakts Zylinderinhalte in das Abgassystem entleert werden können, kann das Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder während des Ausstoßtakts eine Zeitdauer, die es dauert, den Dreiwegekatalysator auf einen Zustand zwischen fett und mager anzusteuern, verringern. Auf diese Weise kann der Zustand des Katalysators in der Weise eingestellt werden, dass während der Zunahme der Kraftmaschinenbelastung NOx besser durch den Dreiwegekatalysator verarbeitet werden kann. Nachdem der in die Kraftmaschinenzylinder eingespritzte Kraftstoff eingestellt worden ist, geht das Verfahren 300 zum Austritt über.
  • Bei 326 verringert das Verfahren 300 eine Menge des Kraftstoffs zu einem ersten Zylinder, um nach einer Zunahme der Kraftmaschinenbelastung Kraftstoff zu empfangen. Durch Verringern einer an die Kraftmaschinenzylinder gelieferten Kraftstoffmenge kann es möglich sein, den Zustand des Dreiwegekatalysators zu einer Gleichgewichtsbedingung zwischen fetter und magerer Bedingung zu verschieben. Insbesondere kann mehr Sauerstoff durch den ersten Zylinder strömen, sodass Sauerstoff bei dem Dreiwegekatalysator gespeichert werden kann. Nachdem die Menge des in die Kraftmaschine eingespritzten Kraftstoffs abgenommen hat, geht das Verfahren 300 zum Austritt über.
  • Bei 330 stellt das Verfahren 300 eine Menge des innerhalb des Dreiwegekatalysators gespeicherten Sauerstoffs in Ansprechen auf den Regenerierungszustand des Partikelfilters über die Verbrennung eines fetten und mageren Luft-Kraftstoff-Gemischs um die Stöchiometrie innerhalb von Kraftmaschinenzylindern ein. Zum Beispiel kann das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit mehr Tendenz zu einer fetten Seite von der Stöchiometrie oder zu einer mageren Seite von der Stöchiometrie eingestellt werden, sodass die Sauerstoffspeicherung innerhalb des Dreiwegekatalysators ausgeglichen ist (z. B. können 50% der verfügbaren Sauerstoffspeicherung des Dreiwegekatalysators genutzt werden), nachdem die Partikelfilterregenerierung abgeschlossen ist. Der Zustand des Katalysators kann im Zeitverlauf eingestellt werden, wenn die Kraftmaschinenbelastung nicht zunimmt, sodass keine plötzliche Änderung der Kraftmaschinenkraftstoffbeaufschlagung erforderlich ist. In einem Beispiel, in dem der Zustand des Dreiwegekatalysators nach der Regenerierung fett ist, wird auf das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eine magere Tendenz angewendet. Wenn der Zustand des Dreiwegekatalysators nach der Regenerierung mager ist, wird auf das Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eine fette Tendenz angewendet. Auf diese Weise wird der Sauerstoffspeicherzustand des Dreiwegekatalysators nach Regenerierung des Partikelfilters eingestellt. Nachdem die Menge des in dem Dreiwegekatalysator gespeicherten Sauerstoffs eingestellt worden ist, geht das Verfahren 300 zum Austritt über.
  • Bei 340 verstellt das Verfahren 300 die Zündfunkenzeiteinstellung in ausgewählten Zylindern von der Zündfunkengrundzeiteinstellung nach spät, um die Temperaturen in dem Abgassystem zu erhöhen. Das Erhöhen der Abgastemperaturen bei höheren Kraftmaschinenbelastungen kann die Partikeloxidation innerhalb des Partikelfilters erleichtern, da der höhere Massendurchfluss bei der höheren Kraftmaschinenbelastung die Temperaturen auslassseitig des Dreiwegekatalysators höher ansteuern kann. Die Menge der durch die Kraftmaschine strömenden Luft kann erhöht werden, wenn der Zündfunken nach spät verstellt wird, sodass ein äquivalentes Kraftmaschinendrehmoment bereitgestellt wird, während der Zündfunken nach spät verstellt ist. Nachdem die Zündfunkenzeiteinstellung nach spät verstellt worden ist, geht das Verfahren 300 zu 342 über.
  • Bei 342 erhöht das Verfahren 300 die Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Amplitudenänderung um stöchiometrische Bedingungen. In einem Beispiel wird die Spitze-Spitze-Änderung des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses um stöchiometrische Bedingungen erhöht. Nach dem Einstellen des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses geht das Verfahren 300 zu 344 über.
