DE102015107072B4 - Verfahren für ein schnelles anspringen eines eng gekoppelten dieseloxidationskatalysators - Google Patents

Verfahren für ein schnelles anspringen eines eng gekoppelten dieseloxidationskatalysators Download PDF

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Abstract

Verfahren (80), um über einen elektronischen Controller (56) ein schnelles Anspringen für einen Dieseloxidationskatalysator (54), der eng mit einer Brennkraftmaschine (12) mit Kompressionszündung gekoppelt ist, zu erzeugen, wobei das Verfahren (80) umfasst:ein Starten der Brennkraftmaschine (12), um ihre Erwärmung zu beginnen, wobei die Brennkraftmaschine (12) einen Ansaugkanal (26), eine Drosselklappe (30), die derart konfiguriert ist, eine Lieferung einer Strömung von Ansaugluft durch den Ansaugkanal (26) zu steuern, einen Brennraum (24) in Fluidkommunikation mit dem Ansaugkanal (26) sowie einen Abgaskanal (42) aufweist, der derart konfiguriert ist, eine Strömung von Abgas von dem Brennraum (24) zu dem eng gekoppelten Dieseloxidationskatalysator (54) zu leiten;ein Regulieren der Drosselklappe (30) während des Erwärmens der Brennkraftmaschine (12), um die Strömung von Ansaugluft zu dem Brennraum (24) zu beschränken; undein Einspritzen einer vorbestimmten Kraftstoffmenge in den Brennraum (24) während des Erwärmens der Brennkraftmaschine (12) und während eines Abgaszyklus derselben, so dass die eingespritzte vorbestimmte Kraftstoffmenge durch das Abgas mitgeführt und in dem Abgaskanal (42) verbrannt wird;wobei das Regulieren der Drosselklappe (30) zusammen mit dem Einspritzen der vorbestimmten Kraftstoffmenge während des Erwärmens der Brennkraftmaschine (12) dazu dient, um die Temperatur des Abgases für das schnelle Anspringen des eng gekoppelten Dieseloxidationskatalysator (54) zu erhöhen;wobei die Brennkraftmaschine (12) ein Abgasrückführungsventil (44) aufweist, das derart konfiguriert ist, einen vorbestimmten Anteil des Abgases von dem Abgaskanal (42) in den Brennraum (24) zur Verbrennung darin rückzuführen und dadurch Stickoxide (NOx) in dem Abgas zu beschränken, ferner umfassend ein Regulieren des Abgasrückführungsventils (44) während des Erwärmens der Brennkraftmaschine (12), um Stickoxide (NOx) in dem Abgas zu begrenzen.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung ist auf ein Verfahren zur verbesserten Abgastemperaturerwärmung für ein schnelles Anspringen eines Dieseloxidationskatalysators gerichtet, der eng mit einer Kompressionszündungs-Brennkraftmaschine gekoppelt ist.
  • Brennkraftmaschinen, ob vom Funken-oder kompressionsgezündeten Typ, werden oftmals zum Antrieb von Fahrzeugen entweder als eine primäre Leistungsquelle oder als Teil eines Hybridantriebsstrangs verwendet. Es sind verschiedene Systeme speziell entwickelt worden, um Abgase derartiger Brennkraftmaschinen zu behandeln.
  • In dem Fall von kompressionsgezündeten, d.h. Diesel-Kraftmaschinen enthält ein AT-System häufig einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) sowie einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR). Der primäre Gebrauch des DOC besteht darin, die Menge von Kohlenwasserstoffen (KW) durch Oxidation und Speichern von KW in dem Katalysator zu reduzieren. In der Anwesenheit von Ammoniak (NH3) wird der SCR-Katalysator dazu verwendet, Stickoxide (NOx) in zweiatomigen Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) umzuwandeln.
  • Allgemein zündet, wenn die Temperatur des Abgases einen vorbestimmten Wert erreicht, der DOC, d.h. wird aktiviert, und erreicht bei erhöhten Temperaturen eine Betriebseffizienz. Daher ist der DOC manchmal in enger Nähe, d.h. maschinennah bzw. eng gekoppelt, mit der Brennkraftmaschine montiert, um einen Verlust von thermischer Energie aus der Abgasströmung zu reduzieren, bevor das Abgas den DOC erreicht.
