DE102014210448A1

DE102014210448A1 - System und verfahren zum steuern eines mit niederdruck-agr ausgestatteten motors

Info

Publication number: DE102014210448A1
Application number: DE102014210448.3A
Authority: DE
Inventors: Eric Matthew Kurtz; Waheed Alashe
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2014-12-11
Also published as: US20160131006A1; US9279375B2; CN104234848A; RU2014122919A; US10077697B2; US20140360163A1; RU2647181C2

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Motors offenbart, der eine Niederdruck-AGR-Leitung und einen selektiven Reduktionskatalysator aufweist. Bei einem Beispiel wird ein Aktor als Reaktion auf einen NOx-Massenstrom in der Niederdruck-AGR-Leitung angepasst.

Description

Ein turbogeladener Motor kann eine Hochdruck-Abgasrückführung (Abgasrückführung = AGR) und eine Niederdruck-Abgasrückführung aufweisen. Hochdruck-AGR kann für einen Motor durch Leiten von Abgas aus einer Abgasanlage an einer Position stromaufwärts einer Turbolader-Turbine zu einem Motor-Ansaugsystem an einer Position stromabwärts eines Turbolader-Verdichters bereitgestellt werden. Niederdruck-AGR kann für einen Motor durch Leiten von Abgas aus einer Motor-Abgasanlage an einer Position stromabwärts einer Turbolader-Turbine zu einem Motor-Ansaugsystem an einer Position stromaufwärts eines Turbolader-Verdichters bereitgestellt werden. Niederdruck-AGR kann den Vorteil haben, kühler als Hochdruck-AGR zu sein, sodass eine Motor-Ladetemperatur verringert werden kann. Andererseits kann ein Motorsteuersystem durch Verwenden von Hochdruck-AGR einen in einen Zylinder eingesaugten AGR-Masseanteil als Reaktion auf eine Änderung einer Motorlast schneller verringern, als wenn Niederdruck-AGR dem Motor zugeführt wird. Daher kann die Verwendung von Hochdruck-AGR und Niederdruck-AGR Vorteile und Nachteile mit sich bringen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben außerdem erkannt, dass Hochdruck-AGR und Niederdruck-AGR aus denselben oder unterschiedlichen Bestandteilen bestehen können. Folglich können Motoremissionen in Abhängigkeit davon unterschiedlich sein, ob dem Motor Hochdruck-AGR oder Niederdruck-AGR zugeführt wird. Die Erfinder sind auf die Unterschiede zwischen dem Zuführen von Hochdruck-AGR und Niederdruck-AGR zu einem Motor durch Entwickeln eines Verfahrens zum Betreiben eines Motors eingegangen, das umfasst: Anpassen eines Aktors als Reaktion auf einen NOx-Massenstrom in einer Niederdruck-AGR-Leitung zwischen einer Motor-Abgasanlage und einem Motor-Luftansaugsystem.
Durch Anpassen eines Aktors als Reaktion auf einen NOx-Massenstrom in einer Niederdruck-AGR-Leitung kann es möglich sein, ein technisches Ergebnis zu liefern, das in einem Einstellen von NOx-Emissionen des Motors auf ein wünschenswertes Niveau besteht. Wenn dem Motor beispielsweise AGR mit einem niedrigen NOx-Massenstrom zugeführt wird, kann ein Motor-Aktor so angepasst werden, dass er eine NOx-Massenstrom-Abgabe des Motors und eine Kraftstoffsparsamkeit des Motors erhöht, sodass eine NOx-Massenstrom-Abgabe des Motors unter einem Schwellenwert für das NOx-Niveau bleibt. Wenn alternativ AGR dem Motor mit einem höheren NOx-Massenstrom zugeführt wird, kann der Motor-Aktor so angepasst werden, dass er die NOx-Massenstrom-Abgabe des Motors vermindert. Dem Motor über AGR zugeführte NOx strömen durch den Motor und können während der Verbrennung nicht durch Anpassen des Motorbetriebs verringert werden. Allerdings können während einer Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches gebildete NOx in Bezug auf dem Motor über AGR zugeführte NOx invers angepasst werden, sodass für ein gewünschtes NOx-Niveau des Motors gesorgt werden kann. Wenn daher der gewünschte NOx-Massenstrom des Motors eine Konstante ist, und wenn der NOx-Durchfluss von Abgasen, die sich stromabwärts eines selektiven Reduktionskatalysators (selective catalytic reduction catalyst, SCR catalyst) befinden, aufgrund eines höheren SCR-Wirkungsgrads abnimmt, können in dem Motor als Ergebnis von Verbrennung gebildete NOx erhöht werden, ohne den NOx-Massenstrom des Motors zu erhöhen, da über AGR in den Motor strömende NOx abnehmen.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bieten. Beispielsweise kann der Ansatz ermöglichen, dass Motoremissionen auf einem gewünschten Niveau gehalten werden, während gleichzeitig die Kraftstoffsparsamkeit des Motors verbessert wird. Nützlich kann der Ansatz überdies zum Verbessern des Austausches der Verwendung von Harnstoff für die Kraftstoffsparsamkeit des Fahrzeugs sein. Außerdem kann der Ansatz zur Verbesserung transienter Motoremissionen von Nutzen sein.
Die vorstehend genannten Vorteile sowie andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung sind leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung zu ersehen, wenn diese allein oder in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zur Kenntnis genommen wird.
Es sollte beachtet werden, dass die vorstehende Kurzdarstellung dazu dienen soll, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie ist nicht dafür bestimmt, Haupt- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu bezeichnen, dessen Schutzbereich durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Ansprüche eindeutig definiert wird. Überdies ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Realisierungen beschränkt, die irgendwelche der vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Probleme lösen.
1 ist eine schematische Abbildung eines Motors;
2 zeigt eine Kurve eines Umwandlungswirkungsgrads eines SCR-Katalysators gegen eine Einlass-Gastemperatur des SCR-Katalysators;
3 ist ein beispielhafter Ablaufplan eines Verfahrens zum Steuern eines mit Hochdruck-AGR und Niederdruck-AGR ausgestatteten Motors und
4 ist ein beispielhafter Ablaufplan eines Verfahrens zum Anpassen von AGR zwischen Hochdruck- und Niederdruck-AGR-Schleifen.
Die vorliegende Beschreibung betrifft ein Verbessern eines Betriebs eines Motors mit Hochdruck-AGR und Niederdruck-AGR. Der Motorbetrieb kann verbessert werden, indem Änderungen der NOx-Niveaus ausgeglichen werden, die aufgrund von Nachbehandlungs-Betriebsbedingungen in Niederdruck-AGR-Systemen auftreten können. 1 zeigt ein Beispiel für einen leistungsgesteigerten Dieselmotor, wobei mithilfe des Verfahrens aus 3 der Motorbetrieb zum Ausgleich für NOx in AGR-Gasen angepasst werden kann. 2 zeigt einen NOx-Umwandlungswirkungsgrad für einen selektiven Reduktionskatalysator und bietet einen Einblick in den Bereich des NOx-Umwandlungswirkungsgrads für einen SCR.
Mit Bezug auf 1: Ein Verbrennungsmotor 10 mit einer Vielzahl von Zylindern, wovon ein Zylinder in 1 gezeigt wird, wird von einem elektronischen Motorsteuergerät 12 gesteuert. Der Motor 10 weist einen Brennraum 30 und Zylinderwände 32 mit einem dazwischen positionierten Kolben 36 auf, der mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Der gezeigte Brennraum 30 steht mit dem Ansaugkrümmer 44 und dem Austrittskrümmer 48 über ein entsprechendes Einlassventil 52 und Auslassventil 54 in Verbindung. Jedes Einlass- und Auslassventil kann mithilfe eines Einlassnockens 51 und eines Auslassnockens 53 betätigt werden.
Die Position des Einlassnockens 51 kann von einem Einlassnockensensor 55 ermittelt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann von einem Auslassnockensensor 57 ermittelt werden.
Das gezeigte Kraftstoff-Einspritzventil 66 ist so positioniert, dass es Kraftstoff direkt in den Brennraum 30 einspritzt, was Fachleuten als Direkteinspritzung bekannt ist. Das Kraftstoff-Einspritzventil 66 liefert Kraftstoff proportional zu der Pulsbreite eines Signals FPW von dem Steuergerät 12. Kraftstoff wird dem Einspritzventil 66 mithilfe eines Kraftstoffsystems mit einem Kraftstofftank (nicht gezeigt), einer Kraftstoffpumpe, einem Kraftstoffpumpen-Steuerventil (nicht gezeigt) und einem Kraftstoffverteiler (nicht gezeigt) zugeführt. Zusätzlich kann sich zum Zweck einer Kraftstoffsteuerung im geschlossenem Regelkreis (closed loop fuel control) ein Messventil in oder nahe dem Kraftstoffverteiler befinden. Ein Pumpen-Messventil kann außerdem den Kraftstoffstrom zu der Kraftstoffpumpe regeln, wodurch zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe gepumpter Kraftstoff verringert wird.