  • Bei 344 durchbricht das Verfahren 300 den Dreiwegekatalysator mit fetten und mageren Verbrennungsprodukten für Schwellendauern. Zum Beispiel wird die magere Bedingung für eine vorgegebene Zeitdauer gehalten, falls bei dem Dreiwegekatalysatorauslass eine magere Bedingung bestimmt wird. Die Menge der Mager-Durchbruchzeit kann durch Verringern einer Menge des in Kraftmaschinenzylinder eingespritzten Kraftstoffs für eine erwünschte Dauer eingestellt werden. Auf diese Weise kann die Menge des dem Partikelfilter während der Partikelfilterregenerierung zugeführten Sauerstoffs gesteuert werden. Nachdem die Fett- und Mager-Durchbruchsbedingungen eingestellt worden sind, geht das Verfahren 300 zu 346 über.
  • Bei 346 stellt das Verfahren 300 für Kraftmaschinenzylinder eine zusätzliche Verstellung des Zündfunkens nach spät bereit, wenn die Zylinder mager betrieben werden, sodass die NOx-Ausgabe der Zylinder verringert werden kann. Der Betrag der Zündfunkenverstellung nach spät kann proportional zum Luftüberschuss des Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses sein. Falls die Kraftmaschine z. B. magerer betrieben wird, kann mehr Zündfunkenverstellung nach spät bereitgestellt werden. Nachdem die Zündfunkenzeiteinstellung während eines mageren Kraftmaschinenbetriebs zusätzlich nach spät verstellt worden ist, geht das Verfahren 300 zu 348 über. Bei 348 erhöht das Verfahren 300 die Menge der Kraftmaschinenluftströmung, während die Kraftmaschine mager betrieben wird. Der Drehmomentverringerung, die auftritt, während die Zylinder mit Zündfunkenzeiteinstellung nach spät mager betrieben werden, kann über die Erhöhung der Kraftmaschinenluftströmung über Öffnen der Kraftmaschinendrossel entgegengewirkt werden. Auf diese Weise kann das Kraftmaschinendrehmoment gleichförmiger sein. Nachdem die Kraftmaschinenluftströmung eingestellt worden ist, geht das Verfahren 300 zu 350 über.
  • Bei 350 beurteilt das Verfahren 300, ob die Partikelfilterregenerierung abgeschlossen ist. Die Partikelfilterregenerierung kann als abgeschlossen angesehen werden, wenn ein Druckabfall über den Partikelfilter bei einem gegebenen Durchfluss durch den Partikelfilter kleiner als ein erwünschter Betrag ist. Wenn das der Fall ist, ist die Antwort ja und geht das Verfahren 300 zu 352 über. Andernfalls ist die Antwort nein und kehrt das Verfahren 300 zu 340 zurück.
  • Bei 352 verstellt das Verfahren 300 die Zündfunkenzeiteinstellung nach früh auf die Zündfunkengrundzeiteinstellung zurück und verringert das Kraftmaschinen-Spitze-Spitze-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Weise, dass der Mager- und Fett-Durchbruch des Katalysators verringert wird. Das Spitze-Spitze-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann dadurch verringert werden, dass die Kraftmaschine näher bei stöchiometrischen Bedingungen betrieben wird. Nachdem der Kraftmaschinenzündfunken und -kraftstoff auf den Grundbetrieb zurückgestellt worden sind, geht das Verfahren 300 zum Austritt über.
  • Somit schafft das Verfahren aus 3 ein Kraftmaschinenbetriebsverfahren, das umfasst: Zuführen eines Zündfunkens zum Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einer Kraftmaschine; Speichern von Partikeln, die durch Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugt werden, in einem Partikelfilter; und Regenerieren des Partikelfilters, während die Kraftmaschinenbelastung kleiner als ein Schwellenwert ist und in Ansprechen auf eine Pedalwegnahmebedingung über das Beenden der Lieferung des Zündfunkens zu einem oder zu mehreren Zylindern und Zuführen von Kraftstoff zu dem einen oder zu den mehreren Zylindern. Auf diese Weise kann ein Partikelfilter über die Erzeugung von Wärme in einem Dreiwegekatalysator, der dem Partikelfilter näher als der Kraftmaschine ist, regeneriert werden.