  • DE 10 2005 013 707 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine, die ein Abgassystem aufweist. Dabei umfasst das Abgassystem einen Oxidationskatalysator, einen stromab des Oxidationskatalysators angeordneten Partikelfilter und einen stromab des Oxidationskatalysators angeordneten Stickoxid-Umsetzungskatalysator. Nach einem Start der Brennkraftmaschine wird ein eingangsseitig des Oxidationskatalysators angeordnetes elektrisches Heizelement bestromt und im Anschluss daran eine Anreicherung des Abgases mit brennbaren Bestandteilen stromauf des Oxidationskatalysators vorgenommen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, ein schnelles Anspringen eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine befindlichen Dieseloxidationskatalysators bereitzustellen, der eng mit einer mit Kompressionszündung betriebenen Brennkraftmaschine gekoppelt ist.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Beispielhaft ist ein Verfahren vorgesehen, um über einen elektronischen Controller ein schnelles Anspringen für einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) zu erzeugen, der eng mit einer Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung gekoppelt ist. Die Brennkraftmaschine weist einen Ansaugkanal, eine Drosselklappe, die derart konfiguriert ist, eine Lieferung einer Strömung von Ansaugluft durch den Ansaugkanal zu steuern, einen Brennraum in Fluidkommunikation mit dem Ansaugkanal sowie einen Abgaskanal auf, der derart konfiguriert ist, ein Abgas von dem Brennraum zu dem eng gekoppelten DOC zu leiten. Das Verfahren umfasst ein Starten der Brennkraftmaschine, um ein Erwärmen derselben zu beginnen.
  • Das Verfahren umfasst auch ein Regulieren der Drosselklappe während des Erwärmens der Brennkraftmaschine, um die Lieferung der Strömung von Ansaugluft zu dem Brennraum zu beschränken. Das Verfahren umfasst zusätzlich ein Einspritzen einer vorbestimmten Kraftstoffmenge in den Brennraum während des Erwärmens der Brennkraftmaschine und während eines Abgaszyklus derselben, so dass die eingespritzte Kraftstoffmenge durch das Abgas mitgeführt und in dem Abgaskanal verbrannt wird. Die Schritte zum Regulieren der Drosselklappe und zum Einspritzen der vorbestimmten Kraftstoffmenge in den Brennraum während des Erwärmens der Brennkraftmaschine erhöhen gemeinsam die Temperatur des Abgases für das schnelle Anspringen des eng gekoppelten DOC.
  • Der Schritt zum Regulieren der Drosselklappe, um eine Lieferung der Strömung von Ansaugluft zu dem Brennraum zu beschränken, kann ein Regulieren der Drosselklappe in dem Bereich von 50-60 % der verfügbaren Öffnungsfläche der Drosselklappe aufweisen.
  • Die Brennkraftmaschine weist ein Abgasrückführungs- (AGR)- Ventil auf, das derart konfiguriert ist, einen vorbestimmten Anteil des Abgases von dem Abgaskanal in den Brennraum zur Verbrennung darin rückzuführen und dadurch Stickoxide (NOx) in dem Abgas zu begrenzen.
  • Der Schritt zum Regulieren des AGR-Ventils, um den vorbestimmten Anteil des Abgases von dem Abgaskanal in den Brennraum rückzuführen, kann mit einem Steuerbetrieb (offene Steuerkette) erreicht werden. Der Vorgang zum Regulieren des AGR-Ventils kann auch ein Beschränken des AGR-Ventils auf etwa 30 % seiner verfügbaren Öffnungsfläche aufweisen.
  • Die Brennkraftmaschine kann einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) aufweisen, der derart konfiguriert ist, die Strömung von Ansaugluft mit Druck zu beaufschlagen. In einem solchen Fall kann das Verfahren auch ein Regulieren des VGT während des Erwärmens der Brennkraftmaschine aufweisen, um eine Erzeugung eines Ladedrucks in der Strömung von Ansaugluft zu begrenzen und dadurch einen instabilen Betrieb der Brennkraftmaschine zu minimieren. Der VGT kann eine Mehrzahl einstellbarer Schaufeln aufweisen, die derart konfiguriert sind, den Ladedruck in der Strömung von Ansaugluft zu regulieren.
  • Der Schritt zum Regulieren des VGT, um die Erzeugung von Ladedruck in der Strömung von Ansaugluft zu begrenzen, kann in einem gesteuerten Betrieb (d.h. offene Steuerkette) erreicht werden.
  • Das Verfahren kann zusätzlich ein Fortsetzen der Erwärmung der Brennkraftmaschine aufweisen, bis das Abgas eine Temperatur im Bereich von 120 bis 130°C erreicht.
  • Jeder der Schritte zum Starten der Brennkraftmaschine, Einspritzen der vorbestimmten Menge an Kraftstoff in den Brennraum, Regulieren des AGR-Ventils, Regulieren des VGT und Fortsetzen des Erwärmens der Brennkraftmaschine kann über den Controller erreicht werden.