Der gezeigte Ansaugkrümmer 44 steht mit einer optionalen elektronischen Drossel 62 in Verbindung, die eine Position einer Drosselklappe 64 anpasst, um einen Luftdurchfluss aus einer Einlassladekammer 46 zu steuern. Der Verdichter 162 saugt Luft aus dem Luftansaugweg 42, um die Ladekammer 46 zu versorgen. Die Turbine 164, die mit dem Verdichter 162 über die Welle 161 verbunden ist, wird durch Abgase gedreht. Bei einigen Beispielen kann ein Ladeluftkühler bereitgestellt werden. Eine Verdichterdrehzahl kann durch Anpassen einer Position einer variablen Schaufelsteuerung 72 oder ein Verdichter-Bypassventil 158 angepasst werden. Mithilfe der variablen Schaufelsteuerung 72 wird eine Position von Turbinenschaufeln mit variabler Geometrie angepasst. Abgase können durch die Turbine 164 strömen, wobei sie weniger Energie zum Drehen der Turbine 164 liefern, wenn sich Turbinenschaufeln in einer geöffneten Position befinden. Abgase können durch die Turbine 164 strömen und eine erhöhte Kraft auf die Turbine 164 ausüben, wenn sich Turbinenschaufeln in einer geschlossenen Position befinden. Durch das Verdichter-Bypassventil 158 wird ermöglicht, dass Druckluft an dem Auslass des Verdichters 162 zu dem Einlass des Verdichters 162 zurückgeführt wird. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad des Verdichters 162 verringert werden, sodass der Durchfluss des Verdichters 162 beeinflusst und der Saugrohrdruck verringert wird.
Die Verbrennung wird in dem Brennraum 30 eingeleitet, wenn sich Kraftstoff mithilfe von Selbstzündung entzündet, während sich der Kolben 36 beim Verdichtungstakt dem oberen Totpunkt nähert. Bei einigen Beispielen kann ein universeller Abgassauerstoffsensor (universal exhaust gas oxygen (UEGO) sensor) 126 stromaufwärts einer Emissionsvorrichtung 70 mit dem Austrittskrümmer 48 verbunden sein. Bei einem Beispiel ist die Emissionsvorrichtung 70 ein selektiver Reduktionskatalysator (SCR-Katalysator). Alternativ handelt es sich bei der Emissionsvorrichtung 70 um eine Mager-NOx-Falle (lean NOx trap (LNT)). Außerdem kann bei einigen Beispielen der UEGO-Sensor 126 ein NOx-Sensor sein, der sowohl über NOx- als auch über Sauerstoff-Sensorelemente verfügt. Ein NOx-Sensor 129 gibt eine Spannung ab, die proportional zu der Konzentration von NOx stromaufwärts der Turbine 164 ist. Alternativ kann der Sensor 126 stromabwärts der Turbine 164 und stromaufwärts der Emissionsvorrichtung 70 positioniert sein. Der NOx-Sensor 127 nimmt NOx-Stichproben im Auspuffendrohr stromabwärts der Emissionsvorrichtung 70. Eine NOx-Konzentration und ein NOx-Massenstrom können an den Positionen 141 bis 147 ermittelt werden. Die Position 141 befindet sich in dem Motor-Austrittskrümmer 48 stromaufwärts der Hochdruck-AGR-Leitung 70. Die Position 142 befindet sich stromabwärts der Turbine 164 und stromaufwärts der Emissionsvorrichtung 70. Die Position 143 befindet sich an dem Auslass der Emissionsvorrichtung 70 und stromaufwärts der Niederdruck-AGR-Leitung 81. Die Position 145 befindet sich in der Niederdruck-AGR-Leitung 81. Die Position 144 befindet sich an einer Position stromabwärts der Emissionsvorrichtung 70 und stromabwärts eines AGR-Ventils 80 in der Richtung des Abgasstroms zu dem Auspuffendrohr 150. Die Position 146 befindet sich in der Hochdruck-AGR-Leitung 76.
Bei niedrigeren Motortemperaturen kann eine Glühkerze 68 elektrische Energie in Wärmeenergie umwandeln, um eine Temperatur in dem Brennraum 30 zu erhöhen. Durch Erhöhen einer Temperatur des Brennraums 30 kann es einfacher sein, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Zylinder mithilfe von Selbstzündung zu entzünden.
Wie bereits erwähnt kann bei einem Beispiel die Emissionsvorrichtung 70 SCR-Katalysatorträger oder eine LNT aufweisen. Bei einem anderen Beispiel können mehrere Abgasreinigungsvorrichtungen, jeweils mit mehreren Katalysatorträgern, verwendet werden. Die Emissionsvorrichtung 70 kann bei einem Beispiel einen Oxidationskatalysator aufweisen. Bei anderen Beispielen kann die Emissionsvorrichtung eine Mager-NOx-Falle aufweisen, gefolgt von einem selektiven Reduktionskatalysator (SCR) und/oder einem Dieselpartikelfilter (DPF). Harnstoff kann mithilfe eines Harnstoff-Einspritzventils 90 stromaufwärts des SCR-Katalysators 70 eingespritzt werden. Das Harnstoff-Einspritzventil 90 erhält Harnstoff aus dem Harnstofftank 91. Der Füllstandsensor 93 erfasst die in dem Harnstofftank 91 gespeicherte Harnstoffmenge.
Niederdruck-Abgasrückführung (AGR) kann mithilfe des AGR-Ventils 80 für den Motor bereitgestellt werden. Das AGR-Ventil 80 ist ein Zwei-Wege-Ventil, das schließt oder zulässt, dass Abgas von stromabwärts der Emissionsvorrichtung 70 zu einer Position in dem Motor-Luftansaugsystem stromaufwärts des Verdichters 162 strömt. Bei einigen Beispielen kann die Niederdruck-AGR-Leitung eine Drosssel zwischen dem Ansaugweg 42 und dem Niederdruck-AGR-Ventil 80 oder in dem Auspuffendrohr 150 aufweisen, um eine Druckdifferenz zu erzeugen.
Hochdruck-AGR kann dem Motor über das Hochdruck-AGR-Ventil 75 und die Hochdruck-AGR-Leitung 76 zugeführt werden. Hochdruck-AGR kann aus dem Austrittskrümmer 48 zu einer Position stromabwärts der Drossel 62 strömen, wenn das Hochdruck-AGR-Ventil 75 geöffnet ist, und wenn der Druck in dem Austrittskrümmer 48 größer als ein Druck in dem Ansaugkrümmer 44 ist. Die Hochdruck-AGR-Leitung 76 und die Niederdruck-AGR-Leitung 81 können bei einigen Beispielen einen AGR-Kühler aufweisen.
Das Steuergerät 12 wird in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der aufweist: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe/Ausgabeanschlüsse 104, Nur-Lese-Speicher 106, Speicher mit wahlfreiem Zugriff 108, Keep-alive-Speicher 110 sowie einen herkömmlichen Datenbus. Es wird gezeigt, dass das Steuergerät 12 zusätzlich zu den bereits erörterten Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren empfängt, darunter: Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature, ECT) von einem mit einer Kühlmanschette 114 verbundenen Temperatursensor 112; einen mit einem Gaspedal 130 verbundenen Positionssensor 134 zum Erfassen einer durch einen Fuß 132 angepassten Gaspedalposition; eine Messung des Ansaugunterdrucks (engine manifold pressure, MAP) von einem Drucksensor 121, der mit dem Ansaugkrümmer 44 verbunden ist; einen Stromaufwärts-Abgasdruck von einem Drucksensor 151; einen Stromabwärts-Abgasdruck von einem Drucksensor 152; einen Ladedruck von einem Drucksensor 122, eine Konzentration von Sauerstoff im Abgas von dem Sauerstoffsensor 126; einen Motorpositionssensor von einem Hallsensor 118, der eine Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung einer in den Motor eintretenden Luftmasse von dem Sensor 120 (z. B. einem Hitzdraht-Luftmassenmesser) sowie eine Messung einer Drosselposition von dem Sensor 58. Atmosphärendruck kann zur Verarbeitung durch das Steuergerät 12 ebenfalls erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). Bei einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorpositionssensor 118 eine vorgegebene Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, aus denen eine Motordrehzahl (1/min, RPM) ermittelt werden kann.
Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder in dem Motor 10 üblicherweise einen Viertaktzyklus: Der Zyklus beinhaltet den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Expansionstakt und den Auspufftakt. Während des Ansaugtakts schließt sich im Allgemeinen das Auslassventil 54, und das Einlassventil 52 öffnet sich. Luft wird über den Ansaugkrümmer 44 in den Brennraum 30 eingeführt, und der Kolben 36 bewegt sich an das untere Ende des Zylinders, um das Volumen in dem Brennraum 30 zu erhöhen. Die Position, an der sich der Kolben 36 in der Nähe des unteren Endes des Zylinders und am Ende seines Kolbenhubs befindet (z. B., wenn der Brennraum 30 sein größtes Volumen aufweist) wird von Fachleuten üblicherweise als unterer Totpunkt (bottom dead center, BDC) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderkopf, um die Luft in dem Brennraum 30 zu verdichten. Die Position, an der der Kolben 36 am Ende seines Kolbenhubs und dem Zylinderkopf am nächsten ist (z. B., wenn der Brennraum 30 sein kleinstes Volumen aufweist) wird von Fachleuten üblicherweise als oberer Totpunkt (top dead center, TDC) bezeichnet. Bei einem Prozess, der hier nachfolgend als Einspritzung bezeichnet wird, wird Kraftstoff in den Brennraum eingeführt. Bei einigen Beispielen kann Kraftstoff während eines einzigen Zylinderzyklus mehrmals in einen Zylinder eingespritzt werden. Bei einem Prozess, der hier nachfolgend als Zündung bezeichnet wird, wird der eingespritzte Kraftstoff mithilfe von Selbstzündung entzündet, was eine Verbrennung zur Folge hat. Während des Expansionstakts drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zurück zum BDC. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich während des Auspufftakts das Auslassventil 54, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Austrittskrümmer 48 freizugeben, und der Kolben kehrt zum TDC zurück.