  • Das Kraftmaschinenbetriebsverfahren enthält, dass der Partikelfilter auslassseitig eines Dreiwegekatalysators positioniert wird und dass die Kraftmaschine über ein von den Fahrzeugrädern zugeführtes Drehmoment gedreht wird, während die Zündfunkenlieferung beendet worden ist. Ferner umfasst das Kraftmaschinenbetriebsverfahren das Einstellen einer Menge der Luft, die durch die Kraftmaschine strömt, wenn der Partikelfilter regeneriert wird. In einigen Beispielen enthält das Kraftmaschinenbetriebsverfahren, dass die Menge der Luft, die durch die Kraftmaschine strömt, über eine Drossel- oder Ventilzeiteinstellung eingestellt wird. Außerdem enthält das Kraftmaschinenbetriebsverfahren, dass die Regenerierung über das Zuführen eines mageren Luft-Kraftstoff-Gemischs von der Kraftmaschine zu einem einlassseitig des Partikelfilters positionierten Dreiwegekatalysator initiiert wird. In einem Beispiel enthält das Kraftmaschinenbetriebsverfahren, dass die Verbrennung in dem einen oder in den mehreren Zylindern während der Regenerierung des Partikelfilters beendet wird und dass sich die Kraftmaschine unmittelbar vor Regenerierung des Partikelfilters und Anhalten der Zündfunkenlieferung über Verbrennung in ihren Zylindern gedreht hat. Das Kraftmaschinenbetriebsverfahren enthält, dass in den einen oder in die mehreren Zylinder eingespritzter Kraftstoff in einem einlassseitig des Partikelfilters positionierten Dreiwegekatalysator verbrannt wird. Ferner enthält das Kraftmaschinenbetriebsverfahren, dass die Kraftmaschine eine Direkteinspritzungs-Turbolader-Kraftmaschine ist und dass eine Menge des dem einen oder den mehreren Zylindern zugeführten Kraftstoffs geändert wird, um für den einen oder für die mehreren Zylinder fette und magere Luft-Kraftstoff-Gemische bereitzustellen.
  • In einem weiteren Beispiel schafft das Verfahren aus 3 und 4 ein Kraftmaschinenbetriebsverfahren, das umfasst: Zuführen eines Zündfunkens zum Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einer Kraftmaschine; Speichern von Partikeln, die durch Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugt werden, in einem Partikelfilter; Regenerieren des Partikelfilters, während die Kraftmaschinenbelastung kleiner als ein Schwellenwert ist, dadurch, dass die Lieferung eines Zündfunkens zu einem Zylinder beendet wird, während die Kraftmaschinenbelastung kleiner als ein Schwellenwert ist und während sich die Kraftmaschine über ein durch Fahrzeugräder zugeführtes Drehmoment dreht; und Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder während eines Ausstoßtakts des Zylinders in Ansprechen auf eine Zunahme der Kraftmaschinenbelastung. Ferner enthält das Kraftmaschinenbetriebsverfahren das Zuführen von Kraftstoff zu dem Zylinder, während die Lieferung eines Zündfunkens zu dem Zylinder beendet worden ist. Ferner umfasst das Kraftmaschinenbetriebsverfahren die Nichtlieferung von Kraftstoff zu dem Zylinder, während die Lieferung eines Zündfunkens zu dem Zylinder beendet worden ist, in Ansprechen darauf, dass die Kraftmaschinenbelastung kleiner als ein Schwellenwert ist und dass eine Menge der in dem Partikelfilter gespeicherten Partikel kleiner als ein Schwellenwert ist.
  • In einigen Beispielen enthält das Kraftmaschinenbetriebsverfahren, dass die Kraftmaschine in einer Verzögerungs-Kraftstoffabschaltungs-Betriebsart ist, wenn kein Kraftstoff zu dem Zylinder geliefert wird. Außerdem enthält das Kraftmaschinenbetriebsverfahren, dass während des Ausstoßtakts des Zylinders in Ansprechen darauf, dass ein Zustand eines Katalysators mager ist, Kraftstoff eingespritzt wird. Ferner umfasst das Kraftmaschinenbetriebsverfahren, dass das Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder beendet wird, wenn eine Temperatur eines Dreiwegekatalysators kleiner als ein Schwellenwert ist.