  • Beispielhaft ist auch ein System mit einem Controller, der derart konfiguriert ist, das obige Verfahren auszuführen und das gewünschte schnelle Anspringen des eng gekoppelten DOC zu bewirken, offenbart.
    • 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das eine Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung besitzt, die ein Abgasrückführungs- (AGR)-Ventil und einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) aufweist; wobei die Brennkraftmaschine fluidtechnisch mit einem Abgasnachbehandlungs-(AT)-System verbunden ist, das einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) besitzt, der eng mit der Brennkraftmaschine gekoppelt ist.
    • 2 ist eine schematische perspektivische Nahansicht der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine.
    • 3 ist eine schematische Schnittansicht des in den 1 und 2 gezeigten VGT.
    • 4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen eines schnellen Anspringens für den in 1 gezeigten DOC.
    • 5 ist ein Flussdiagramm eines alternativen Verfahrens zum Erzeugen eines schnellen Anspringens für den in 1 gezeigten DOC.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen, zeigt 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 weist einen Antriebsstrang auf, der eine Brennkraftmaschine 12 enthält. Die Brennkraftmaschine 12 ist als ein Kompressionszündungs-, d.h. Dieseltyp konfiguriert. Die Brennkraftmaschine 12 wendet ihr Drehmoment auf die angetriebenen Räder 14 und/oder 16 durch ein Getriebe 18 und über eine Antriebs- oder eine Vortriebswelle 20 an (wie in 1 gezeigt ist).
  • Wie in 2 gezeigt ist, weist die Brennkraftmaschine 12 eine Kurbelwelle 22 und Zylinder, die Brennräume 24 definieren, auf, die derart konfiguriert sind, ein Gemisch von Kraftstoff und Luft darin zu verbrennen. Obwohl ein einzelner Brennraum 24 gezeigt ist, kann die Brennkraftmaschine 12 beliebige solche Brennräume aufweisen, wie es durch die spezifische Konstruktion der Brennkraftmaschine erforderlich ist. Die Brennkraftmaschine 12 weist auch einen Ansaugkanal 26 auf, der mit den Brennräumen 24 in Fluidkommunikation steht. Der Ansaugkanal 26 ist derart konfiguriert, eine Strömung von Ansaugluft 28 aus der Atmosphäre oder Umgebung an die Brennräume 24 zu liefern. Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Drossel 30, wie mit einer bewegbaren Drosselklappe 30A (in 2 gezeigt), an dem Ansaugkanal 26 positioniert und derart konfiguriert, eine Lieferung der Strömung von Ansaugluft 28 zu steuern, die an die Brennräume 24 durch den Ansaugkanal geliefert wird.
  • Wie zusätzlich in 2 gezeigt ist, weist jeder Brennraum 24 auch einen Kolben 31 und eine Pleuelstange auf, die nicht gezeigt ist, aber deren Existenz dem Fachmann bekannt ist. Jeder Kolben 31 ist derart konfiguriert, unter der Kraft der Verbrennung in dem jeweiligen Brennraum 24 eine Hubbewegung auszuführen und dadurch die Kurbelwelle 22 über die Pleuelstange in Rotation zu versetzen und das Volumen des Brennraumes zu regulieren. Wie zusätzlich in 2 gezeigt ist, kann jeder Brennraum 24 mit einem ersten Ansaugventil 32, einem zweiten Ansaugventil 34, einem ersten Abgasventil 36 und einem zweiten Abgasventil 38 versehen sein. Jedes Ansaugventil 32, 34 ist derart konfiguriert, eine Lieferung von Luft oder Luft und Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum 24 zu steuern, wenn die Brennkraftmaschine 12 das Fahrzeug 10 antreibt. Jedes Abgasventil 36, 38 ist derart konfiguriert, die Entfernung von Nachverbrennungsabgas 40 aus dem jeweiligen Brennraum 24 über einen Abgaskanal 42 zu steuern. Obwohl hier zwei Ansaugventile 32, 34 und 2 Abgasventile 36, 38 beschrieben und in den Figuren gezeigt sind, ist es nicht ausgeschlossen, dass die Brennkraftmaschine 12 mit einer geringeren oder größeren Anzahl von Ansaug- und Abgasventilen ausgestattet ist.