Es sollte beachtet werden, dass das Vorangehende lediglich als ein Beispiel angeführt wird, und dass Einlass- und Auslassventil-Öffnungs- und/oder Schließzeiten variieren können, um beispielsweise für eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils usw. zu sorgen. Außerdem kann bei einigen Beispielen ein Zweitaktzyklus anstelle eines Viertaktzyklus verwendet werden.
Auf diese Weise wird durch das System aus 1 ein Motorsystem zur Verfügung gestellt, das umfasst: einen Motor mit einem Turbolader, eine Hochdruck-AGR-Leitung, eine Niederdruck-AGR-Leitung, einen Ansaug- und einen Austrittskrümmer; eine Abgasanlage, die mit dem Austrittskrümmer verbunden ist und einen selektiven Reduktionskatalysator aufweist, und ein Steuergerät mit in nicht flüchtigem Speicher gespeicherten ausführbaren Anweisungen, wobei durch die ausführbaren Anweisungen ein Aktor als Reaktion auf eine NOx-Konzentration einer durch die Niederdruck-AGR-Leitung strömenden AGR-Masse angepasst wird. Das Motorsystem beinhaltet, dass die Niederdruck-AGR-Leitung an einer Position stromabwärts des selektiven Reduktionskatalysators für eine Strömungsverbindung zwischen dem Luftansaugweg und der Abgasanlage sorgt.
Bei einigen Beispielen beinhaltet das System, dass der Aktor ein Kraftstoffeinspritzventil ist, und umfasst weiter zusätzliche Anweisungen zum Beibehalten eines gewünschten AGR-Durchflusses bei einer wechselnden NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung, sowie ein Anpassen eines Zeitpunkts des Beginns der Kraftstoffeinspritzung des Kraftstoffeinspritzventils als Reaktion auf die NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung. Das Motorsystem umfasst außerdem einen NOx-Sensor, der stromabwärts des selektiven Reduktionskatalysators positioniert ist. Das Motorsystem beinhaltet, dass eine Ausgabe des NOx-Sensors repräsentativ für die NOx-Konzentration der durch die Niederdruck-AGR-Leitung strömenden AGR-Masse ist. Das Motorsystem beinhaltet, dass das Steuergerät weitere Anweisungen zum selektiven Zuführen von AGR zu dem Motor über die Hochdruck-AGR-Leitung und dem Motor und der Niederdruck-AGR-Leitung aufweist.
2 zeigt eine Kurve eines Umwandlungswirkungsgrads eines SCR-Katalysators gegen eine Einlass-Gastemperatur des SCR-Katalysators. Die Kurve 200 stellt ein Beispiel für einen Wirkungsgrad der NOx-Umwandlung der Emissionsvorrichtung 70 aus 1 dar. Die Y-Achse stellt einen NOx-Umwandlungswirkungsgrad in Prozent dar. Die X-Achse stellt eine Gastemperatur am SCR-Einlass in Grad C dar.
Die Kurve 202 des SCR-Wirkungsgrads zeigt, dass die Abgasreinigungsvorrichtung 70 bei Temperaturen unter 150°C einen niedrigen NOx-Umwandlungswirkungsgrad aufweist. Zum Beispiel beträgt ein NOx-Umwandlungswirkungsgrad bei 150°C etwa 40 Prozent und liegt bei niedrigeren Einlass-Gastemperaturen darunter. Es kann beobachtet werden, dass ein NOx-Umwandlungswirkungsgrad bei etwa 185°C sehr schnell ansteigt und etwa 90 Prozent erreicht. Außerdem nimmt ein NOx-Umwandlungswirkungsgrad der Abgasreinigungsvorrichtung 70 bei Temperaturen über 185°C langsam zu und nähert sich einem Wirkungsgrad von 100 Prozent. In der Nähe von 390°C wird der NOx-Umwandlungswirkungsgrad wieder auf etwa 90 Prozent verringert Der NOx-Umwandlungswirkungsgrad nimmt bei einer weiterhin ansteigenden SCR-Einlass-Temperatur weiter ab.
Es kann daher beobachtet werden, dass die Konzentration von NOx in Niederdruck-AGR-Gasen wechseln kann, sogar wenn die vom Motor abgegebenen NOx konstant sind, da der SCR-Wirkungsgrad unterschiedlich sein kann. Außerdem können, wie es ausführlicher in Bezug auf das Verfahren aus 3 beschrieben wird, vom Motor abgegebene NOx (z. B. während der Verbrennung erzeugte NOx sowie mithilfe von Abgas zum Motor zurückgeführte NOx) durch die NOx-Menge beeinflusst werden, die dem Motor über eine Niederdruck-AGR-Leitung zugeführt wird. Daher kann es von Vorteil sein, eine von dem Motor abgegebene NOx-Konzentration oder einen solchen NOx-Massenstrom und einen SCR-Wirkungsgrad zu berücksichtigen, wenn die NOx-Menge geschätzt wird, die ein Motor erzeugt, wenn er Niederdruck-AGR erhält.
In 3 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Motors mit Hochdruck- und Niederdruck-AGR-Leitungen gezeigt. Bei einem Beispiel kann das System aus 1 gemäß dem Verfahren aus 3 betrieben werden. Außerdem kann das Verfahren aus 3 mithilfe von in nicht flüchtigem Speicher gespeicherten ausführbaren Anweisungen in das Steuergerät 12 aus 1 einbezogen werden.
Bei 302 ermittelt das Verfahren 300 einen SCR-Wirkungsgrad und die NOx-Konzentration von Abgasen stromabwärts eines SCR. Der SCR kann in einer Abgasanlage positioniert sein wie in 1 gezeigt. Bei einem Beispiel kann ein SCR-Wirkungsgrad mithilfe von Subtrahieren einer NOx-Konzentration an einer Position stromabwärts des SCR von einer NOx-Konzentration stromaufwärts des SCR und Dividieren des Ergebnisses durch die NOx-Konzentration an der Position stromaufwärts des SCR ermittelt werden. Alternativ kann ein SCR-Wirkungsgrad auf der Grundlage einer SCR-Temperatur, eines SCR-Alters, einer NH₃-Speicherung und einer Raumgeschwindigkeit des SCR geschätzt werden. Das Verfahren 300 schreitet nach dem Ermitteln des SCR-Wirkungsgrads fort zu 304.
Bei 304 entscheidet das Verfahren 300, ob eine Zeit seit einem Anhalten des Motors (z. B. eine Motorlaufzeit) größer als ein Zeitschwellenwert ist, oder ob ein SCR-Wirkungsgrad größer als ein SCR-Schwellenwirkungsgrad ist, oder ob eine NOx-Konzentration stromabwärts eines SCR geringer als ein Schwellenwert der NOx-Konzentration ist. Wenn die Zeit seit dem Anhalten des Motors größer als eine Schwellenmenge an Zeit ist, oder wenn ein SCR-Wirkungsgrad größer als ein SCR-Schwellenwirkungsgrad ist, oder wenn eine NOx-Konzentration stromabwärts eines SCR geringer ist als ein Schwellenwert der NOx-Konzentration, lautet die Antwort „Ja”, und das Verfahren 300 schreitet fort zu 308. Andernfalls lautet die Antwort „Nein”, und das Verfahren 300 schreitet fort zu 306.
Bei 306 betreibt das Verfahren 300 eine Hochdruck-AGR-Schleife als Reaktion auf Betriebsbedingungen. Bei einem Beispiel wird die Hochdruck-AGR-Schleife als Reaktion auf Motordrehzahl und -last betrieben. Außerdem kann die Hochdruck-AGR-Schleife als Reaktion auf eine Motortemperatur betrieben werden. Wenn Motordrehzahl und -last Bedingungen erreichen, bei denen die Hochdruck-AGR-Schleife betrieben wird, wird das Hochdruck-AGR-Ventil geöffnet, und Hochdruck-AGR kann von einer Position in der Abgasanlage stromaufwärts einer Turbine zu einem Motor-Ansaugkrümmer strömen. Das Verfahren 300 schreitet nach dem selektiven Betreiben der Hochdruck-AGR-Schleife zum Ende fort.
Bei 308 entscheidet das Verfahren 300, ob die Niederdruck-AGR-Schleife in Betrieb ist. Die Niederdruck-AGR-Schleife wird betrieben, wenn AGR durch die Niederdruck-AGR-Leitung zu dem Motor-Luftansaugweg strömt. Zu der Niederdruck-AGR-Schleife können der Motor, die Niederdruck-AGR-Leitung, der Motor-Ansaugweg und die Abgasanlage zählen. Wenn die Niederdruck-AGR-Schleife in Betrieb ist, lautet die Antwort „Ja”, und das Verfahren 300 schreitet fort zu 310. Andernfalls lautet die Antwort „Nein”, und das Verfahren 300 schreitet fort zu 306.
