DE102015116682A1

DE102015116682A1 - Systeme zur regeneration eines benzin-partikelfilters

Info

Publication number: DE102015116682A1
Application number: DE102015116682.8A
Authority: DE
Inventors: Vijay Ramappan; Jan Fritzsche; Martino Casetti; Jeremy J. Anderson
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2016-05-04
Also published as: CN105569780A; US9863337B2; CN105569780B; US20160123200A1

Abstract

Ein System weist ein Rußmodul, ein Koordinatormodul, ein Regenerationsmodul und Aktormodule auf. Das Rußmodul bestimmt einen gegenwärtigen Betrag an Rußmasse in einem Partikelfilter einer Benzinkraftmaschine, wobei der Partikelfilter stromabwärts von der Benzinkraftmaschine angeordnet ist und ein Abgas von der Benzinkraftmaschine aufnimmt. Das Koordinatormodul erzeugt ein Einschaltsignal, ein Drehmomentreservesignal und ein Äquivalenzverhältnis. Das Regenerationsmodul erzeugt basierend auf dem gegenwärtigen Betrag an Rußmasse und dem Einschaltsignal ein Regenerationssignal, um den Partikelfilter zu regenerieren. Die Aktormodule verstellen basierend auf dem Regenerationssignal, dem Drehmomentreservesignal und dem Äquivalenzverhältnis einen Zündfunken nach spät und erhöhen einen Betrag an Luftströmung zu dem Partikelfilter. Die Aktoren behalten einen selben Betrag an Drehmoment aus der Benzinkraftmaschine während der Regeneration bei, wie von der Benzinkraftmaschine vor der Regeneration des Partikelfilters ausgegeben wurde.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/073,546, die am 31. Oktober 2014 eingereicht wurde. Die gesamte Offenbarung der obigen Anmeldung ist hier durch Bezugnahme eingeschlossen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Regeneration von Partikelfiltern von Brennkraftmaschinen für Ottokraftstoff (hier auch als Benzin bezeichnet).
HINTERGRUND
Die hier gegebene Hintergrundbeschreibung dient zur allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Arbeit der vorliegend genannten Erfinder in dem Umfang, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die nicht auf andere Weise als Stand der Technik zum Zeitpunkt der Einreichung berechtigen, sind weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung zulässig.
Eine Benzin-Brennkraftmaschine (ICE) weist typischerweise ein Abgassystem mit einem katalytischen Wandler auf. Das Abgassystem kann auch einen Benzin-Partikelfilter (GPF) stromabwärts von dem katalytischen Wandler aufweisen. Der GPF filtert Ruß und Partikel aus einem Abgas, das von der Benzin-Brennkraftmaschine ausgegeben wird.
Während des Betriebs einer Benzin-Brennkraftmaschine kann ein Niveau von Sauerstoff (O₂) in einem GPF der Benzin-Brennkraftmaschine unterhalb eines Niveaus liegen, dass erforderlich ist, um Ruß in dem GPF zu oxidieren. Zusätzlich kann eine Temperatur eines Abgases, das von dem GPF aufgenommen wird, in einem Temperaturbereich (zum Beispiel bei einer Temperatur, die kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist) liegen, die zur Oxidation ungeeignet ist. Somit kann keine Regeneration des GPF ausgeführt und/oder während gewissen Betriebsbedingungen nicht effizient ausgeführt werden. Eine ineffiziente Regeneration kann auch während Kraftstoffabsperrereignissen auftreten, wenn sich ein Überschuss von Sauerstoff (O₂) in dem GPF befindet, der GPF jedoch auf keiner ausreichenden Temperatur zur Oxidation ist. Beispiele von Kraftstoffabsperrereignissen sind Ereignisse einer Kupplungskraftstoffabsperrung (CFCO von engl.: ”clutch fuel cut off”) und Ereignisse einer Verzögerungskraftstoffabsperrung (DFCO von engl.: ”deceleration fuel cut off”). Kraftstoffabsperrereignisse können infolge einer Zylinderabschaltung auftreten. Ein Zylinderdeaktivierungssystem kann einen oder mehrere Zylinder einer Kraftmaschine während des Betriebs der Kraftmaschine deaktivieren, um Kraftstoff zu sparen.
DFCO wird aus verschiedenen Gründen verwendet. DFCO kann verwendet werden, um eine Verzögerungs-(Antriebsstrangbrems-)Kraft bereitzustellen, wenn ein Gaspedal eines Fahrzeugs nicht betätigt ist (z. B. der Fahrzeugfahrer nicht auf das Gaspedal drückt). In Bereichen mit großer Höhe (bergigen Gebieten) und/oder Bereichen mit großen Höhenänderungen wird DFCO verwendet, um eine Antriebsstrangbremsung bereitzustellen und damit einen Schaden an Reibungsbremsen eines Fahrzeugs zu vermeiden.