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weist die Brennkraftmaschine 12 erfindungsgemäß ein Abgasrückführungs-(AGR)-Ventil 44 auf. Das ADR-Ventil 44 ist derart konfiguriert, eine selektive Fluidkommunikation zwischen dem Abgaskanal 42 und den Brennräumen 24 bereitzustellen, d.h. ist so ausgelegt und strukturiert, den Abgaskanal 42 selektiv zu beschränken. Demgemäß führt der Abgaskanal 42 eine Strömung des Abgases 40 von dem Brennraum 24 zu dem AGR-Ventil 44. Das AGR-Ventil 44 führt dann einen Anteil 40A des Abgases 40 von dem Abgaskanal 42 in den Ansaugkanal 26 und von dem Ansaugkanal in die Brennräume 24 zur weiteren Verbrennung darin. Eine derartige zusätzliche Verbrennung des Anteils 40A des Abgases 40 ist allgemein dazu bestimmt, die Anwesenheit von Stickoxiden (NOx) in dem Abgas zu begrenzen.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, kann die Brennkraftmaschine 12 zusätzlich einen Turbolader (VGT) 46 mit variabler Geometrie aufweisen, der an dem Ansaugkanal 26 positioniert und derart konfiguriert ist, die Strömung von Ansaugluft 28 vor der Lieferung der Ansaugluftströmung an die Brennräume 24 mit Druck zu beaufschlagen. Der VGT 46 kann einen Schaufelmechanismus mit variabler Position mit einer Mehrzahl bewegbarer Schaufeln 46 A aufweisen, wie in 3 gezeigt ist. Die Schaufeln 46 A sind derart konfiguriert, einen Betrieb des VGT in Ausrichtung mit der Betriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine 12 anzupassen und somit eine erhöhte Betriebseffizienz der Brennkraftmaschine zu unterstützen. Der Abgaskanal 42 ist derart konfiguriert, das Abgas 40 von den Brennräumen 24 zu dem VGT 46 zur Druckbeaufschlagung der Strömung von Ansaugluft 28 und anschließenden Führung des Abgases an ein AT-System zu führen. Obwohl der VGT 46 gezeigt ist, ist es ferner nicht ausgeschlossen, dass die Brennkraftmaschine ohne eine derartige Leistungsergänzungsvorrichtung konfiguriert und betrieben ist.
  • Wie in 2 gezeigt ist, weist die Brennkraftmaschine 12 zusätzlich Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 48 auf. Es sind Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 48 für jeden Brennraum 24 vorgesehen und derart konfiguriert, eine dosierte Kraftstoffmenge 50 zum Mischen mit der Strömung von Ansaugluft 28 und Verbrennung innerhalb des jeweiligen Brennraumes 24 zu liefern. Nach einem Start der Brennkraftmaschine 12 erhöht die Verbrennung des Gemisches einer Strömung aus Ansaugluft 28 und Kraftstoff 50 innerhalb der Brennräume 24 stetig die Temperatur des Abgases 40 und die Temperatur der gesamten Brennkraftmaschine während einer transienten Aufwärmstufe des Brennkraftmaschinenbetriebs. Der Fachmann erkennt, dass Abgasemissionen, Kraftstoffeffizienz und Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine 12 jeweils durch die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 12 beeinflusst sein können.
  • Das Fahrzeug 10 enthält auch ein Nachbehandlungs- (AT-) System 52 für eine Dieselkraftmaschine. Das AT-System 52 kann eine Anzahl von Abgasnachbehandlungsvorrichtungen aufweisen, die derart konfiguriert sind, methodisch größtenteils kohlenstoffhaltige Partikelnebenprodukte der Brennkraftmaschinenverbrennung aus dem Abgas 40 zu entfernen und Emissionen derartiger Partikel in die Atmosphäre zu reduzieren. Wie gezeigt ist, weist das AT-System 52 einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 54 auf. Der DOC 54 ist derart konfiguriert, Kohlenwasserstoffe (KW) zu speichern und zu verbrennen, während ein Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR) 55 A stromabwärts des DOC 54, wie gezeigt ist, angeordnet sein kann, um Stickoxide (NOx) in zweiatomigen Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) umzuwandeln. Allgemein wird der DOC 54 bei erhöhten Temperaturen aktiviert und erreicht die Betriebseffizienz. Zusätzlich kann bei geringeren Temperaturen der Brennkraftmaschine 12 eine höhere Zufuhrkonzentration von Kohlenwasserstoffen, die in dem Abgas 40 vorhanden sind, eine Aktivität der Katalysatoren verzögern. Wie es in 1 gezeigt ist, kann der DOC 54 in enger Nähe, das heißt eng gekoppelt mit dem VGT 46 montiert sein, um den Verlust thermischer Energie von der Strömung von Abgas 40 an die Umgebung zu reduzieren, bevor das Gas den DOC erreicht. Zusätzlich zu dem DOC 54 kann das AT-System 52 einen Dieselpartikelfilter (DPF) 55 B wie auch den oben erwähnten SCR-Katalysator aufweisen. Obwohl weder der SCR-Katalysator noch der DPF detailliert beschrieben sind, ist der Betrieb derartiger Nachbehandlungsvorrichtungen dem Fachmann bekannt.