  • Nun in 5 ist ein beispielhaftes Fahrzeug gezeigt, in dem die Kraftmaschine 10 aus 1 arbeitet. Das Fahrzeug 500 enthält eine Kraftmaschine 10, ein Getriebe 502, ein Differential 504 und Räder 506. Wenn das Kraftmaschinendrehmoment positiv ist, führt die Kraftmaschine 10 Drehmoment zu, um die Fahrzeugräder 506 über eine Zahnradanordnung (nicht gezeigt) im Getriebe 502 zu drehen. Das Differential 504 überträgt ein Drehmoment vom Getriebe 502 an die Räder 506. Wenn das Kraftmaschinendrehmoment negativ ist, können die Räder 506 ein Drehmoment zuführen, um die Kraftmaschine 10 über das Getriebe 502 zu drehen. Die Räder 506 übertragen die kinetische Energie des Fahrzeugs an die Kraftmaschine 10. Auf diese Weise kann sich die Kraftmaschine weiterdrehen, selbst wenn der Zündfunken und/oder der Kraftstoff deaktiviert sind, während sich das Fahrzeug bewegt.
  • Wie vom Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet gewürdigt werden wird, kann das in 3 und 4 beschriebene Verfahren eine oder mehrere irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen repräsentieren. Somit können verschiedene dargestellte Schritte oder Funktionen in dem dargestellten Ablauf ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen sein. Gleichfalls ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendig erforderlich, um die hier beschriebenen Aufgaben zu lösen sowie Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern sind sie zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung gegeben. Obgleich dies nicht explizit dargestellt ist, erkennt der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, dass einer oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen je nach der besonderen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden können.
  • Damit ist die Beschreibung abgeschlossen. Wenn Sie der Fachmann auf dem Gebiet liest, fallen ihm viele Änderungen und Abwandlungen ein, ohne von dem Erfindungsgedanken und von dem Schutzumfang der Beschreibung abzuweichen. Zum Beispiel könnten Einzylinder-, I2-, I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10-, V12- und V16-Kraftmaschinen, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen arbeiten, die vorliegende Beschreibung vorteilhaft verwenden.

Claims (20)

  1. Kraftmaschinenbetriebsverfahren, das Folgendes umfasst: Zuführen eines Zündfunkens zum Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einer Kraftmaschine; Speichern von Partikeln, die durch Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugt werden, in einem Partikelfilter; und Erwärmen des Partikelfilters, um die Partikelfilterregenerierung zu ermöglichen, während die Kraftmaschinenbelastung kleiner als ein Schwellenwert ist und in Ansprechen auf eine Pedalwegnahmebedingung über das Beenden der Lieferung des Zündfunkens zu einem oder zu mehreren Zylindern und Zuführen von Kraftstoff zu dem einen oder zu den mehreren Zylindern.
  2. Kraftmaschinenbetriebsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Partikelfilter auslassseitig eines Dreiwegekatalysators positioniert wird und wobei die Kraftmaschine über ein von den Fahrzeugrädern zugeführtes Drehmoment gedreht wird, während die Zündfunkenlieferung beendet worden ist.
  3. Kraftmaschinenbetriebsverfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einstellen einer Menge der Luft, die durch die Kraftmaschine strömt, wenn der Partikelfilter regeneriert wird, umfasst.
  4. Kraftmaschinenbetriebsverfahren nach Anspruch 3, wobei die Menge der Luft, die durch die Kraftmaschine strömt, über eine Drossel- oder Ventilzeiteinstellung eingestellt wird.
  5. Kraftmaschinenbetriebsverfahren nach Anspruch 1, wobei eine Partikelfiltertemperaturzunahme zur Regenerierung über das Zuführen eines mageren Luft-Kraftstoff-Gemischs von der Kraftmaschine zu einem einlassseitig des Partikelfilters positionierten Dreiwegekatalysator initiiert wird.
  6. Kraftmaschinenbetriebsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Verbrennung in dem einen oder in den mehreren Zylindern während der Regenerierung des Partikelfilters beendet wird und wobei sich die Kraftmaschine über Verbrennung in ihren Zylindern unmittelbar vor Beginn der Regenerierung des Partikelfilters gedreht hat.
  7. Kraftmaschinenbetriebsverfahren nach Anspruch 6, wobei in den einen oder in die mehreren Zylinder eingespritzter Kraftstoff in einem einlassseitig des Partikelfilters positionierten Dreiwegekatalysator verbrannt wird.
  8. Kraftmaschinenbetriebsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Kraftmaschine eine Direkteinspritzungs-Turbolader-Kraftmaschine ist und wobei eine Menge des dem einen oder den mehreren Zylindern zugeführten Kraftstoffs geändert wird, um für den einen oder für die mehreren Zylinder fette und magere Luft-Kraftstoff-Gemische bereitzustellen.
