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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf die Begrenzung von Partikelemissionen während stationären Zapfwellenantriebs.
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HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG
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Emissionsbegrenzungsvorrichtungen, wie beispielsweise Dieselpartikelfilter (DPF), können den Betrag an Rußemissionen aus einem Dieselmotor durch Einfangen von Rußpartikeln reduzieren. Derartige Vorrichtungen können während des Betriebs eines Motors regeneriert werden, um den Betrag von eingefangener Partikelmaterie zu vermindern. Regeneration wird üblicherweise durch Erhöhen der Temperatur des DPF auf ein vorgegebenes Niveau und Sicherstellen, dass das Abgas, welches in den DPF gelangt, eine bestimmte Zusammensetzung besitzt, erzielt.
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Dieselfahrzeuge können ferner mit Systemen zur Abgasrückführung (EGR) ausgerüstet sein. EGR-Systeme leiten einen Teil der Abgase zurück zum Einlass, um die Verbrennungstemperatur abzukühlen und Drosselverluste zu reduzieren, indem so Emissionen und Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs verbessert werden. Bei abgasturboaufgeladenen Motoren kann ein EGR-System einen Niederdruck-EGR-(LP-EGR)-Kreis, einen Hochdruck-EGR-(HP-EGR)-Kreis oder beide enthalten. Der LP-EGR-Kreis leitet Abgase um, nachdem die Gase durch die Turbine des Turbolader geströmt sind, und speist die Gase vor dem Kompressor ein, während der HP-EGR-Kreis Abgase vor der Turbine umleitet und die Gase hinter der Einlassdrossel einspeist. Üblicherweise wird der Betrag von LP-EGR und/oder HP-EGR, welcher durch das EGR-System geleitet wird, gemessen und basierend auf Motordrehzahl und Belastung während des Motorbetriebs eingestellt, um die gewünschte Verbrennungsstabilität des Motors beizubehalten, während Vorteile bei Emissionen und Kraftstoffverbrauch erzielt werden.
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Einige Dieselfahrzeuge können auch mit Zapfwellenantrieb (PTO) ausgerüstet sein. Der Zapfwellenantrieb ist ein System, welches dafür ausgelegt ist, dem Motor Leistung zu entnehmen. Ein PTO kann mit dem Getriebe verbunden und ausgerüstet sein, um eine Hilfsantriebswelle, einen Riemen, einen Hydrauliklift oder einen anderen Mechanismus anzutreiben.
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Es ist für den DPF möglich, Ruß zu akkumulieren, wenn ein Fahrzeug stationär ist und der Motor für den Zapfwellenantrieb (PTO) verwendet ist. Herkömmliche Regeneration des DPF tritt nicht auf, wenn ein Fahrzeug stationär ist, und daher kann ein Fahrzeug aus dem Betrieb genommen werden, damit es gefahren wird, um eine Regeneration des DPF durchzuführen. Dies ist auch während einer vom Benutzer angewiesenen stationären Regeneration der Fall gewesen, die es ebenfalls erforderlich macht, dass der PTO-Betrieb anhält.
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Die Erfinder haben die oben beschriebenen Nachteile erkannt und beschreiben hierin Systeme und Verfahren zur Regeneration eines DPF, ohne einen stationären PTO-Modus zu beenden, wie es zum Beispiel von einer Bedienperson über eine Auswahlvorrichtung, wie beispielsweise eine Benutzerschnittstelle oder einen Wahlschalter, eingestellt wird. PTO-Drehzahl und Belastung neigen dazu, stabil zu sein, und höhere Harnstoffdosierungsniveaus funktionieren gut, um NOx zu begrenzen. Außerdem kann ein Reduzieren von EGR um 50% des normalen Niveaus die passive Regeneration des DPF begünstigen.