  • Mit weiterem Bezug auf 1 kann das Fahrzeug 10 auch einen Controller 56 aufweisen, der derart konfiguriert ist, den Betrieb der Brennkraftmaschine 12 zu regulieren. Der Controller 56 weist einen Speicher auf, der konkret und nichtflüchtig ist. Der Speicher kann ein beliebiges aufzeichnungsfähiges Medium sein, das an der Bereitstellung computerlesbarer Daten oder Prozessinstruktionen teilnimmt. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Nichtflüchtige Medien können beispielsweise optische oder magnetische Scheiben und anderen persistenten Speicher aufweisen. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) umfassen, der einen Hauptspeicher bilden kann. Derartige Anweisungen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien einschließlich Koaxialkabeln, Kupferdraht und optische Fasern übertragen werden, einschließlich der Drähte, die einen Systembus, der mit einem Prozessor eines Computers gekoppelt ist, umfassen. Der Speicher des Controllers 56 kann auch eine Diskette, eine flexible Platte, eine Hard-Disk, ein Magnetband, irgendein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, irgendein anderes optisches Medium, etc. umfassen. Der Controller 56 kann auch mit jeder anderen erforderlichen Computerhardware konfiguriert oder ausgestattet sein, wie etwa mit einem Hochgeschwindigkeitstaktgeber, einer nötigen Analog/Digital-(A/D) und/oder Digital/Analog-(D/A)Schaltung, jeglichen notwendigen Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen (E/A) sowie einer geeigneten Signalaufbereitungs- und/oder Pufferschaltung. Jegliche Algorithmen, die durch den Controller 56 erforderlich sind oder auf die der Controller zugreifen kann, können im Speicher gespeichert sein und automatisch ausgeführt werden, um die erforderliche Funktionalität bereitzustellen.
  • Als Teil des Steuerns eines Betriebs der Brennkraftmaschine 12 ist der Controller 56 derart konfiguriert, die Brennkraftmaschine 12 zum Beginnen eines transienten Aufwärmzyklus zu starten, bevor die Brennkraftmaschine 12 eine stabile Betriebstemperatur erreicht. Der Controller 56 ist auch derart konfiguriert, die Drosselklappe 30 während des Erwärmens der Brennkraftmaschine 12 zu regulieren, um eine Lieferung der Strömung von Ansaugluft 28 an die Brennräume 24 zu beschränken. Eine voreingestellte Position der Drosselklappe 30, die eine Zielmasse von Ansaugluft 28 erzeugt, kann empirisch basierend auf einer gewünschten Anspringrate des DOC 54 während einer Labor-und/oder Fahrzeugprüfung bestimmt werden. Genauer kann der Controller 56 derart programmiert sein, die Drosselklappe 30 in dem Bereich von 50-60 % seiner verfügbaren Öffnungsfläche zu regulieren. Die tatsächliche Masse der Ansaugluft 28, die in die Brennräume 24 strömt, kann durch einen geeigneten Sensor 58 erfasst und an den Controller 56 zur Ermittlung kommuniziert werden, ob die Zielmasse von Ansaugluft 28 erreicht wurde.
  • Der Controller 56 kann auch derart konfiguriert sein, die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 48 anzuweisen, eine vorbestimmte Menge von Kraftstoff 50 in die Brennräume 24 während des Erwärmens der Brennkraftmaschine 12 einzuspritzen, während die Brennkraftmaschine in einem Abgaszyklus arbeitet. Eine derartige Einspritzung der vorbestimmten Menge von Kraftstoff 50 während des Erwärmens der Brennkraftmaschine 12 und während des Abgaszyklus der Brennkraftmaschine erlaubt, dass die eingespritzte Kraftstoffmenge 50 von dem Abgas 40 mitgeführt und in dem Abgaskanal 42 verbrannt wird, wodurch die Temperatur des Abgases erhöht wird.
  • Die kombinierte Regulierung der Drosselklappe 30 und der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 48 während des Erwärmens der Brennkraftmaschine 12, wie oben beschrieben ist, ist dazu bestimmt, die Temperatur des Abgases 40 für ein schnelleres Anspringen des eng gekoppelten DOC 54 im Vergleich zu einem DOC-Anspringen während eines Erwärmens der Brennkraftmaschine ohne eine derartige Regulierung zu erhöhen, während eine Menge von Kohlenwasserstoffen begrenzt wird, die durch den DOC 54 vor dem Anspringen des DOC schlupfen können. Demgemäß kann die Temperatur des Abgases 40 schneller erhöht werden, so dass der Zeitrahmen zwischen dem Start der Brennkraftmaschine 12 und dem Moment, wenn der stromabwärtige SCR-Katalysator 55A bei der Umwandlung von NOx in N2 und H2O effektiv sein kann, oder der Abgasaufwärmphase verkürzt sein kann. Zusätzlich ist die kombinierte Regulierung der Drosselklappe 30 und der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 48, wie oben beschrieben ist, dazu bestimmt, den Verbrauch von Kraftstoff 50 während der Aufwärmphase zu reduzieren.