Bei 310 aktiviert das Verfahren 300 die Niederdruck- und die Hochdruck-AGR-Schleife, ohne notwendigerweise sowohl die Hochdruck-AGR-Schleife als auch die Niederdruck-AGR-Schleife als Reaktion auf Betriebsbedingungen zu betreiben. Bei einem Beispiel wird die Hochdruck-AGR-Schleife durch Zulassen eines Öffnens eines Hochdruck-AGR-Ventils aktiviert, und es ermöglicht ein Strömen von Hochdruck-AGR von einer Position in einer Abgasanlage stromaufwärts einer Turbine zu dem Motor-Ansaugkrümmer. Die Niederdruck-AGR-Schleife wird durch Zulassen eines Öffnens eines Niederdruck-AGR-Ventils aktiviert, und es ermöglicht ein Strömen von Niederdruck-AGR von einer Position in einer Abgasanlage stromabwärts einer Turbine zu dem Motor-Ansaugsystem stromaufwärts eines Verdichters. Das Niederdruck- und das Hochdruck-AGR-System können selektiv betrieben werden, nachdem sie als Reaktion auf Motor- und Fahrzeug-Betriebsbedingungen aktiviert wurden. Das Verfahren 300 schreitet nach dem Aktivieren der Niederdruck- und der Hochdruck-AGR-Schleife fort zu 312.
Bei 312 schätzt das Verfahren 300 eine NOx-Konzentration an einer Vielzahl von Positionen in der in 1 gezeigten Abgasanlage. Außerdem ermittelt das Verfahren 300 den Gesamt-Massenstrom, NOx-Konzentrationen und NOx-Massenströme an ausgewählten Positionen in der in 1 gezeigten Abgasanlage.
Der NOx-Massenstrom an der Position 141 ist gegeben durch: ṁ₁₄₁ = ṁ_a + ṁ_f + ṁ₁₄₆ + ṁ₁₄₅ (Gesamt-Massenstrom an der Position 141) ṁ_NOx,141 = ṁ₁₄₁[NOx]₁₄₁C₀ (NOx-Massenstrom an der Position 141) ṁ_NOx,141 = ṁ_NOx,eng + ṁ_NOx,146 + ṁ_NOx,145
Wobei ṁ₁₄₁ ein Gesamt-Massenstrom an der Position 141 in 1 ist, ṁ_a ein Massenstrom in den Motor eintretender Luft ist, der mithilfe eines Luft-Massenstromsensors ermittelt werden kann, ṁ_f eine in den Motor eintretende Masse an Kraftstoff ist, die mithilfe von Pulsbreiten des Kraftstoff-Einspritzventils ermittelt werden kann, ṁ₁₄₅ ein Gesamt-Massenstrom an der Position 145 in 1 ist, und wobei ṁ₁₄₅ ein Gesamt-Massenstrom an der Position 146 in 1 ist. [NOx]₁₄₁ repräsentiert eine Konzentration von NOx an der Position 141, und C₀ steht für einen Einheitenumwandlungsfaktor. Der NOx-Massenstrom an der Position 141 (vom Motor abgegeben) ist gegeben durch ṁ_NOx,141 und ist eine Summe aus einem in dem Motor gebildetem NOx-Massenstrom ṁ_NOx,eng, einem Hochdruckleitungs-NOx-Massenstrom ṁ_NOx,146 und einem Niederdruckleitungs-NOx-Massenstrom ṁ_NOx,145.
Der NOx-Massenstrom an der Position 142 ist gegeben durch: ṁ₁₄₂ = ṁ_a + ṁ_f + ṁ₁₄₅ (Gesamt-Massenstrom an der Position 142) ṁ_NOx,142 = ṁ₁₄₂[NOx]₁₄₂C₀ (NOx-Massenstrom an der Position 142) ṁ_NOx,142 = ṁ_NOx,eng + ṁ_NOx,145 [NOx]₁₄₂ = [NOx]₁₄₁
Wobei ṁ₁₄₂ der Gesamt-Massenstrom an der Position 142 ist, [NOx]₁₄₂ eine NOx-Konzentration an der Position 142 repräsentiert, und C₀ für einen Einheitenumwandlungsfaktor steht. Die anderen Parameter sind wie bereits beschrieben.
Der NOx-Massenstrom an der Position 143 ist gegeben durch: ṁ₁₄₃ = ṁ_a + ṁ_f + ṁ₁₄₅ = ṁ₁₄₂ (Gesamt-Massenstrom an der Position 143)
(NOx-Massenstrom an der Position 143)
Wobei ṁ₁₄₃ der Gesamt-Massenstrom an der Position 143 ist, ṁ_NOx,143 der NOx-Massenstrom an der Position 143 ist, η_NOx der Wirkungsgrad der NOx-Umwandlung des SCR (z. B. 70 in 1) ist. Die anderen Parameter sind wie bereits beschrieben.
Der NOx-Massenstrom an der Position 144 ist gegeben durch: ṁ₁₄₄ = ṁ_a + ṁ_f ṁ_NOx,144 = ṁ_NOx,143 – ṁ_NOx,145
Wobei ṁ₁₄₄ der Gesamt-Massenstrom an der Position 144 ist, und wobei ṁ_NOx,144 der NOx-Massenstrom an der Position 144 ist. Die anderen Parameter sind wie bereits beschrieben.
Der NOx-Massenstrom an der Position 145 ist gegeben durch:
Wobei ṁ_NOx,145 der NOx-Massenstrom an der Position 145 ist, [NOx]₁₄₂ die NOx-Konzentration an der Position 142 ist, und wobei die anderen Parameter wie bereits beschrieben sind.
Der NOx-Massenstrom an der Position 145 ist gegeben durch ṁ₁₄₅[NOx]₁₄₂C₀(1 – η / 100)
Die Erfinder zeigen einen Weg zum Schätzen des NOx-Massenstroms in einen SCR-Katalysator.
Fall 1: Eine Nachbehandlung ist zu 100% wirksam. ṁ_NOx,145 = 0 ṁ_NOx147 = ṁ_NOx,eng ṁ_NOx147 = (ṁ_a + ṁ_f + ṁ₁₄₅)·C₀·[NOx]_FG1
Wobei ṁ_NOx,145 der NOx-Massenstrom an der Position 145 ist, wobei ṁ_NOx,147 der NOx-Massenstrom an der Position 147, wobei ṁ_NOx,eng der NOx-Massenstrom an der Position 141 oder der von dem Motor abgegebene ist, wobei ṁ_a ein Massenstrom in den Motor eintretender Luft ist, wobei ṁ_f eine in den Motor eintretende Kraftstoffmasse ist, wobei ṁ₁₄₅ ein Gesamt-Massenstrom an der Position 145 in 1 ist, wobei C₀ ein Einheitenumwandlungsfaktor ist, und wobei [NOx]_FG1 eine von dem Motor abgegebene NOx-Konzentration für den Fall 1 ist. Der Fall 1 zeigt ein Extrem, bei dem der SCR alle in den SCR eintretende NOx in N₂ und H₂O umwandelt, und wobei die in den SCR eintretende NOx-Menge gleichwertig mit der von dem Motor erzeugten NOx-Menge ist.
Fall 2: Eine Nachbehandlung ist zu 0% wirksam. ṁ_NOx147 = ṁ_NOx,eng + ṁ_NOx,145 ṁ_NOx,145 = ṁ₁₄₅[NOx]_FG2·C₀ ṁ_NOx,147 = ṁ_NOx,eng + ṁ₁₄₅[NOx]_FG2·C₀ ṁ_NOx,147 = ṁ_a + ṁ_f + ṁ₁₄₅[NOx]_FG1·C₀ + ṁ₁₄₅[NOx]_FG2·C₀ ṁ_NOx,147 = ṁ_a + ṁ_f + ṁ₁₄₅[NOx]_FG2·C₀ ṁ_NOx,144 = ṁ_NOx,eng ṁ_NOx,eng = (ṁ_a + ṁ_f)[NOx]_FG2·C₀
Wobei die Parameter für den Fall 2 dieselben wie für den Fall 1 sind, und wobei [NOx]_FG2 eine von dem Motor abgegebene NOx-Konzentration für den Fall 2 ist. Der Fall 2 zeigt das andere Extrem, wobei der SCR keine in den SCR eintretenden NOx umwandelt und die in den SCR eintretenden NOx die von dem Motor erzeugte NOx-Menge plus die durch die Niederdruck-AGR-Leitung rückgeführten NOx sind. Die NOx-Erzeugung in dem Motor ist bei Fall 1 und Fall 2 gleichwertig, da die Grenzbedingungen für Verbrennung bei den beiden Fällen gleichwertig sind. Daher gilt die folgende Gleichung: ṁ_NOx,147 = (ṁ_a + ṁ_f + ṁ₁₄₅)[NOx]_FG1·C₀ = (ṁ_a + ṁ_f)[NOx]_FG2·C₀
Als Ergebnis kann eine Schätzung einer Konzentration von NOx, die von dem Motor abgegeben werden, während ein SCR aktiv ist, aus einer Konzentration von NOx ermittelt werden, die von dem Motor abgegeben werden, wenn der SCR nicht aktiv ist. Insbesondere wird [NOx]_FG2 empirisch ermittelt und in einem Speicher als Tabelle oder Funktion gespeichert. Die Tabelle oder Funktion kann mit Drehzahl und Last wie auch anderen Parametern indiziert werden. Die Variablen ṁ_a und ṁ_f sind aus der Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung und aus Ansaugluftmessungen bekannt. Überdies kann ṁ₁₄₅ auf der Grundlage einer Druckdifferenz über das Niederdruck-AGR-Ventil 80 und die Position des Niederdruck-AGR-Ventils ermittelt werden. Die unbekannte Variable [NOx]_FG1 kann aus den bekannten Variablen ermittelt werden. Sobald [NOx]_FG1 ermittelt ist, kann es die Grundlage für ein Anpassen eines Harnstoff-Einspritz-, eines AGR-, eines Kraftstoffdruck-, eines Ladedruckaktors sowie anderer Aktoren sein. Auf diese Weise kann die NOx-Konzentration in der Hochdruck-AGR-Leitung auf einem geschätzten SCR-Wirkungsgrad oder einer bekannten NOx-Konzentration beruhen, wenn der SCR mit weniger als einem Schwellen-Wirkungsgrad betrieben wird. Außerdem kann die in den SCR eintretende NOx-Konzentration geschätzt werden, ohne dass ein NOx-Sensor stromaufwärts der Emissionsvorrichtung 70 in dem System aus 1 positioniert ist.