DFCO kann auch dazu verwendet werden, einen Schaden an einem katalytischen Wandler zu verhindern. Beispielsweise kann eine Drosselposition so kalibriert und fixiert sein, um eine minimale Menge an Luft pro Zylinder (APC von engl.: ”air per cylinder”) für eine Kraftmaschine bereitzustellen, wodurch bei einer Bergabfahrt eine Fahrzeugverlangsamung bereitgestellt wird. Aufgrund der fixierten Drosselposition und/oder einem manuellen Herunterschalten eines Getriebe-(PRNDL)-Schalthebels (zum Beispiel schalten in einen niedrigen Gang, wie L1 oder L2), können die APC-Niveaus der Brennkraftmaschine zu gering werden und eine Fehlzündung bewirken. Eine Fehlzündung betrifft eine unvollständige Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches in einem Zylinder der Kraftmaschine. Diese Fehlzündung kann zur Folge haben, dass Kraftstoff in ein Abgassystem eintritt und dort zündet, was die Temperatur eines Katalysators des katalytischen Wandlers erhöht. Ein Schaden an dem Katalysator kann auftreten, wenn Temperaturen des Katalysators eine Schwelle überschreiten. Durch Verwendung von DFCO wird Kraftstoff abgeschaltet, was den Katalysator vor Fehlzündungsereignissen schützt.
DFCO kann auch dazu verwendet werden, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu steigern. Die Effizienz eines Benzin-Ottomotors kann bei minimaler Verbrennung (d. h. minimalen Luft- und Kraftstoffniveaus) aufgrund von Pumpverlusten und anderen Faktoren niedrig sein. Ein Abschalten des Kraftstoffs ist effizienter, als ein Reduzieren der Kraftstoffmenge an eine Brennkraftmaschine.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein System vorgesehen, dass ein Rußmodul, ein Koordinatormodul, ein Regenerationsmodul und Aktormodule aufweist. Das Rußmodul ist derart konfiguriert, eine gegenwärtige Menge an Rußmasse in einem Partikelfilter einer Benzin-Kraftmaschine zu bestimmen, wobei der Partikelfilter stromabwärts von der Benzin-Kraftmaschine angeordnet ist und ein Abgas von der Benzin-Kraftmaschine aufnimmt. Das Koordinatormodul ist derart konfiguriert, ein Einschaltsignal, ein Drehmomentreservesignal und ein Äquivalenzverhältnis zu erzeugen. Das Regenerationsmodul ist derart konfiguriert, auf Grundlage der gegenwärtigen Menge an Rußmasse und dem Einschaltsignal ein Regenerationssignal zu erzeugen, um den Partikelfilter zu regenerieren. Die Aktormodule sind derart konfiguriert, basierend auf dem Regenerationssignal, dem Drehmomentreservesignal und dem Äquivalenzverhältnis (i) Zündfunken der Benzin-Kraftmaschine nach spät zu verstellen und (ii) einen Betrag an Luftströmung zu dem Partikelfilter zu erhöhen, wobei die Aktormodule derart konfiguriert sind, einen gleichen Betrag an Drehmoment aus der Benzin-Kraftmaschine während der Regeneration des Partikelfilters beizubehalten, wie vor der Benzin-Kraftmaschine vor der Regeneration des Partikelfilters ausgegeben wird. Die Aktormodule können auch (i) das Äquivalenzverhältnis ändern, um ausgestoßenes O₂ zu erhöhen, (ii) Mehrfach-Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungszyklus einschalten, (iii) eine stationäre Leerlaufdrehzahl erhöhen und (iv) eine Menge an abgefangenen Verbrennungsreststoffen durch Änderung von Ansaug- und/oder Abgasventilzeiteinstellungen zu ändern.