  • Der Controller 56 kann zusätzlich derart konfiguriert sein, das AGR-Ventil 44 während des Erwärmens der Brennkraftmaschine 12 zu regulieren, um Stickoxide (NOx) in dem Abgas 40 zu begrenzen. Der Controller 56 kann auch derart konfiguriert sein, das AGR-Ventil 44 zu regulieren, um den vorbestimmten Anteil des Abgases 40 von dem Abgaskanal 42 in den Brennraum 24 über einen Steuerungsbetrieb rückzuführen. Die Steuerung des AGR-Ventils 44 ist dazu bestimmt, eine ausreichende Menge von rückgeführtem Abgas 40 zu den Brennräumen 24 zur Reduzierung von NOx in dem Abgas 40 ohne die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Einstellung des AGR-Ventils bereitzustellen. Eine effektive voreingestellte oder Ziel-Position des AGR-Ventils 44 kann empirisch basierend auf einer Soll-Anspringrate des DOC 54 während einer Labor-und/oder Fahrzeugprüfung bestimmt werden. Spezifisch kann der Controller 56 derart konfiguriert sein, das AGR-Ventil 44 über eine Beschränkung des AGR-Ventils auf etwa 30 % seiner verfügbaren Öffnungsfläche zu regulieren.
  • Zusätzlich kann in dem Fall, wenn die Brennkraftmaschine 12 auch den VGT 46 aufweist, der Controller 56 ferner derart konfiguriert sein, die Mehrzahl einstellbarer Schaufeln 46 A des VGT 46 während des Erwärmens der Brennkraftmaschine zu regulieren, um die Erzeugung von Ladedruck in der Strömung von Ansaugluft 28 zu begrenzen. Eine derartige Steuerung des VGT 46 ist dazu bestimmt, einen instabilen Betrieb der Brennkraftmaschine 12 während des transienten Aufwärmzyklus zu minimieren, und kann durch den Controller 56 über einen Steuerungsbetrieb erreicht werden, bei dem keine Rückkopplung der Position der Schaufeln 46 A erforderlich ist.
  • Der Controller 56 kann derart konfiguriert sein, die Aufwärmphase des Abgases 40 unter Verwendung des oben beschriebenen Mittels fortzusetzen, bis das Abgas eine vorbestimmte Temperatur erreicht, wie in dem Bereich von 120 bis 130 °C. Nach der Beendigung der Aufwärmphase des Abgases 40 wird angenommen, dass das Abgas eine ausreichende Temperatur erreicht hat, damit der eng gekoppelte DOC 54 die KW effektiv verbrennt. Demgemäß kann nach der Aufwärmphase des Abgases 40 der Controller 56 derart konfiguriert sein, zu einem Algorithmus zu schalten, bei dem ein Betrieb der Drosselklappe 30, der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 48, des AGR- Ventils 44 und des VGT 46 auf sowohl stetige als auch transiente Betriebsbedingungen gerichtet ist, auf die eine vollständig warme Brennkraftmaschine 12 möglicherweise stößt.
  • 4 zeigt ein Verfahren 60 zum über einen elektronischen Controller 56 erfolgenden Erzeugen eines schnellen Anspringens für den DOC 54, der eng mit der Brennkraftmaschine 12 für Kompressionszündung gekoppelt ist, wie oben mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben ist. Das Verfahren 60 beginnt bei Kasten 62 mit dem Start der Brennkraftmaschine 12, um ihre Erwärmung zu beginnen. Das Verfahren 60 fährt dann von Kasten 62 zu Kasten 64 fort und weist den Controller 56 auf, der die Drosselklappe 30 während des Erwärmens der Brennkraftmaschine 12 reguliert, um die Strömung der Ansaugluft 28 zu dem Brennraum 24 zu begrenzen. Nach Kasten 64 umfasst bei Kasten 66 das Verfahren 60 ein Einspritzen der vorbestimmten Menge an Kraftstoff 50 in den Brennraum 24 während des Erwärmens der Brennkraftmaschine 12 und während eines Abgaszyklus derselben, so dass die eingespritzte vorbestimmte Menge an Kraftstoff 50 anschließend durch das Abgas 40 mitgeführt und in dem Abgaskanal 42 verbrannt wird. Demgemäß wirken, wie oben mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben ist, die Schritte zum Regulieren der Drosselklappe 30 zusammen mit einem Einspritzen der vorbestimmten Menge an Kraftstoff 50 während des Erwärmens der Brennkraftmaschine 12, eine Temperatur des Abgases 40 für das schnelle Anspringen des eng gekoppelten DOC 54 zu erhöhen.