Auf diese Weise wird ein Verfahren zum Betreiben eines Motors bereitgestellt, das umfasst: Anpassen eines Aktors als Reaktion auf einen NOx-Massenstrom in einen NOx-Katalysator (z. B. eine LNT oder einen SCR), wenn der NOx-Katalysator während einer ersten Bedingung mit einem Wirkungsgrad arbeitet, der größer als ein erster Schwellenwirkungsgrad ist, wobei der NOx-Massenstrom in den NOx-Katalysator auf einem NOx-Massenstrom in einem Auspuffendrohr beruht, wenn der NOx-Katalysator mit einem Wirkungsgrad unter einem zweiten Schwellenwirkungsgrad arbeitet. Das Verfahren beinhaltet, dass der NOx-Katalysator ein SCR oder eine LNT ist. Das Verfahren beinhaltet, dass der Aktor ein Harnstoff-Einspritzventil oder ein AGR-Ventil ist. Das Verfahren beinhaltet außerdem, dass der Aktor eine Kraftstoffpumpe ist. Das Verfahren beinhaltet, dass der erste Schwellenwirkungsgrad größer als 50% ist, und dass der zweite Schwellenwirkungsgrad kleiner als 25% ist. Bei einigen Beispielen umfasst das Verfahren außerdem ein Anpassen des Aktors als Reaktion auf eine Schätzung eines NOx-Durchflusses in den NOx-Katalysator während einer zweiten Bedingung, wobei die Schätzung des NOx-Durchflusses in den NOx-Katalysator auf einem aus einem Wirkungsgrad des NOx-Katalysators, einem NOx-Massenstrom durch die Niederdruck-AGR-Schleife oder einer NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Schleife beruht. Bei der ersten und zweiten Bedingung kann es sich um unterschiedliche SCR- und LNT-Betriebsbedingungen handeln. Eine solche Operation kann in Verbindung mit einem Anpassen eines Aktors als Reaktion auf eine Konzentration von NOx in einer Niederdruck- und/oder Hochdruck-AGR-Leitung verwendet werden.
Wieder mit Bezug auf 3: Das Verfahren 300 schreitet fort zu 314, nachdem der Gesamt-Massenstrom, der NOx-Durchfluss und die NOx-Konzentration an jeder Position ermittelt wurden.
Bei 314 entscheidet das Verfahren 300, ob ein AGR-Massenstrom als Reaktion auf eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Schleife angepasst werden soll. Beispielsweise kann das Verfahren 300 den AGR-Massenstrom auf der Grundlage der NOx-Konzentration anpassen, sodass ein gewünschter NOx-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Schleife für den Motor bereitgestellt werden kann. Andererseits kann der AGR-Gesamt-Massenstrom angepasst werden, um einem gewünschten AGR-Massenstrom zu entsprechen, sodass ein gewünschter AGR-Massenstrom ungeachtet der NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Schleife bereitgestellt wird. Daher kann bei diesem Beispiel ein Wechseln des NOx-Durchflusses zugelassen werden. Bei einem Beispiel wählt das Verfahren 300, den AGR-Massenstrom durch die Niederdruck-AGR-Leitung als Reaktion auf die NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Schleife anzupassen, wenn ein SCR-Wirkungsgrad geringer als ein SCR-Schwellenwirkungsgrad ist, sodass NOx im Auspuffendrohr gesteuert werden können. Wenn der SCR-Wirkungsgrad größer als der Schwellenwirkungsgrad ist, wird der AGR-Massenstrom so angepasst, dass er dem gewünschten AGR-Durchfluss entspricht, und ein Aktor wird angepasst, um NOx im Auspuffendrohr zu steuern. Wenn das Verfahren 300 entscheidet, dass die AGR-Masse als Reaktion auf die NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Schleife angepasst werden soll, lautet die Antwort „Ja”, und das Verfahren 300 schreitet fort zu 330. Andernfalls lautet die Antwort „Nein”, und das Verfahren 300 schreitet fort zu 320.
Bei 330 passt das Verfahren 300 den AGR-Gesamt-Massenstrom auf der Grundlage einer NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung an. Der AGR-Gesamt-Massenstrom kann aus einem Strom durch die Hochdruck- und die Niederdruck-AGR-Schleife bestehen. Auf diese Weise kann die Hochdruck-AGR-Schleife auf der Grundlage einer NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Schleife angepasst werden. Wenn beispielsweise eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Schleife aufgrund eines hohen SCR-Wirkungsgrads niedrig ist, können der Niederdruck- und/oder der Hochdruck-AGR-Massenstrom vermindert werden. Wenn alternativ eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Schleife aufgrund eines hohen SCR-Wirkungsgrads hoch ist, können der Niederdruck- und/oder Hochdruck-AGR-Massenstrom erhöht werden. Wenn die NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Schleife zunimmt oder auf einem hohen Niveau ist, kann die durch die Niederdruck-AGR-Leitung oder -Schleife strömende AGR-Masse verringert werden, um einen NOx-Durchfluss durch die Niederdruck-AGR-Leitung beizubehalten. Wenn die NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Schleife abnimmt, kann die durch die Niederdruck-AGR-Leitung strömende AGR-Masse erhöht werden, um einen NOx-Durchfluss durch die Niederdruck-AGR-Leitung beizubehalten. Der AGR-Massenstrom in der Niederdruck-AGR-Schleife kann durch Erhöhen eines Öffnungsgrads des Niederdruck-AGR-Ventils erhöht werden. Der AGR-Massenstrom in der Niederdruck-AGR-Schleife kann durch Vermindern eines Öffnungsgrads des Niederdruck-AGR-Ventils vermindert werden. Das Verfahren 300 schreitet nach dem Anpassen des AGR-Massenstroms fort zu 332.
Bei 332 passt das Verfahren 300 einen Aktor als Reaktion auf eine NOx-Konzentration und/oder einen NOx-Massenstrom in die Niederdruck-AGR-Schleife an. Bei einem Beispiel kann der Aktor ein Kraftstoff-Einspritzventil sein. Die Öffnungszeit des Kraftstoff-Einspritzventils kann vorverlegt werden, wenn die NOx-Konzentration abnimmt, und/oder wenn der NOx-Massenstrom abnimmt. Durch ein Vorverlegen einer Öffnungszeit des Kraftstoff-Einspritzventils, wenn eine NOx-Konzentration und/oder ein NOx-Massenstrom abnehmen, können die während der Verbrennung erzeugten NOx geringfügig erhöht werden, um die Abnahme der über die Niederdruck-AGR-Schleife durch den Motor strömenden NOx-Konzentration und/oder des entsprechenden NOx-Massenstroms auszugleichen. Außerdem kann ein Vorverlegen des Beginns der Kraftstoff-Einspritz-Öffnungszeit durch Erhöhen eines Motordrehmoments eine Kraftstoffsparsamkeit eines Fahrzeugs erhöhen. Wenn daher der SCR effizient arbeitet, wird dem Motor möglicherweise weniger EGR über die Niederdruck-AGR-Leitung zugeführt, sodass möglicherweise der Motorbetrieb angepasst wird, um die Motorleistung zu verbessern. Wenn stattdessen die NOx-Konzentration und/oder der NOx-Massenstrom zunehmen, kann der Beginn der Öffnungszeit des Einspritzventils verzögert werden, sodass während der Verbrennung in dem Motor erzeugte NOx verringert werden können. Auf diese Weise kann die Einspritzventil-Zeitsteuerung angepasst werden, um Änderungen einer NOx-Konzentration und/oder eines NOx-Stroms in der Niederdruck-AGR-Leitung auszugleichen.
Bei einem weiteren Beispiel kann der Aktor ein Harnstoff-Einspritzventil sein. Wenn eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung oder ein NOx-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Leitung größer als gewünscht ist, kann das Harnstoff-Einspritzventil weiter geöffnet werden, um dem SCR zusätzlichen Harnstoff zuzuführen. In ähnlicher Weise kann, wenn eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung oder ein NOx-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Leitung kleiner als gewünscht ist, das Harnstoff-Einspritzventil weiter geschlossen werden, um dem SCR weniger Harnstoff zuzuführen.
Bei einem anderen Beispiel kann der Aktor eine Kraftstoffpumpe sein. Wenn eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung oder ein NOx-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Leitung größer als gewünscht ist, kann der Kraftstoffpumpen-Ausgangsdruck erhöht werden, während ein AGR-Strom zu dem Motor zunimmt, um während der Verbrennung erzeugte NOx zu verringern und Feststoffemissionen zu verringern. In ähnlicher Weise kann, wenn eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung oder ein NOx-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Leitung kleiner als gewünscht ist, der Kraftstoffpumpendruck verringert werden, während ein AGR-Strom zu dem Motor verringert wird, um die Kraftstoffsparsamkeit des Motors.