Gemäß anderer Merkmale ist ein System vorgesehen, dass ein Rußmodul, ein ein Schaltmodul, ein Koordinatormodul, ein Regenerationsmodul und Aktormodule aufweist. Das Rußmodul ist derart konfiguriert, eine gegenwärtige Menge an Rußmasse in einem Partikelfilter einer Benzin-Kraftmaschine zu bestimmen, wobei der Partikelfilter stromabwärts von der Benzin-Kraftmaschine angeordnet ist und ein Abgas von der Benzin-Kraftmaschine aufnimmt. Das Einschaltmodul ist derart konfiguriert, eine Temperatur des Abgases, das in den Partikelfilter eintritt, mit einer vorbestimmten Schwelle zu vergleichen und ein Einschaltsignal basierend auf dem Vergleich zu erzeugen. Das Koordinatormodul ist derart konfiguriert, auf Grundlage des Vergleichs ein Äquivalenzverhältnis zu erzeugen, das überstöchiometrisch ist. Das Regenerationsmodul ist derart konfiguriert, auf Grundlage der gegenwärtigen Menge an Rußmasse ein Regenerationssignal zu erzeugen, um den Partikelfilter zu regenerieren. Die Aktormodule sind derart konfiguriert, die Kraftmaschine bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis auf Basis dessen, ob das Äquivalenzverhältnis erzeugt ist, zu betreiben und auf Basis des Regenerationssignals und des Äquivalenzverhältnisses einen Betrag an Luftströmung zu dem Partikelfilter zu erhöhen. Ein Betrieb bei dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis und/oder einem überstöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann auf Basis dessen erfolgen, ob das Äquivalenzverhältnis erzeugt ist und/oder ob eine Drehmomentreserve durch das Koordinatormodul angefordert ist. Die Drehmomentreserve kann angefordert werden, um eine Temperatur des Benzin-Partikelfilters zu erhöhen.
Gemäß anderer Merkmale ist ein System vorgesehen, dass ein Rußmodul, ein ein Schaltmodul, ein Koordinatormodul, ein Regenerationsmodul und Aktormodule aufweist. Das Rußmodul ist derart konfiguriert, eine gegenwärtige Menge an Rußmasse in einem Partikelfilter einer Benzin-Kraftmaschine zu bestimmen, wobei der Partikelfilter stromabwärts von der Benzin-Kraftmaschine angeordnet ist und ein Abgas von der Benzin-Kraftmaschine aufnimmt. Das Einschaltmodul ist derart konfiguriert, eine Temperatur des Abgases, das in den Partikelfilter eintritt, mit einer vorbestimmten Schwelle zu vergleichen und ein Einschaltsignal basierend auf dem Vergleich zu erzeugen. Das Koordinatormodul ist derart konfiguriert, auf Grundlage des Vergleichs ein Drehmomentreservesignal basierend auf einer Temperatur des Partikelfilters zu erzeugen. Das Regenerationsmodul ist derart konfiguriert, auf Grundlage der gegenwärtigen Menge an Rußmasse ein Regenerationssignal zu erzeugen, um den Partikelfilter zu regenerieren. Die Aktormodule sind derart konfiguriert, Zündfunken zu der Benzin-Brennkraftmaschine basierend auf (i) dem Regenerationssignal und (ii) dem Drehmomentreservesignal nach spät zu verstellen. Die Aktormodule können auch derart konfiguriert sein, ein überstöchiometrisches Äquivalenzverhältnis bereitzustellen, wodurch eine Kraftstoffmenge, die an die Benzin-Kraftmaschine geliefert wird, vermindert wird und die Menge an Sauerstoff an dem Benzin-Partikelfilter erhöht wird.
Weitere Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Offenbarung gehen aus der ausführlichen Beschreibung, aus den Ansprüchen und aus den Zeichnungen hervor. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele sind nur zu Veranschaulichungszwecken bestimmt und sollen den Schutzumfang der Offenbarung nicht einschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird umfassender verständlich aus der ausführlichen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein funktionelles Blockdiagramm eines Antriebsstrangsystems ist, das ein GPF-Modul gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält;
2 ein funktionales Blockdiagramm eines Steuersystems ist, das ein Kraftmaschinensteuermodul mit dem GPF-Modul gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung enthält;
3 ein funktionales Blockdiagramm des GPF-Moduls gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
4 ein funktionales Blockdiagramm eines Koordinatormoduls des GPF-Moduls gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist;
5 ein Regenerationsverfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt;
6 ein Äquivalenzverhältnisverfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
7 ein Drehmomentreserveverfahren gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt.
In den Zeichnungen können Bezugszeichen wiederverwendet sein, um ähnliche und/oder gleiche Elemente zu identifizieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachfolgend sind Beispiele zur Regeneration eines Partikelfilters einer Benzin-Kraftmaschine vorgesehen. Die Beispiele umfassen ein Erhöhen und Beibehalten einer Temperatur des Partikelfilters über einer vorbestimmten Schwelle und ein Erhöhen einer Luftströmung zu dem Partikelfilter, um eine effiziente Regeneration des Partikelfilters zu unterstützen. Die Beispiele umfassen ferner das Einschalten und Abschalten von Drehmomentreserveanforderungen basierend auf Temperaturen des Partikelfilters, um eine Regeneration des Partikelfilters zu erleichtern und eine Regenerationszeit zu minimieren.