  9. Kraftmaschinenbetriebsverfahren, das Folgendes umfasst: Zuführen eines Zündfunkens zum Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einer Kraftmaschine; Speichern von Partikeln, die durch Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugt werden, in einem Partikelfilter; Erwärmen des Partikelfilters, um die Partikelfilterregenerierung zu ermöglichen, darüber, dass die Lieferung eines Zündfunkens zu einem Zylinder beendet wird, während die Kraftmaschinenbelastung kleiner als ein Schwellenwert ist und während sich die Kraftmaschine über ein durch Fahrzeugräder zugeführtes Drehmoment dreht; und Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder während eines Ausstoßtakts des Zylinders in Ansprechen auf eine Zunahme der Kraftmaschinenbelastung.
  10. Kraftmaschinenbetriebsverfahren nach Anspruch 9, das ferner das Zuführen von Kraftstoff zu dem Zylinder, während die Lieferung des Zündfunkens zu dem Zylinder beendet worden ist, umfasst.
  11. Kraftmaschinenbetriebsverfahren nach Anspruch 9, das ferner die Nichtlieferung von Kraftstoff zu dem Zylinder, während die Lieferung eines Zündfunkens zu dem Zylinder beendet worden ist, in Ansprechen darauf, dass die Kraftmaschinenbelastung kleiner als ein Schwellenwert ist und dass eine Menge der in dem Partikelfilter gespeicherten Partikel kleiner als ein Schwellenwert ist, umfasst.
  12. Kraftmaschinenbetriebsverfahren nach Anspruch 11, wobei die Kraftmaschine in einer Verzögerungs-Kraftstoff-Abschaltungs-Betriebsart ist, wenn kein Kraftstoff zu dem Zylinder geliefert wird.
  13. Kraftmaschinenbetriebsverfahren nach Anspruch 9, wobei Kraftstoff während des Ausstoßtakts des Zylinders in Ansprechen darauf, dass ein Zustand eines Katalysators mager ist, eingespritzt wird.
  14. Kraftmaschinenbetriebsverfahren nach Anspruch 9, das ferner das Beenden des Einspritzens von Kraftstoff in den Zylinder, wenn eine Temperatur eines Dreiwegekatalysators kleiner als eine Schwellentemperatur ist, umfasst.
  15. System zum Steuern einer Kraftmaschine, wobei das System Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine; ein Zündungssystem, das der Kraftmaschine einen Zündfunken zuführt; einen Partikelfilter in einem Abgassystem der Kraftmaschine; und einen Controller, der in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherte ausführbare Anweisungen, um die Zündfunkenzeiteinstellung nach spät zu verstellen und um eine zeitlich veränderliche Amplitude eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu erhöhen, um den Partikelfilter in einer ersten Betriebsart zu regenerieren, und ausführbare Anweisungen, um die Zündfunkenlieferung zu beenden, um den Partikelfilter in einer zweiten Betriebsart in Ansprechen auf eine Pedalwegnahme und darauf, dass die Kraftmaschinenbelastung unter einem Schwellenwert ist, zu regenerieren, enthält.
  16. System nach Anspruch 15, das ferner zusätzliche ausführbare Anweisungen zum zusätzlichen Verstellen des Zündfunkens nach spät, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der ersten Betriebsart mager ist, umfasst.
  17. System nach Anspruch 15, das ferner einen Dreiwegekatalysator und zusätzliche ausführbare Anweisungen zum Einstellen des in dem Dreiwegekatalysator gespeicherten Sauerstoffs in Ansprechen auf einen Regenerierungszustand des Partikelfilters umfasst.
  18. System nach Anspruch 15, das ferner zusätzliche ausführbare Anweisungen zum Zuführen von Kraftstoff zu einem Zylinder während eines Ausstoßtakts in Ansprechen auf eine Erhöhung der Kraftmaschinenbelastung und auf eine Kraftmaschinenbelastungsanforderung während der zweiten Betriebsart umfasst.
  19. System nach Anspruch 15, das ferner zusätzliche ausführbare Anweisungen zum Anreichern eines Kraftmaschinen-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Ansprechen auf einen mageren Zustand eines Katalysators während einer Zunahme einer Kraftmaschinenbelastungsanforderung während der zweiten Betriebsart umfasst.
  20. System nach Anspruch 15, wobei die zeitlich veränderliche Amplitude zwischen fett und mager von der Stöchiometrie variiert.
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