Bei einem weiteren Beispiel kann der Aktor ein Niederdruck-AGR-Ventil sein. Wenn eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung oder ein NOx-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Leitung größer als gewünscht ist, kann der Öffnungsgrad des Niederdruck-AGR-Ventils verringert werden, um die in den Motor zurückströmende NOx-Menge zu senken. In ähnlicher Weise kann, wenn eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung oder ein NOx-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Leitung kleiner als gewünscht ist, der Öffnungsgrad des Niederdruck-AGR-Ventils vergrößert werden, um die in den Motor zurückströmende NOx-Menge zu erhöhen. Das Verfahren 300 schreitet nach dem Anpassen des Aktors fort zu 334.
Bei 334 passt das Verfahren 300 einen Aktor als Reaktion auf den NOx-Massenstrom in den SCR an. Bei einem Beispiel ist der Aktor ein Harnstoff-Einspritzventil, und eine Menge eingespritzten Harnstoffs wird als Reaktion auf eine Erhöhung der in den SCR strömenden NOx erhöht. Das Verfahren 300 schreitet nach dem Anpassen des Aktors zum Ende fort.
Es sollte erwähnt werden, dass jede beliebige Kombination von bei 332 erwähnten Aktoren als Reaktion auf eine NOx-Konzentration und/oder einen NOx-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Leitung angepasst werden kann.
Bei 320 passt das Verfahren 300 den AGR-Strom in der Niederdruckleitung auf der Grundlage eines gewünschten Niederdruck-AGR-Stroms an. Zusätzlich wird ein Aktor als Reaktion auf eine NOx-Konzentration und/oder einen NOx-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Schleife angepasst. Wenn zum Beispiel der gewünschte AGR-Durchfluss durch die Niederdruck-AGR-Leitung ein konstanter Durchfluss ist, wird ein Aktor angepasst, um die NOx-Konzentration und/oder den NOx-Massenstrom in der Niederdruck-AGR-Leitung auszugleichen. Insbesondere, wenn die NOx-Konzentration und/oder der NOx-Durchfluss durch die Niederdruck-AGR-Leitung zunehmen, wird der Zeitpunkt des Einspritzbeginns eines Kraftstoff-Einspritzventils verzögert, um die von dem Motor während der Verbrennung erzeugte NOx-Menge zu verringern. Als Ergebnis wird, wenn NOx durch die Niederdruck-AGR-Leitung strömen und sich mit während der Verbrennung erzeugten NOx vereinen, die Gesamtmenge an NOx im Vergleich zu einer Situation ohne Anpassen des Aktors verringert. Wenn umgekehrt die NOx-Konzentration und/oder der NOx-Durchfluss durch die Niederdruck-AGR-Leitung abnehmen, wird der Zeitpunkt des Einspritzbeginns eines Kraftstoff-Einspritzventils vorverlegt, um die von dem Motor während der Verbrennung erzeugte NOx-Menge hervorzurufen und Motordrehmoment und Kraftstoffsparsamkeit zu erhöhen. Wenn daher weniger NOx durch die Niederdruck-AGR-Leitung strömen und sich mit während der Verbrennung erzeugten NOx vereinen, kann die Gesamtmenge an NOx bei erhöhter Kraftstoffsparsamkeit beibehalten werden.
Bei anderen Beispielen kann der Aktor eine Kraftstoffpumpe sein. Der Ausgangsdruck der Kraftstoffpumpe kann als Reaktion auf eine Zunahme einer NOx-Konzentration und/oder eines NOx-Massenstroms durch die Niederdruck-AGR-Leitung vermindert werden, um die während der Verbrennung erzeugte Menge an NOx zu verringern, sodass die durch den Motor strömende NOx-Gesamtmenge auf einem gewünschten Niveau gehalten wird. In ähnlicher Weise kann der Ausgangsdruck der Kraftstoffpumpe als Reaktion auf eine Abnahme einer NOx-Konzentration und/oder eines NOx-Massenstroms durch die Niederdruck-AGR-Leitung erhöht werden, um die Erzeugung von Ruß durch den Motor zu verringern.
Bei einem weiteren Beispiel kann der Aktor ein Niederdruck-AGR-Ventil sein. Der Öffnungsgrad des Niederdruck-AGR-Ventils kann als Reaktion auf eine Zunahme einer NOx-Konzentration und/oder eines NOx-Massenstroms durch die Niederdruck-AGR-Leitung erhöht werden, um die Menge an während der Verbrennung erzeugten NOx zu verringern. In ähnlicher Weise kann der Öffnungsgrad des Niederdruck-AGR-Ventils als Reaktion auf eine Verringerung einer NOx-Konzentration und/oder eines NOx-Massenstroms durch die Niederdruck-AGR-Leitung vermindert werden, um eine Kraftstoffeffizienz eines Motors bei gleichzeitiger Beibehaltung eines NOx-Durchflusses in den SCR-Katalysator zu erhöhen.
Bei einem weiteren Beispiel kann der Aktor ein Ladedruckregelventil (waste gate) oder ein Aktor einer Turbine mit variabler Geometrie (variable geometry turbine (VGT) actuator) zum Anpassen eines Ladedrucks (z. B. eines Saugrohrdrucks) sein. Der Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils kann als Reaktion auf eine Verringerung eines AGR-Stroms oder einer NOx-Konzentration und/oder eines NOx-Massenstroms durch die Niederdruck-AGR-Leitung vermindert werden, um eine Kraftstoffeffizienz des Motors zu verbessern. In ähnlicher Weise kann ein Öffnungsgrad des Ladedruckregelventils als Reaktion auf eine Erhöhung einer NOx-Konzentration und/oder eines NOx-Massenstroms durch die Niederdruck-AGR-Leitung erhöht werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors bei Vorhandensein eines höheren AGR-Massenstroms beizubehalten, der zum Verringern von durch den Motor während der Verbrennung erzeugter NOx verwendet wird.
Bei noch einem weiteren Beispiel kann der Aktor ein Harnstoff-Einspritzventil zum Anpassen von einem SCR zugeführtem Harnstoff sein. Die Öffnungszeit des Harnstoff-Einspritzventils kann als Reaktion auf eine Erhöhung einer NOx-Konzentration und/oder eines NOx-Massenstroms durch die Niederdruck-AGR-Leitung erhöht werden, um einen SCR-Wirkungsgrad zu erhöhen und aus dem SCR austretende NOx zu verringern. In ähnlicher Weise kann die Öffnungszeit des Harnstoff-Einspritzventils als Reaktion auf eine Verringerung einer NOx-Konzentration und/oder eines NOx-Massenstroms durch die Niederdruck-AGR-Leitung vermindert werden, um den Verbrauch von Harnstoff zu verringern. Das Verfahren 300 schreitet nach dem Anpassen des AGR-Durchflusses und des Aktors zum Ende fort.
Auf diese Weise wird durch das Verfahren aus 3 ein Verfahren zum Betreiben eines Motors zur Verfügung gestellt, das umfasst: Anpassen eines Aktors als Reaktion auf einen NOx-Massenstrom in einer Niederdruck-AGR-Leitung zwischen einer Motor-Abgasanlage und einem Motor-Luftansaugsystem. Das Verfahren beinhaltet, dass der Aktor ein Harnstoff-Einspritzventil ist, und das Verfahren umfasst außerdem ein Vermindern einer in die Motor-Abgasanlage eingespritzten Harnstoffmenge während einer Abnahme des NOx-Massenstroms.
Bei einigen Beispielen beinhaltet das Verfahren, dass der Aktor ein Kraftstoff-Einspritzventil ist, wobei das Verfahren außerdem ein Vorverlegen eines Zeitpunkts des Beginns der Kraftstoffeinspritzung als Reaktion auf eine Verringerung des NOx-Massenstroms in der Niederdruck-AGR-Leitung umfasst. Das Verfahren beinhaltet, dass der Aktor ein AGR-Ventil ist, und umfasst außerdem ein Verringern einer dem Motor zugeführten AGR-Menge als Reaktion auf eine Verringerung eines NOx-Massenstroms in der Niederdruck-AGR-Leitung. Das Verfahren beinhaltet, dass der Aktor eine Kraftstoffpumpe ist, und umfasst außerdem ein Verringern eines Kraftstoffpumpenausgangsdrucks als Reaktion auf eine Verringerung des NOx-Massenstroms in der Niederdruck-AGR-Leitung. Das Verfahren beinhaltet, dass der Aktor ein Turbolader-Ladedruckregelventil oder VGT ist, und umfasst außerdem ein Verringern eines Ladedrucks als Reaktion auf eine Verringerung des NOx-Massenstroms in der Niederdruck-AGR-Leitung. Das Verfahren beinhaltet, dass der NOx-Massenstrom auf der Grundlage einer Konzentration von NOx stromabwärts eines SCR-Katalysators (SCR = selective catalytic reduction, selektive katalytische Reduktion) und eines Massenstroms in der Niederdruck-AGR-Leitung geschätzt wird.
Durch das Verfahren aus 3 wird auch ein Verfahren zum Betreiben eines Motors zur Verfügung gestellt, das umfasst: Wählen zwischen dem Zuführen von AGR zu einem Motor mithilfe einer Hochdruck-AGR-Leitung und einer Niederdruck-AGR-Leitung als Reaktion auf eine Konzentration von NOx an einer Position in der Abgasleitung, stromabwärts eines SCR-Katalysators. Das Verfahren beinhaltet, dass die Hochdruck-AGR-Leitung als Reaktion darauf gewählt wird, dass eine Konzentration von NOx an der Position in der Abgasleitung, stromabwärts des SCR-Katalysators, höher als ein Schwellenwert der NOx-Konzentration ist, und dass die Niederdruck-AGR-Leitung als Reaktion darauf gewählt wird, dass die Konzentration von NOx an der Position in der Abgasleitung, stromabwärts des SCR-Katalysators, niedriger als der Schwellenwert der NOx-Konzentration ist. Das Verfahren umfasst außerdem ein Anpassen eines Aktors als Reaktion auf einen NOx-Massenstrom in der Niederdruck-AGR-Leitung.