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EGR wird um 50% des normalen EGR-Niveaus reduziert, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind. Erstens, der DPF erreicht eine Rußbefüllungsmenge, bei der eine normale Regeneration durchgeführt werden kann, und zweitens, der Lastwagen befindet sich im stationären PTO. Um NOx zu begrenzen, schlagen die Erfinder vor, die Harnstoffdosierung zu erhöhen. Die Bildung von NO2 kann außerdem beeinflusst werden, indem die Anzahl von Einspritzungen und der Einspritzzeitpunkt modifiziert werden. Auf diese Weise wird der DPF während PTO durch Reduzieren der EGR um 50% oder mehr regeneriert und NOx-Mengen können durch Erhöhen der Harnstoffdosierung und/oder Einstellen des Einspritzzeitpunktes und der Anzahl von Kraftstoffeinspitzungen begrenzt werden.
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Die in der vorliegenden Offenlegung oben beschriebenen Systeme und Verfahren ermöglichen Regeneration eines Dieselpartikelfilters, während sich ein Fahrzeug im stationären Zapfwellenantrieb-Modus befindet. Beschrieben wird ein Verfahren aus: während ausgewählter Zapfwellenantriebsbedingungen Reduzieren eines EGR-Grades in Abhängigkeit von einem Hinweis, einen Dieselpartikelfilter zu regenerieren.
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In einigen Beispielen unterscheidet sich die Vorgehensweise zur DPF-Regeneration während des PTO-Betriebs von der Vorgehensweise zur DPF-Regeneration während des Betriebs ohne PTO, wie beispielsweise während Fahrzeugfahrt und Fahrbetrieben. Zum Beispiel kann DPF-Regeneration während des Betriebs ohne PTO den EGR-Grad beibehalten, während andere Maßnahmen ergriffen werden, um die Abgastemperatur zu erhöhen und den DPF zu regenerieren (z. B. Einstellen der Einspritzzeit, Überschuss an Abgassauerstoff, etc.). Als ein weiteres Beispiel kann der EGR-Einstellgrad zur DPF-Regeneration während des Betriebs ohne PTO geringer sein als für die DPF-Regeneration während des PTO-Betriebs (z. B. Reduzierung um nur 25%).
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Die obigen Vorteile und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden von der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung direkt ersichtlich werden, wenn sie allein oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
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Es sollte verstanden werden, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, welche in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Es ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes zu identifizieren, dessen Umfang einzig und allein durch die Ansprüche, welche der ausführlichen Beschreibung folgen, definiert wird. Des Weiteren wird der beanspruchte Gegenstand nicht durch Umsetzungen limitiert, die beliebige Nachteile beseitigen, die oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenlegung genannt sind. Ferner haben die Erfinder hierin die hierin genannten Nachteile erkannt und erkennen sie nicht als bekannt an.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Motors mit einem Abgasrückführungssystem.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Regenerieren eines DPF.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Rußbefüllung kann während stationärem PTO weiter anfallen. Im Weiteren werden Systeme und Verfahren beschrieben, um einen DPF während stationärem PTO zu regenerieren. PTO muss nicht unterbrochen werden und das Fahrzeug kann während des Vorgangs der Regeneration stationär verbleiben, indem das System und Verfahren der vorliegenden Offenlegung verwendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenlegung wird im Weiteren ausführlicher in Bezug auf die Figuren beschrieben.
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Bezug nehmend nunmehr auf 1 wird ein schematisches Diagramm von einem Zylinder eines Mehr-Zylinder-Motors 10 gezeigt, welcher in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges enthalten sein kann. Motor 10 kann zumindest teilweise von einem Steuersystem einschließlich eines Reglers 12 und durch Eingabe von einem Fahrzeugbediener 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines zur Pedalposition proportionalen Signals PP. Der Verbrennungsraum (d. h. der Zylinder) 30 des Motors 10 kann Verbrennungsraumwände 32 mit darin angeordnetem Kolben 36 enthalten. Bei einigen Ausführungsformen kann die Fläche des Kolbens 36 innerhalb des Zylinders 30 eine Schale aufweisen. Der Kolben 36 kann mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, so dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 40 kann der Zapfwellenantriebseinheit 41 Leistung bereitstellen. Die Zapfwellenantriebseinheit 41 kann über einen Riemen, ein Zahnrad, durch die Antriebswelle oder durch einen anderen Mechanismus mit der Kurbelwelle 40 verbunden sein. Die Zapfwellenantriebseinheit 41 kann weiter einen Ausgang oder eine Aufhängung in einem Motorraum oder einer anderen Region des Fahrzeuges zum Anbringen einer Winde, eines Riemenantriebs oder einer anderen Leistung aufnehmenden Vorrichtung umfassen. Die Kurbelwelle 40 kann an mindestens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs über ein Zwischengetriebesystem gekoppelt sein. Weiter kann ein Anlassermotor an die Kurbelwelle 40 über ein Schwungrad gekoppelt sein, um einen Startvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
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Der Verbrennungsraum 30 kann Einlassluft von Einlassverteiler 44 über die Einlassleitung 42 aufnehmen und kann Verbrennungsgase über die Auslassleitung 48 ausstoßen. Einlassverteiler 44 und Auslassleitung 48 können wahlweise mit Verbrennungsraum 30 über jeweils Einlassventil 52 und Auslassventil 54 in Verbindung stehen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Verbrennungsraum 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile enthalten.