  • Gemäß dem Verfahren 60 kann nach dem Kasten 66 das Verfahren mit Kasten 68 zur Regulierung des AGR-Ventils 44 während des Erwärmens der Brennkraftmaschine 12 fortfahren, um die Menge an NOx in dem Abgas 40 zu reduzieren. Zusätzlich kann nach entweder dem Kasten 66 oder Kasten 68 das Verfahren 60 mit Kasten 70 fortfahren, wo es ein Regulieren des VGT 46 während des Erwärmens der Brennkraftmaschine 12 aufweist, um die Erzeugung von Ladedruck in der Strömung von Ansaugluft 28 zu begrenzen und dadurch einen instabilen Betrieb der Brennkraftmaschine zu minimieren. Ferner kann nach entweder dem Kasten 66, 68 oder 70 das Verfahren 60 mit Kasten 72 fortfahren, wo es ein Fortsetzen des Erwärmens der Brennkraftmaschine 12 aufweist, bis das Abgas 40 eine Temperatur in dem Bereich von 120 bis 130 °C erreicht. Das Verfahren 60 kann bei Kasten 74 enden, wo der Controller 56 zu einem Algorithmus schaltet, der auf einen vollständig warmen Betrieb der Brennkraftmaschine 12 gerichtet ist, sobald das Anspringen des eng gekoppelten DOC 54 erreicht worden ist. Die Steuerung über die Drosselklappe 30, die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 48, das AGR-Ventil 44 und den VGT 46 kann dann zu einem Algorithmus geschaltet werden, der auf einen vollständig warmen Betrieb der Brennkraftmaschine 12 gerichtet ist.
  • 5 zeigt ein alternatives Verfahren 80 zum Unterstützen eines schnellen Temperaturanstiegs des Abgases 40, das in den eng gekoppelten DOC 54 eintritt. Das Verfahren 80 beginnt bei Kasten 82 mit dem Start der Brennkraftmaschine 12, um ihre Erwärmung zu beginnen. Das Verfahren 80 fährt dann von Kasten 82 zu Kasten 84 fort und kann umfassen, dass der Controller 56 das AGR-Ventil 44 in eine voreingestellte oder Ziel-Position, wie etwa 30 % der verfügbaren Öffnungsfläche, während des Erwärmens der Brennkraftmaschine 12 reguliert. Falls die Zielposition des AGR-Ventils 44 erreicht wurde, kann das Verfahren 80 mit Kasten 86 fortfahren, bei dem das Verfahren umfasst, dass der Controller 56 die Drosselklappe 30 während des Erwärmens der Brennkraftmaschine 12 reguliert, um die Strömung von Ansaugluft 28 zu dem Brennraum 24 zu begrenzen. Wie oben mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben ist, kann die Drosselklappe 30 in dem Bereich von 50 bis 60 % ihrer verfügbaren Öffnungsfläche reguliert werden.
  • Wenn die Zielposition der Drosselklappe 30 erreicht wurde, kann das Verfahren 80 mit Kasten 88 fortfahren, bei dem das Verfahren 80 ein Einspritzen der vorbestimmten Menge von Kraftstoff 50 in den Brennraum 24 aufweisen kann. Zusätzlich kann nach Kasten 88 das Verfahren 80 mit einer Regulierung des VGT 46 fortfahren, wie mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben ist. Das Verfahren 80 kann bei Kasten 90 damit enden, dass das Anspringen des eng gekoppelten DOC 54 entweder nach Kasten 86 oder Kasten 88 erreicht worden ist. Nach einer Beendigung des Verfahrens 80 kann der Controller 56 zu einem Algorithmus schalten, der auf einen vollständig warmen Betrieb der Brennkraftmaschine 12 gerichtet ist, bei dem die Drosselklappe 30, die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 48, das AGR-Ventil 44 und der VGT 46 spezifisch für derartige Bedingungen gesteuert werden.