Bei einigen Beispielen umfasst das Verfahren, dass der Aktor ein Harnstoff-Einspritzventil ist. Das Verfahren beinhaltet, dass der Aktor ein Kraftstoff-Einspritzventil ist, und dass der Zeitpunkt des Einspritzbeginns des Kraftstoff-Einspritzventils während eines Zylinderzyklus vorverlegt wird, während eine Konzentration von NOx in der Niederdruck-AGR-Leitung abnimmt. Das Verfahren umfasst außerdem ein Einspritzen einer Menge an Harnstoff in den SCR-Katalysator als Reaktion auf eine NOx-Konzentration des in den SCR-Katalysator eintretenden Abgases. Das Verfahren umfasst außerdem ein Anpassen eines AGR-Massenstroms als Reaktion auf eine Konzentration von NOx in der Niederdruck-AGR-Leitung.
In 4 wird ein Verfahren zum Anpassen von AGR zwischen Hochdruck- und Niederdruck-AGR-Schleife gezeigt. Bei einem Beispiel kann das System aus 1 gemäß dem Verfahren aus 4 betrieben werden. Außerdem kann das Verfahren aus 4 mithilfe von in nicht flüchtigem Speicher gespeicherten ausführbaren Anweisungen in das Steuergerät 12 aus 1 einbezogen werden.
Bei 402 ermittelt das Verfahren 400 eine gewünschte AGR-Menge oder einen gewünschten AGR-Durchfluss für den Motor. Bei einem Beispiel wird die gewünschte AGR-Menge empirisch ermittelt und an Speicherorten gespeichert, die auf der Grundlage der Motordrehzahl und -last (z. B. Drehmoment) indiziert sind. Das Verfahren 400 schreitet nach dem Ermitteln der gewünschten AGR-Menge fort zu 404.
Bei 404 ermittelt das Verfahren 400 die relativen Mengen an AGR, die über die Niederdruck-AGR-Schleife und die Hochdruck-AGR-Schleife zugeführt werden sollen. Bei einem Beispiel wird der Niederdruck-AGR-Schleife und der Hochdruck-AGR-Schleife jeweils ein Anteil der gewünschten AGR-Menge zugewiesen. Die Summe des durch die Niederdruck-AGR-Schleife zugeführten AGR und des durch die Hochdruck-AGR-Schleife zugeführten AGR ist gleich der gewünschten AGR-Menge. Die Anteile der AGR-Gesamtmenge, die der Niederdruck-AGR-Schleife und der Hochdruck-AGR-Schleife zugewiesen werden, können auf Motordrehzahl und -last beruhen. Beispielsweise können bei einer Motordrehzahl von 2000/min (2000 RPM) und 0,3 Last 60% des gesamten gewünschten AGR-Massenstroms über die Hochdruck-AGR-Schleife zugeführt werden, und 40% des gesamten gewünschten AGR-Massenstroms über die Niederdruck-AGR-Schleife zugeführt werden. Außerdem können die Anteile auf der Grundlage einer Motortemperatur, einer SCR-Temperatur sowie anderer Betriebsbedingungen angepasst werden. Das Verfahren 400 schreitet nach dem Ermitteln des relativen Anteils an Niederdruck- und Hochdruck-AGR fort zu 406.
Bei 406 ermittelt das Verfahren 400 eine NOx-Konzentration und/oder einen NOx-Durchfluss von Abgasen in der Hochdruck- und Niederdruck-AGR-Schleife. Bei einem Beispiel können die NOx-Konzentrationen in der Hochdruck-AGR-Schleife mithilfe eines NOx-Sensors wie beispielsweise der in 1 gezeigten NOx-Sensoren 126 oder 129 ermittelt werden. Beispielsweise ist die NOx-Konzentration an dem NOx-Sensor 129 eine NOx-Konzentration in der Hochdruck-AGR-Leitung 76, und die NOx-Konzentration an dem NOx-Sensor 127 ist eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung 81. Bei einem Beispiel wird der NOx-Massenstrom in der Hochdruck-AGR-Leitung 76 mithilfe einer Druckdifferenz zwischen dem Austrittskrümmer 48 und dem Ansaugkrümmer 44 ermittelt, die mithilfe der Drucksensoren 121 und 129 ermittelt wird. Die Druckdifferenz ist eine Grundlage für ein Indizieren einer empirisch ermittelten Funktion, die einen Strom durch das Hochdruck-AGR-Ventil 75 beschreibt. Der Massenstrom durch die Hochdruck-AGR-Leitung 76 wird mit der NOx-Konzentration in der Hochdruck-AGR-Leitung 76 multipliziert, um einen NOx-Massenstrom durch die Hochdruck-AGR-Leitung 76 zu erhalten. In ähnlicher Weise wird der NOx-Massenstrom in der Niederdruck-AGR-Leitung 81 mithilfe einer Druckdifferenz zwischen dem Ansaugweg 42 und dem Auspuffendrohr 150 ermittelt, die mithilfe eines barometrischen Drucks und des Drucksensors 152 ermittelt wird. Die Druckdifferenz ist eine Grundlage für ein Indizieren einer empirisch ermittelten Funktion, die einen Strom durch das Niederdruck-AGR-Ventil 80 beschreibt. Der Massenstrom durch die Niederdruck-AGR-Leitung 81 wird mit der NOx-Konzentration multipliziert, um einen NOx-Massenstrom durch die Niederdruck-AGR-Leitung 81 zu erhalten. Die NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Schleife kann mithilfe des in 1 gezeigten NOx-Sensors 127 ermittelt werden. Die NOx-Massenströme in jeder der entsprechenden AGR-Schleifen können durch Multiplizieren der NOx-Konzentration in der EGR-Leitung mit dem AGR-Durchfluss durch die AGR-Leitung ermittelt werden. Das Verfahren 400 schreitet nach dem Ermitteln der NOx-Konzentration und der NOx-Durchflüsse fort zu 408.
Bei 408 entscheidet das Verfahren 400, ob die NOx-Konzentration und/oder der NOx-Durchfluss in der Hochdruck-AGR-Schleife größer sind als ein Schwellenwert der NOx-Konzentration oder des NOx-Durchflusses. Der Schwellenwert der NOx-Konzentration und/oder des NOx-Durchflusses kann sich mit den Betriebsbedingungen ändern. Wenn die NOx-Konzentration oder der NOx-Durchfluss in der Hochdruck-AGR-Leitung größer als eine Schwellenmenge sind, kann der Massenstrom von AGR in der Hochdruck-AGR-Leitung erhöht werden, um zu versuchen, die Zylinder-Verbrennungstemperatur zu verringern. Wenn die NOx-Konzentration oder der NOx-Durchfluss in der Hochdruck-AGR-Leitung kleiner als eine Schwellenmenge sind, kann der Massenstrom von AGR in der Hochdruck-AGR-Leitung verringert werden, um zu versuchen, die Kraftstoffsparsamkeit des Motors zu erhöhen. Wenn das Verfahren 400 entscheidet, dass die NOx-Konzentration und/oder der NOx-Massenstrom in der Hochdruck-AGR-Schleife größer als gewünscht sind, schreitet das Verfahren 400 fort zu 410. Andernfalls schreitet das Verfahren 400 fort zu 412.
Bei 410 erhöht das Verfahren 400 den Massenstrom in der Hochdruck-AGR-Leitung, um dem Motor zusätzliches AGR zuzuführen. Allerdings kann der Massenstrom in der Hochdruck-AGR-Leitung auch auf eine Schwellenmenge begrenzt werden. Der AGR-Massenstrom in der Hochdruck-AGR-Leitung kann inkrementell erhöht werden, sodass der Hochdruck-AGR-Massenstrom graduell zunimmt. Der AGR-Massenstrom in der Niederdruck-AGR-Schleife kann vermindert werden, um die Zunahme des AGR-Durchflusses der Hochdruck-AGR-Schleife auszugleichen. Das Verfahren 400 schreitet nach dem Erhöhen des Massenstroms in der Hochdruck-AGR-Leitung fort zu 412.
Bei 412 entscheidet das Verfahren 400, ob die NOx-Konzentration und/oder der NOx-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Schleife größer sind als ein Schwellenwert der NOx-Konzentration oder des NOx-Durchflusses. Der Schwellenwert der NOx-Konzentration und/oder des NOx-Durchflusses kann sich mit den Betriebsbedingungen ändern. Wenn die NOx-Konzentration oder der NOx-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Leitung größer als eine Schwellenmenge sind, kann der Massenstrom von AGR in der Hochdruck-AGR-Leitung erhöht werden, um zu versuchen, die Zylinder-Verbrennungstemperatur zu verringern. Wenn die NOx-Konzentration oder der NOx-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Leitung kleiner als eine Schwellenmenge sind, kann der Massenstrom von AGR in der Hochdruck-AGR-Leitung vermindert werden, um zu versuchen, die Kraftstoffsparsamkeit des Motors zu erhöhen. Wenn das Verfahren 400 entscheidet, dass die NOx-Konzentration und/oder der NOx-Massenstrom in der Niederdruck-AGR-Schleife größer als gewünscht sind, schreitet das Verfahren 400 fort zu 414. Ansonsten schreitet das Verfahren 400 zum Ende fort. Wenn das Verfahren 400 beendet wird, kann es auch den AGR-Massenstrom in der Hochdruck-AGR-Schleife verringern, um zu versuchen, die Kraftstoffsparsamkeit des Motors zu verbessern. Bei 414 passt das Verfahren 400 den AGR-Massenstrom in der Hochdruck-AGR-Schleife als Reaktion auf die NOx-Konzentration und/oder den NOx-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Schleife an. Der AGR-Massenstrom in der Hochdruck-AGR-Schleife kann durch ein weiteres Öffnen des Hochdruck-AGR-Ventils erhöht werden. Der AGR-Massenstrom in der Niederdruck-AGR-Schleife kann vermindert werden, um die Zunahme des AGR-Durchflusses der Hochdruck-AGR-Schleife auszugleichen. Das Verfahren 400 schreitet nach dem Anpassen des Hochdruck-AGR-Durchflusses zum Ende fort.