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Das Einlassventil 52 kann durch den Regler 12 über einen elektrischen Ventil-Stellantrieb (EVA) 51 gesteuert werden. Ähnlich kann das Auslassventil 54 durch den Regler 12 über einen elektrischen Ventil-Stellantrieb (EVA) 53 gesteuert werden. Alternativ kann der variable Ventil-Stellantrieb elektro-hydraulisch oder irgendein anderer denkbarer Mechanismus sein, um die Betätigung des Ventils zu ermöglichen. Während einiger Zustände kann der Regler 12 die den Stellantrieben 51 und 53 bereitgestellten Signale variieren, um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Position von Einlassventil 52 und Auslassventil 54 kann durch Ventilpositionssensoren 55 und 57 jeweils bestimmt werden. Bei alternativen Ausführungsformen können eines oder mehr von Einlass- und Auslassventilen durch eine oder mehr Nockenwellen betätigt werden und können ein oder mehr Systeme von Nockenwellenverstellung (CPS), steuerbaren Nockenwellen (VCT), variabler Ventilsteuerung (VVT) und/oder variablem Ventilhub (VVL) verwenden, um die Ventiltätigkeit zu variieren. Der Zylinder 30 kann zum Beispiel alternativ ein Einlassventil, welches über elektrischen Ventil-Stellantrieb gesteuert wird, und ein Auslassventil enthalten, welches über Nockenwellensteuerung, die CPS und/oder VCT beinhaltet, gesteuert wird.
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Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist direkt mit dem Verbrennungsraum 30 gekoppelt gezeigt, um in diesen proportional zur Pulsweite des vom Regler 12 über den elektronischen Treiber 68 empfangenen Signals FPW Kraftstoff direkt einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 die so genannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungsraum 30 bereit. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann zum Beispiel an der Seite des Verbrennungsraum oder am Kopfende des Verbrennungsraums montiert sein. Kraftstoff kann durch ein (nicht gezeigtes) Kraftstoffsystem, enthaltend einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffverteilerrohr, an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 gefördert werden. Der Verbrennungsraum 30 oder eine oder mehr andere Verbrennungsräume des Motors 10 können in einem Selbstzündungsmodus mit oder ohne Zündfunken betrieben werden.
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Die Einlassleitung 42 kann Drosseln 62 und 63 mit Drosselklappen 64 und 65 jeweils enthalten. In diesem besonderen Beispiel können die Positionen der Drosselklappen 64 und 65 durch den Regler 12 über Signale, die einem in den Drosseln 62 und 63 enthaltenen elektrischen Motor oder Stellantrieb bereitgestellt werden, verändert werden, was einer üblicherweise als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) genannten Konfiguration entspricht. Auf diese Weise können die Drosseln 62 und 63 betrieben werden, um die Einlassluft, welche dem Verbrennungsraum 30 geliefert wird, unter anderen Motorzylindern zu variieren. Die Positionen der Drosselklappen 64 und 65 können dem Regler 12 über Drosselpositionssignale TP bereitgestellt werden. Druck, Temperatur und Luftmassenstrom kann an verschiedenen Punkten entlang der Einlassleitung 42 und dem Einlassverteiler 44 gemessen werden. Die Einlassleitung 42 kann zum Beispiel einen Luftmassensensor 120 zum Messen des sauberen Luftmassenstroms, der durch die Drossel 63 tritt, enthalten. Der saubere Luftmassenstrom kann dem Regler 12 über das MAF-Signal mitgeteilt werden.