1 zeigt ein Antriebsstrangsystem 10, das ein Kraftmaschinensystem 12 sowie ein Getriebesystem 14 aufweist, das eine Drehmomentwandlerkupplung 15 aufweisen kann. Das Kraftmaschinensystem 12 weist eine Kraftmaschine 16 sowie ein Kraftmaschinensteuermodul (ECM) 17 mit einem GPF-Modul 20 auf. Das Getriebesystem 14 weist ein Getriebesteuermodul (TCM) 21 auf. Das Getriebesystem 14 kann beispielsweise ein Automatikgetriebe, ein halbautomatisches Getriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe, etc. (hier Getriebe 17) aufweisen. Das GPS-Modul 20 steuert eine Regeneration eines GPF 22 in einem Abgassystem 24 der Kraftmaschine 16. Ein Betrieb des GPS-Moduls 20 ist nachfolgend mit Bezug auf die 2–7 weiter beschrieben.
Das Antriebsstrangsystem 10 weist eine Kraftmaschine 16 auf, die ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um Antriebsmoment für ein Fahrzeug auf Grundlage einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Durch ein Drosselventil 112 wird Luft in einen Einlasskrümmer 110 angesaugt. Das ECM 17 steuert ein Drosselaktormodul 116, das das Öffnen des Drosselventils 112 reguliert, um die Menge der in den Einlasskrümmer 110 angesaugten Luft zu steuern. Ein Bremsverstärker 106 zieht einen Unterdruck aus dem Ansaugkrümmer 110, wenn der Druck in dem Ansaugkrümmer 110 kleiner (d. h. einen größeren Unterdruck) als ein Druck in dem Bremsverstärker 106 ist. Der Bremsverstärker 106 unterstützt einen Fahrzeugnutzer beim Betätigen der Bremsen des Fahrzeugs.
Luft von dem Einlasskrümmer 110 wird in Zylinder (nur einer ist gezeigt) der Kraftmaschine 16 angesaugt. Das ECM 17 kann ein Zylinderaktormodul 120 anweisen, einige der Zylinder wahlweise zu deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Maschinenbetriebsbedingungen verbessern kann. Die Kraftmaschine 16 kann unter Verwendung eines Vier-Takt-Verbrennungszyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachfolgend beschrieben sind, sind als Einlasstakt, Verdichtungstakt, Verbrennungs- bzw. Arbeitstakt und Auspufftakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) finden zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 statt.
Während des Ansaugtakts wird Luft von dem Ansaugkrümmer 110 in den Zylinder 118 durch ein Ansaugventil 122 gezogen. Das ECM 17 steuert ein Kraftstoffaktormodul 124, das eine Kraftstoffeinspritzung reguliert, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder an mehreren Stellen eingespritzt werden, wie nahe dem Ansaugventil 122 von jedem der Zylinder. Bei verschiedenen Implementierungen (nicht gezeigt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoffaktormodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in Zylinder, die deaktiviert sind, anhalten.
Der eingespritzte Kraftstoff mischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in dem Zylinder 118. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Auf der Basis eines Signals von dem ECM 17 beaufschlagt ein Funkenaktormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118, die das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet, mit Energie. Der Zündzeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu dem Zeitpunkt festgelegt sein, wenn sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
Das Zündfunkenaktormodul 126 kann durch ein Zündzeitpunktsignal gesteuert werden, das festlegt, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition direkt mit der Kurbelwellendrehung in Verbindung steht, kann ein Betrieb des Zündfunkenaktormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert sein. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunkenaktormodul 126 die Bereitstellung von Zündfunken an deaktivierte Zylinder anhalten.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Während des Auspufftakts beginnt der Kolben, sich von dem unteren Totpunkt (BDC) aufwärts zu bewegen, und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Abgasventil 130 aus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden von dem Fahrzeug über ein Abgassystem 24 ausgestoßen.
Das Abgassystem 24 weist einen Katalysator 136 und den GPF 22 auf. Ein Katalysator 136 empfängt das Abgas, das von der Maschine 16 ausgegeben wird, und reagiert mit verschiedenen Komponenten des Abgases. Nur beispielhaft kann der Katalysator einen Drei-Wege-Katalysator (TWC), einen katalytischen Wandler oder einen anderen geeigneten Abgaskatalysator aufweisen. Der GPF 22 kann sich von dem Katalysator 136 stromabwärts befinden und filtert Ruß aus von dem Katalysator empfangenem Abgas.