Claims (9)

  1. Verfahren (80), um über einen elektronischen Controller (56) ein schnelles Anspringen für einen Dieseloxidationskatalysator (54), der eng mit einer Brennkraftmaschine (12) mit Kompressionszündung gekoppelt ist, zu erzeugen, wobei das Verfahren (80) umfasst: ein Starten der Brennkraftmaschine (12), um ihre Erwärmung zu beginnen, wobei die Brennkraftmaschine (12) einen Ansaugkanal (26), eine Drosselklappe (30), die derart konfiguriert ist, eine Lieferung einer Strömung von Ansaugluft durch den Ansaugkanal (26) zu steuern, einen Brennraum (24) in Fluidkommunikation mit dem Ansaugkanal (26) sowie einen Abgaskanal (42) aufweist, der derart konfiguriert ist, eine Strömung von Abgas von dem Brennraum (24) zu dem eng gekoppelten Dieseloxidationskatalysator (54) zu leiten; ein Regulieren der Drosselklappe (30) während des Erwärmens der Brennkraftmaschine (12), um die Strömung von Ansaugluft zu dem Brennraum (24) zu beschränken; und ein Einspritzen einer vorbestimmten Kraftstoffmenge in den Brennraum (24) während des Erwärmens der Brennkraftmaschine (12) und während eines Abgaszyklus derselben, so dass die eingespritzte vorbestimmte Kraftstoffmenge durch das Abgas mitgeführt und in dem Abgaskanal (42) verbrannt wird; wobei das Regulieren der Drosselklappe (30) zusammen mit dem Einspritzen der vorbestimmten Kraftstoffmenge während des Erwärmens der Brennkraftmaschine (12) dazu dient, um die Temperatur des Abgases für das schnelle Anspringen des eng gekoppelten Dieseloxidationskatalysator (54) zu erhöhen; wobei die Brennkraftmaschine (12) ein Abgasrückführungsventil (44) aufweist, das derart konfiguriert ist, einen vorbestimmten Anteil des Abgases von dem Abgaskanal (42) in den Brennraum (24) zur Verbrennung darin rückzuführen und dadurch Stickoxide (NOx) in dem Abgas zu beschränken, ferner umfassend ein Regulieren des Abgasrückführungsventils (44) während des Erwärmens der Brennkraftmaschine (12), um Stickoxide (NOx) in dem Abgas zu begrenzen.
  2. Verfahren (80) nach Anspruch 1, wobei das Regulieren der Drosselklappe (30), um die Strömung von Ansaugluft zu dem Brennraum (24) zu beschränken, ein Regulieren der Drosselklappe (30) in dem Bereich von 50 bis 60 % ihrer verfügbaren Öffnungsfläche umfasst.
  3. Verfahren (80) nach Anspruch 1, wobei das Regulieren des Abgasrückführungsventils (44), um den vorbestimmten Anteil des Abgases von dem Abgaskanal (42) in den Brennraum (24) rückzuführen, mit einem Steuerbetrieb (offener Steuerkette) erreicht werden kann.
  4. Verfahren (80) nach Anspruch 3, wobei das Regulieren des Abgasrückführungsventils (44) ein Beschränken des Abgasrückführungsventils (44) auf etwa 30 % seiner verfügbaren Öffnungsfläche umfasst.
  5. Verfahren (80) nach Anspruch 1, wobei die Brennkraftmaschine (12) einen Turbolader (46) mit variabler Geometrie aufweisen kann, der derart konfiguriert ist, die Strömung von Ansaugluft mit Druck zu beaufschlagen, ferner umfassend ein Regulieren des Turboladers (46) mit variabler Geometrie während des Erwärmens der Brennkraftmaschine (12), um ein Erzeugen eines Ladedrucks in der Strömung von Ansaugluft zu begrenzen und dadurch einen instabilen Betrieb der Brennkraftmaschine (12) zu minimieren.
  6. Verfahren (80) nach Anspruch 5, wobei der Turbolader (46) mit variabler Geometrie eine Mehrzahl einstellbarer Schaufeln (46A) aufweist, die derart konfiguriert sind, den Ladedruck in der Strömung von Ansaugluft zu regulieren.
  7. Verfahren (80) nach Anspruch 5, wobei der Schritt zum Regulieren des Turboladers (46) mit variabler Geometrie, um die Erzeugung von Ladedruck in der Strömung von Ansaugluft zu begrenzen, in einem gesteuerten Betrieb (d.h. offene Steuerkette) erreicht werden kann.
  8. Verfahren (80) nach Anspruch 5, ferner umfassend ein Fortsetzen der Erwärmung der Brennkraftmaschine (12), bis das Abgas eine Temperatur im Bereich von 120 bis 130 °C erreicht.
  9. Verfahren (80) nach Anspruch 8, wobei jeder der Schritte zum Starten der Brennkraftmaschine (12), zum Einspritzen der vorbestimmten Menge an Kraftstoff in den Brennraum (24), zum Regulieren des Abgasrückführungsventils (44), zum Regulieren des Turboladers (46) mit variabler Geometrie und zum Fortsetzen des Erwärmens der Brennkraftmaschine (12) über den Controller (56) erreicht wird.
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