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Motor 10 kann weiter eine Verdichtungsvorrichtung enthalten, wie beispielsweise einen Turbolader oder Lader, die mindestens einen Kompressor 162, der stromaufwärts vom Einlassverteiler 44 angeordnet ist, enthalten. Für einen Turbolader kann der Kompressor 162 wenigstens teilweise von einer Turbine 164 angetrieben werden (z. B. über eine Welle), welche in der Auslassleitung 48 angeordnet ist. Für einen Lader kann der Kompressor 162 wenigstens teilweise vom Motor und/oder einer elektrischen Maschine angetrieben werden und darf keine Turbine enthalten. Somit kann die Höhe der Verdichtung, die einem oder mehreren Zylindern des Motors über einen Turbolader oder Lader bereitgestellt wird, durch den Regler 12 verändert werden. Ein Ladeluftkühler 154 kann stromabwärts vom Kompressor 162 und stromaufwärts vom Einlassventil 52 einbezogen werden. Der Ladeluftkühler 154 kann dazu ausgelegt sein, Gase, die zum Beispiel durch die Verdichtung über den Kompressor 162 erhitzt worden sind, zu kühlen. Bei einer Ausführungsform kann der Ladeluftkühler 154 sich stromaufwärts von Drossel 62 befinden. Druck, Temperatur und Luftmassenstrom können stromabwärts von Kompressor 162 gemessen werden, wie beispielsweise mit Sensor 145 oder 147. Die gemessenen Ergebnisse können dem Regler 12 von den Sensoren 145 und 147 über Signale 148 und 149 jeweils mitgeteilt werden. Druck und Temperatur können stromaufwärts von Kompressor 162 gemessen werden, wie beispielsweise mit Sensor 153, und dem Regler 12 über Signal 155 mitgeteilt werden.
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Weiter kann bei den offengelegten Ausführungsformen ein EGR-System einen gewünschten Teil von Abgasen von der Auslassleitung 48 zum Einlassverteiler 44 führen. 1 zeigt ein HP-EGR-System und ein LP-EGR-System, aber eine alternative Ausführungsform kann auch nur ein LP-EGR-System enthalten. Die HP-EGR wird durch die HP-EGR-Leitung 140 von stromaufwärts der Turbine 164 nach stromabwärts des Kompressors 162 geführt. Der Betrag von HP-EGR, der dem Einlassverteiler 44 bereitgestellt wird, kann durch den Regler 12 über ein HP-EGR-Ventil 142 variiert werden. Die LP-EGR wird durch die LP-EGR-Leitung 150 von stromabwärts der Turbine 164 nach stromaufwärts des Kompressors 162 geführt. Der Betrag von LP-EGR, der dem Einlassverteiler 44 bereitgestellt wird, kann durch den Regler 12 über ein LP-EGR-Ventil 152 variiert werden. Das HP-EGR-System kann einen HP-EGR-Kühler 146 und das LP-EGR-System kann einen LP-EGR-Kühler 158 enthalten, um Hitze von den EGR-Gasen an die Motorkühlflüssigkeit zum Beispiel abzuscheiden.
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Unter einigen Bedingungen kann das EGR-System verwendet werden, um die Temperatur der Luft und das Kraftstoffgemisch innerhalb des Verbrennungsraums 30 zu regulieren. Es kann daher wünschenswert sein, den EGR-Massenstrom zu messen oder abzuschätzen. EGR-Sensoren können innerhalb der EGR-Leitungen angeordnet sein und können eine Angabe über ein oder mehr von Massenstrom, Druck, Temperatur, Konzentration von O2 und Konzentration des Abgases bereitstellen. Zum Beispiel kann ein HP-EGR-Sensor 144 innerhalb der HP-EGR-Leitung 140 angeordnet sein.