Zusätzlich kann ein Verhältnis von Niederdruck-AGR zu Hochdruck-AGR angepasst werden, während die dem Motor zugeführte AGR-Gesamtmenge als Reaktion auf eine NOx-Konzentration in der Niederdruck- und/oder Hochdruck-AGR-Schleifenleitung beibehalten wird. Wenn die NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung in einem bestimmten SCR/LNT-Temperaturbereich größer als gewünscht ist, kann der Massenanteil von aus der Hochdruck-AGR-Schleife in den Motor eintretendem AGR erhöht werden. In ähnlicher Weise kann, wenn die NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung in einem bestimmten SCR/LNT-Temperaturbereich kleiner als gewünscht ist, der Massenanteil von aus der Hochdruck-AGR-Schleife in den Motor eintretendem AGR vermindert werden.
Auf diese Weise wird durch das Verfahren aus 4 ein Verfahren zum Betreiben eines Motors zur Verfügung gestellt, das umfasst: Anpassen einer einem Motor zugeführten Menge an Hochdruck-AGR und einer einem Motor zugeführten Menge an Niederdruck-AGR als Reaktion auf einen NOx-Massenstrom in einer Hochdruck-AGR-Leitung oder einer Niederdruck-AGR-Leitung. Das Verfahren beinhaltet, dass ein AGR-Durchfluss in der Hochdruck-AGR-Leitung größer als ein AGR-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Leitung ist, wenn eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung größer als ein Schwellenwert der NOx-Konzentration ist. Das Verfahren beinhaltet außerdem, dass ein AGR-Durchfluss in der Hochdruck-AGR-Leitung kleiner als ein AGR-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Leitung ist, wenn eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung kleiner als ein Schwellenwert der NOx-Konzentration ist. Das Verfahren umfasst, dass die Menge an Hochdruck-AGR und die Menge an Niederdruck-AGR in dem Motor vereinigt werden, um eine gewünschte AGR-Menge bereitzustellen. Das Verfahren beinhaltet, dass die Menge an Hochdruck-AGR als Reaktion auf eine Zunahme einer NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung erhöht wird. Das Verfahren beinhaltet, dass die Menge an Hochdruck-AGR als Reaktion auf eine Abnahme einer NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung vermindert wird.
Wie Fachleute verstehen werden, können die in 3 und 4 beschriebenen Verfahren eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien repräsentieren, wie zum Beispiel ereignisgesteuerte, Interrupt-gesteuerte, Multitasking- und Multithreading-Verarbeitungsstrategien und dergleichen. Als solche können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen entfallen. In ähnlicher Weise ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die hier beschriebenen Ziele, Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern dient zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung. Obwohl dies nicht ausdrücklich veranschaulicht wird, werden Fachleute erkennen, dass in Abhängigkeit von der speziellen angewendeten Strategie einer/eines/eine oder mehrere der veranschaulichten Schritte, Verfahren oder Funktionen wiederholt ausgeführt werden können.
Hiermit ist die Beschreibung abgeschlossen. Das Lesen der Beschreibung kann Fachleuten zahlreiche Änderungen und Modifikationen ins Bewusstsein rufen, die nicht vom Erfindungsgedanken und Schutzbereich der Beschreibung abweichen. Beispielsweise kann bei I2-, I3-, I4-, I5-, V6-, V8-, V10-, V12- und V16-Einzelzylindermotoren, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen betrieben werden, die vorliegende Beschreibung vorteilhaft angewendet werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Motors, das umfasst: Anpassen eines Aktors als Reaktion auf einen NOx-Massenstrom in einer Niederdruck-AGR-Leitung zwischen einer Motor-Abgasanlage und einem Motor-Luftansaugsystem.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aktor ein Harnstoff-Einspritzventil ist, und wobei das Verfahren außerdem ein Verringern einer in die Motor-Abgasanlage eingespritzten Harnstoffmenge während einer Abnahme des NOx-Massenstroms umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aktor ein Kraftstoff-Einspritzventil ist, und wobei das Verfahren außerdem ein Vorverlegen eines Zeitpunkts des Beginns der Kraftstoffeinspritzung als Reaktion auf eine Verringerung eines NOx-Massenstroms in der Niederdruck-AGR-Leitung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aktor ein AGR-Ventil ist, und wobei das Verfahren außerdem ein Verringern einer dem Motor zugeführten AGR-Menge als Reaktion auf eine Verringerung eines NOx-Massenstroms in der Niederdruck-AGR-Leitung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aktor eine Kraftstoffpumpe ist, und wobei das Verfahren außerdem ein Verringern eines Kraftstoffpumpenausgangsdrucks als Reaktion auf eine Verringerung eines NOx-Massenstroms in der Niederdruck-AGR-Leitung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aktor ein Turbolader-Ladedruckregelventil oder ein Aktor eines Turboladers mit variabler Geometrie ist, und wobei das Verfahren außerdem ein Verringern eines Ladedrucks als Reaktion auf eine Verringerung eines NOx-Massenstroms in der Niederdruck-AGR-Leitung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der NOx-Massenstrom auf der Grundlage einer Konzentration von NOx stromabwärts eines SCR-Katalysators und eines Massenstroms in der Niederdruck-AGR-Leitung geschätzt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Motors, das umfasst: Variieren einer einem Motor über eine Hochdruck-AGR-Leitung und eine Niederdruck-AGR-Leitung zugeführten AGR-Menge als Reaktion auf eine Konzentration von NOx an einer Abgasleitungsposition stromabwärts eines SCR-Katalysators.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Hochdruck-AGR-Leitung als Reaktion darauf gewählt wird, dass eine Konzentration von NOx an der Abgasleitungsposition stromabwärts des SCR-Katalysators höher als ein Schwellenwert der NOx-Konzentration ist, und wobei die Niederdruck-AGR-Leitung als Reaktion darauf gewählt wird, dass die Konzentration von NOx an der Abgasleitungsposition stromabwärts des SCR-Katalysators niedriger als der Schwellenwert der NOx-Konzentration ist.
Verfahren nach Anspruch 8, das außerdem ein Anpassen eines Aktors als Reaktion auf einen NOx-Massenstrom in der Niederdruck-AGR-Leitung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Aktor ein Harnstoff-Einspritzventil ist, und wobei nur die Hochdruck-AGR-Leitung oder nur die Niederdruck-AGR-Leitung die dem Motor zugeführte AGR-Menge bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Aktor ein Kraftstoff-Einspritzventil ist, und wobei der Zeitpunkt des Beginns der Kraftstoffeinspritzung des Kraftstoff-Einspritzventils während eines Zylinderzyklus vorverlegt wird, während eine Konzentration von NOx in der Niederdruck-AGR-Leitung abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 8, das außerdem ein Einspritzen einer Harnstoffmenge in den SCR-Katalysator als Reaktion auf eine NOx-Konzentration von in den SCR-Katalysator eintretendem Abgas umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, das außerdem ein Anpassen eines AGR-Massenstroms als Reaktion auf eine Konzentration von NOx in der Niederdruck-AGR-Leitung umfasst.
Verfahren zum Betreiben eines Motors, das umfasst: Anpassen einer einem Motor zugeführten Menge an Hochdruck-AGR und einer Menge an Niederdruck-AGR als Reaktion auf einen NOx-Massenstrom in einer Hochdruck-AGR-Leitung oder einer Niederdruck-AGR-Leitung.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei ein AGR-Durchfluss in der Hochdruck-AGR-Leitung größer als ein AGR-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Leitung ist, wenn eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung größer als ein Schwellenwert der NOx-Konzentration ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei ein AGR-Durchfluss in der Hochdruck-AGR-Leitung kleiner als ein AGR-Durchfluss in der Niederdruck-AGR-Leitung ist, wenn eine NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung kleiner als ein Schwellenwert der NOx-Konzentration ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei sich die Menge an Hochdruck-AGR und die Menge an Niederdruck-AGR in dem Motor vereinigen, um eine gewünschte AGR-Menge zu liefern, und wobei der NOx-Massenstrom in der Hochdruck-AGR-Leitung auf einer NOx-Konzentration in der Hochdruck-AGR-Leitung beruht, und wobei die NOx-Konzentration in der Hochdruck-AGR-Leitung auf einem geschätzten SCR-Wirkungsgrad oder einer bekannten NOx-Konzentration beruht, wenn der SCR mit weniger als einem Schwellen-Wirkungsgrad betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Menge an Hochdruck-AGR als Reaktion auf eine Zunahme einer NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Menge an Hochdruck-AGR als Reaktion auf eine Abnahme einer NOx-Konzentration in der Niederdruck-AGR-Leitung verringert wird.