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Bei einigen Ausführungsformen können ein oder mehr Sensoren innerhalb der LP-EGR-Leitung 150 angeordnet sein, um eine Angabe über ein oder mehr von Druck, Temperatur und Luft-Kraftstoff-Verhältnis von durch die LP-EGR-Leitung rückgeführtem Abgas bereitstellen. Durch die LP-EGR-Leitung 150 umgeleitetes Abgas kann mit frischer Einlassluft an einem Mischpunkt verdünnt werden, welcher sich an der Abzweigstelle von LP-EGR-Leitung 150 und Einlassleitung 42 befindet. Insbesondere durch Einstellen des LP-EGR-Ventils 152 in Abstimmung mit der ersten Lufteinlassdrossel 63 (die in der Lufteinlassleitung des Motoreinlasses stromaufwärts des Kompressors angeordnet ist) kann eine Verdünnung des EGR-Stroms eingestellt werden.
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Eine prozentuale Verdünnung des LP-EGR-Stroms kann von der Ausgabe eines Sensors 145 im Motoreinlassgasstrom abgeleitet werden. Sensor 145 kann insbesondere stromabwärts von der ersten Einlassdrossel 63, stromabwärts von LP-EGR-Ventil 152 und stromaufwärts von der zweiten Haupteinlassdrossel 62 derartig angeordnet sein, dass die LP-EGR-Verdünnung an oder dicht bei der Haupteinlassdrossel genau bestimmt werden kann. Sensor 145 kann zum Beispiel ein Sauerstoffsensor, wie beispielsweise ein UEGO-Sensor, sein.
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Abgassensor 126 wird mit der Abgasleitung 48 stromabwärts von Turbine 164 gekoppelt gezeigt. Sensor 126 kann irgendein geeigneter Sensor zur Bereitstellung einer Angabe von Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Abgas, wie beispielsweise ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universal oder Breitband-Abgassauerstoff), ein Sauerstoffsensor mit zwei Zuständen oder EGO, ein HEGO (geheizter EGO), ein NOx-, HC-, oder CO-Sensor sein.
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Emissionsbegrenzungsvorrichtungen 71 und 72 sind entlang der Abgasleitung 48 stromabwärts von Abgassensor 126 angeordnet gezeigt. Vorrichtungen 71 und 72 können ein selektives katalytisches Reduktionssystem (SCR), Dreiwege-Katalysator (TWC), NOx-Falle, verschiedene andere Emissionsbegrenzungsvorrichtungen, Dieseloxidationskatalysator, Dieselpartikelfilter oder Kombinationen davon sein. Zum Beispiel können Vorrichtung 71 ein Dieseloxidationskatalysator und Vorrichtung 72 ein Dieselpartikelfilter (DPF) (der hierin auch als ein Rußfilter bezeichnet wird) sein. Eine Harnstoffeinspritzvorrichtung 73 ist stromaufwärts der Emissionsbegrenzungsvorrichtungen angeordnet und führt Harnstoff (z. B. Dieselabgasfluid/DEF) in die Abgasleitung als ein Reduktionsmittel während der Regeneration von Katalysatoren ein. Bei einigen Ausführungsformen kann der DPF 72 stromabwärts vom Dieseloxidationskatalysator 71 angeordnet sein (wie es in 1 gezeigt ist), während bei anderen Ausführungsformen der DPF 72 stromaufwärts vom Dieseloxidationskatalysator angeordnet sein kann (was nicht in 1 gezeigt ist).
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Regler 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Ein-/Ausgabe-Bausteine 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Abgleichwerte, welches als Lese-Speicher-Chip 106 in diesem besonderen Beispiel gezeigt ist, Schreib-Lesespeicher 108, batteriebetriebenen Speicher 110 und einen Datenbus enthält. Regler 12 kann verschiedene Signale von an Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen zusätzlich zu den zuvor diskutierten Signalen, enthaltend Messung von eingespeistem Luftmassenstrom (MAF) von Luftmassensensor 120; Motorkühlflüssigkeitstemperatur (ECT) von Temperatursensor 112, der an Kühlhülse 114 gekoppelt ist; ein Zündungsimpulsgebersignal (PIP) von Hall-Effekt-Sensor 118 (oder anderem Typ), der an die Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; Drosselposition (TP) von einem Drosselpositionssensor und ein Verteiler-Absolutdrucksignal, MAP, von Sensor 122. Ein Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch Regler 12 von Signal PIP erzeugt werden. Das Verteiler-Drucksignal MAP von einem Verteiler-Drucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe über Vakuum oder Druck im Einlassverteiler bereitzustellen. Es ist zu beachten, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie beispielsweise ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Angabe über das Motordrehmoment machen. Weiter kann dieser Sensor zusammen mit der erfassten Motordrehzahl eine Abschätzung über die in den Zylinder eingespeiste Füllung (einschließlich Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, welcher auch als ein Motordrehzahlsensor verwendet werden kann, für jede Umdrehung der Kurbelwelle eine vorgegebene Anzahl an gleichmäßig beabstandeten Impulsen erzeugen.
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Das Speichermedium Lesespeicher 106 kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, welche von Prozessor 102 ausführbare Anweisungen darstellen, um die unten beschriebenen Verfahren sowie weitere Varianten, die vorhersehbar, aber nicht speziell aufgeführt sind, auszuführen.
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Wie oben beschrieben wurde, zeigt 1 einen Zylinder eines Mehr-Zylinder-Motors, und dass jeder Zylinder ähnlich seinen eigenen Satz an Einlass/Auslass-Ventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtung, Zündkerze, etc. enthalten kann.
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Bezug nehmend nunmehr auf 2 beginnt das Verfahren bei einem Zustand, bei dem der Motor läuft, und geht weiter zu 202, wo festgestellt wird, ob das Fahrzeug sich in einem stationären Zapfwellenantrieb-Modus befindet. Falls sich das Fahrzeug nicht in einem stationären Zapfwellenantrieb-Modus (NO) befindet, geht das Verfahren weiter zu 203, wo die DPF-Regeneration in Abhängigkeit von Nicht-PTO-Bedingungen auftritt und dann endet. DPF-Regeneration während nicht-stationärem PTO kann Verzögern von Kraftstoffeinspritzung, Ändern der Drosselung und Wechseln von EGR umfassen, um die Auspufftemperatur zu erhöhen und den Sauerstoffgehalt im Abgas zu senken. Unterschiede zwischen PTO und Nicht-PTO-DPF-Regeneration wird weiter unten diskutiert werden.
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Falls das Fahrzeug sich im stationären Zapfwellenantrieb-Modus (JA) befindet, wie es von einer Bedienperson angegeben wird durch Einstellen eines Zapfwellenantrieb-Modus, geht das Verfahren mit 204 weiter. Stationärer Zapfwellenantrieb-Modus kann für äußere Lasten nützlich sein, bei dem sich das Fahrzeug nicht bewegt. Zapfwellenantriebslasten unter stationärem PTO können hoch und stabil sein. In stationärem Modus kann über Steuerbefehle von einer externen Lasteinrichtung (z. B. einem hydraulischen Pumpenregler) oder einem Fahrer, während das Fahrzeug steht und/oder parkt, von der PTO-Drehzahl gefordert werden, dass sie eine unveränderliche Drehzahl (z. B. 540 UPM) ist. Auf diese Weise sind Last und Motordrehzahl während stationärem PTO stabil.
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In nicht-stationärem Modus kann die PTO-Drehzahl mit Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit variieren. Daher kann Drehmoment dem PTO bereitgestellt werden, und um Antriebskraft für das Fahrzeug bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform, bei der passive Dieselpartikelfilterregeneration während nicht-stationärem PTO gewünscht ist, kann EGR-Reduktion verschieden sein, da sich die Last im nicht-stationären PTO-Modus ändert, wenn der PTO zusätzlich zur Last, die zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird, aktiviert/deaktiviert wird.
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Bei 204 wird festgestellt, ob eine Menge an Rußbefüllung innerhalb des DPF größer als ein Pegelschwellenwert ist. Der Schwellenwert kann ein vordefinierter Wert sein, der vom Volumen des DPF abhängt. Der vordefinierte Wert kann im Lesespeicher 106 abgespeichert sein. Falls die Menge an Rußbefüllung nicht größer als ein Mengenschwellenwert (NO) ist, geht das Verfahren weiter bei 206, wo ein Standardanteil von Abgas rückgeführt wird, bis die Rußmenge innerhalb des DPF größer als ein Mengenschwellenwert ist.
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Die Menge an Rußbefüllung kann auf der Basis von Betriebsbedingungen, welche Temperatur, Last, Motordrehzahl, Luft-Kraftstoff-Verhältnis und Zeit seit der letzten DPF-Regeneration enthalten, abgeschätzt werden. Motorregler 12 kann angepasst sein, um eine Rußbefüllungsmenge im Dieselpartikelfilter abzuschätzen und einen Abgasrückführungsgrad zu verringern, wenn sich ein Motor in einem Zapfwellenantrieb-Modus befindet, stationär ist und die Rußbefüllungsmenge in dem Dieselpartikelfilter über einem vordefinierten Schwellenwert liegt. Der Motorregler 12 kann eine Rußbefüllungsmenge auf der Basis von Sensoreingängen abschätzen. Der Motorregler 12 kann weiter in der Lage sein, das HP-EGR-Ventil 142 oder das LP-EGR-Ventil 152 in Abhängigkeit von einem Zustand des Rußfilters zu steuern. Der Schwellenwert kann ein vorbestimmter Betrag sein, der auf den katalytischen Fähigkeiten eines gegebenen Rußfilters unter verschiedenen Rußbelastungen basiert.
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Falls bei 204 die Rußmenge innerhalb des Rußfilters größer als ein Mengenschwellenwert ist, geht das Verfahren weiter bei 208, wo der Grad von EGR zum Einlass reduziert wird, um den DPF zu regenerieren. In einem Beispiel kann diese Reduktion eine 50%-ige Reduktion sein. In einem alternativen Beispiel kann die Reduktion der EGR derartig umgekehrt proportional zu einer Zapfwellenantriebslast sein, dass, wenn die Last ansteigt, die Abgasrückführung um einen geringeren Betrag reduziert wird. Die Reduktion der EGR kann eine Reduktion von Hochdruck-EGR, Niederdruck EGR oder gleichzeitige Reduktion sowohl der Hochdruck-EGR als auch der Niederdruck-EGR sein. Zusätzlich zum Reduzieren des EGR-Grades können zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um NOx-Emissionen zu begrenzen, wie sie unten beschrieben werden.
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Nachdem der EGR-Grad reduziert ist, können Maßnahmen bei 210 ergriffen werden, um NOx-Emissionen zu begrenzen, insbesondere um einen Motor zur Produktion von NO2 hin zu verschieben. Diese Schritte können bei 210 umfassen: Erhöhen der Einspritzung von Harnstoff in eine Auslassleitung stromaufwärts von einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung, Ändern der Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen oder Ändern des Einspritzzeitpunktes.
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Erhöhen der Einspritzung von Harnstoff kann derartig proportional zu erhöhter Last sein, dass es bei höheren Zapfwellenantriebslasten einen größeren Anstieg von Harnstoffeinspritzung gibt. Ändern der Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungsvorgang kann das Hinzufügen einer zusätzlichen Nacheinspritzung umfassen, wenn die Verbrennung bereits initiiert ist. Zusätzlich hierzu oder bei einer alternativen Ausführungsform kann das Erhöhen einer Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungsvorgang das Hinzufügen einer zusätzlichen Nacheinspritzung in der Ausstoßphase umfassen.
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Jeder dieser Schritte hat die Wirkung, das Vorhandensein von Kohlenwasserstoff in einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung zu erhöhen, um bei der Reduktion von NOx zu helfen. Diese Schritte können einzeln oder alle zugleich verwendet werden, und obwohl sie nach dem Reduzieren des EGR-Grades in dem in 2 gezeigten Ablaufdiagramm erscheinen, sollte es geschätzt werden, dass diese und jedwede anderen Schritte, um NOx-Emissionen zu begrenzen, zum gleichen Zeitpunkt mit einer Reduktion vom EGR-Grad auftreten können. Nachdem Schritte zum Begrenzen von NOx bei 210 unternommen worden sind, kehrt das Verfahren zurück.
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Beim Begrenzen von NOx-Emissionen können verschiedene Temperaturüberwachungen in verschiedenen Betriebsmoden verwendet werden. Während stationärem PTO ist keine Unterboden-Kühlluft vorhanden. Ein DPF kann sich schneller aufheizen, während im stationären PTO-Modus gearbeitet wird, und daher kann eine andere Überwachung verwendet werden als während nicht-stationärem PTO oder unter normalen Betriebsbedingungen. Der schnellere Anstieg von Temperaturen, der aus dem Fehlen von Unterboden-Kühlluft resultieren kann, kann zu passiver Regeneration des DPF verhelfen, und diese Veränderung bei der Kühlung kann von dem Motorregler 12 bei der Reduktion von EGR, Einspritzzeitpunkt, Harnstoffeinspritzung und Änderungen bei Kraftstoffeinspritzung berücksichtigt werden.
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Das Verfahren zum Regenerieren eines DPF während stationärem PTO unterscheidet sich von Nicht-PTO-Regeneration darin, dass hohe, stabile Lasten während stationärem PTO kombiniert mit dem Verfahren der vorliegenden Offenlegung eine passive Regeneration ermöglichen, welche bei niedrigeren Temperaturen als Nicht-PTO-DPF-Regeneration auftreten kann. Das System und die Verfahren der vorliegenden Offenlegung können den Grad passiver DPF-Regeneration erhöhen. Reduzieren des EGR-Grades begünstigt die Produktion von NO2, was kombiniert mit DPF-Katalysator alleine oder in Kombination mit erhöhten Harnstoffeinspritzungen zur Reduktion von NO verhilft. Des Weiteren kann Verzögerung von Einspritzzeitpunkt oder Erhöhung von Kraftstoffeinspritzungen in Kombination mit der vorliegenden Offenlegung verwendet werden, um Auslasstemperaturen zu erhöhen, jedoch in einem geringeren Maß als es bei Nicht-PTO-DPF-Regeneration verwendet wird. Auf diese Weise unterscheiden sich PTO-DPF-Regeneration und Nicht-PTO-DPF-Regeneration im Maß des Gebrauchs von Harnstoff. Während der Nicht-PTO-DPF-Regeneration darf Harnstoffeinspritzung nicht erhöht werden, um die im Fahrzeug befindlichen Harnstoffreserven zu sparen. Bei Nicht-PTO-DPF-Regeneration kann, um minimalen Harnstoffverbrauch zu kompensieren, Einspritzzeitverzögerung und Kraftstoffeinspritzung in einem größeren Maße als während PTO-DPF-Regeneration, wie es in der vorliegenden Offenlegung beschrieben ist, erhöht werden. Nicht-PTO-DPF-Regeneration kann unter normalen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs oder während nicht-stationärem PTO vorteilhaft sein, da Harnstoff in einem geringeren Maß verwendet wird und seltenes Auffüllen eines Harnstofftanks daraus resultieren kann. Ein Vorteil stationärer PTO-DPF-Regeneration liegt darin, dass PTO nicht angehalten werden muss und das Fahrzeug stationär verbleibt, während weiterhin einer PTO-Einheit Leistung bereitgestellt wird. Die in der vorliegenden Offenlegung oben beschriebenen Systeme und Verfahren ermöglichen Regeneration eines Dieselpartikelfilters, während ein Fahrzeug sich im stationären Zapfwellenantrieb-Modus befindet. Beschrieben wird ein Verfahren aus: während ausgewählter Zapfwellenantriebsbedingungen Reduzieren eines EGR-Grades in Abhängigkeit eines Hinweises, einen Dieselpartikelfilter zu regenerieren.
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Es wird geschätzt werden, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Verfahren beispielhaft sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem limitierenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie für V6, R4, R6, V12, 4 Zylinder Boxermotor und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenlegung enthält neue und nicht-naheliegende Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offengelegt sind.
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Die folgenden Ansprüche weisen auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, welche als neu und nicht-naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf ”ein” Element oder ”ein erstes” Element oder das Äquivalent davon Bezug nehmen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie ein oder mehrere solcher Elemente enthalten, aber weder zwei oder mehr solcher Elemente erforderlich machen noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offen gelegten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlegen neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob breiter, enger, gleich oder unterschiedlich im Umfang zu den ursprünglichen Ansprüchen, werden ebenfalls als innerhalb des Gegenstandes der vorliegenden Offenlegung betrachtet.