Das Ansaugventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Abgasventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Das Zylinderaktormodul 120 kann den Zylinder 118 durch Abschalten eines Öffnens des Ansaugventils 122 und/oder des Abgasventils 130 deaktivieren. Bei verschiedenen anderen Implementierungen können das Ansaugventil 122 und/oder das Abgasventil 130 durch Vorrichtungen gesteuert werden, die von Nockenwellen verschieden sind, wie elektromagnetischen Aktoren.
Die Zeiten, zu denen die Ein- und Auslassventile 122, 130 geöffnet sind, können in Bezug auf den Kolben-TDC durch Einlass- und Auslass-Nockenphasensteller 148, 150 variiert werden. Ein Phasensteller-Aktormodul 158 kann die Einlass- und Auslassnockenphasensteller 148, 150 auf Grundlage von Signalen von dem ECM 17 steuern.
Das Antriebsstrangsystem 10 kann eine Ladevorrichtung aufweisen, die druckbeaufschlagte Luft an den Ansaugkrümmer 110 liefert. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader mit einer Heiß-Turbine 160-1, die durch heiße Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 24 strömen. Der Turbolader weist auch einen Kaltluftverdichter 160-2 auf, der durch die Turbine 160-1 angetrieben wird und Luft komprimiert, die in das Drosselklappenventil 112 führt. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein durch die Kurbelwelle angetriebener mechanischer Lader (nicht gezeigt) Luft von der Drosselklappe 112 verdichten und die Druckluft an den Einlasskrümmer 110 liefern.
Ein Ladedruckregelventil 162 kann eine Umgehung der Turbine 160-1 durch Abgas zulassen, wodurch die Aufladung (der Betrag an Ansaugluftverdichtung) des Turboladers reduziert wird. Das ECM 17 kann den Turbolader über ein Aufladeaktormodul 164 steuern. Das Aufladeaktormodul 164 kann die Aufladung des Turboladers durch Steuern der Position des Ladedruckregelventils 162 modulieren.
Das Antriebsstrangsystem 10 kann ein Abgasrückführungs-(AGR)-Ventil 170 aufweisen, das Abgas selektiv zurück an den Ansaugkrümmer 110 lenkt. Das AGR-Ventil 170 kann stromaufwärts der Turbine 160-1 des Turboladers positioniert sein. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Aktormodul 172 gesteuert werden.
Das Antriebsstrangsystem 10 kann die Drehzahl der Kurbelwelle (d. h. die Maschinendrehzahl) in Umdrehungen pro Minute (RPM) unter Verwendung eines RPM-Sensors 178 messen. Die Temperatur des Maschinenöls kann unter Verwendung eines Sensors 180 für die Öltemperatur (OT) gemessen werden. Unter Verwendung eines Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur-Sensors (ECT-Sensors) 182 kann eine Temperatur des Kraftmaschinenkühlmittels gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in der Maschine 16 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert wird, wie einem Kühler (nicht gezeigt). Eine Temperatur der Brennkraftmaschine kann als T_ENG angegeben werden. Die Temperatur der Maschine T_ENG kann gleich der Kraftmaschinentemperatur und/oder der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur sein oder kann auf Grundlage derselben bestimmt werden.
Der Druck in dem Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdruck-(MAP)-Sensors 184 gemessen werden. Der Massendurchfluss von Luft, die in den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftmassenstrom-(MAF)-Sensors 186 gemessen werden. In verschiedenen Implementierungen kann sich der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse befinden, das ebenfalls das Drosselklappenventil 112 enthält.
Das Drosselaktormodul 116 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 die Position des Drosselklappenventils 112 überwachen. Die Umgebungstemperatur von Luft, die in die Maschine 16 gezogen wird, kann unter Verwendung eines Sensors 192 für Ansauglufttemperatur (IAT von engl.: ”intake air temperature”) gemessen werden. Das ECM 17 kann Signale von einem oder mehreren Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Antriebsstrangsystem 10 zu treffen.
Das ECM 17 kann mit dem TCM 21 kommunizieren, um Gangwechsel (und insbesondere ein Übersetzungsverhältnis) in einem Getriebe (nicht gezeigt) zu koordinieren. Beispielsweise kann das ECM 17 ein Maschinendrehmoment während eines Gangwechsels reduzieren. Das ECM 17 kann mit einem Hybridsteuermodul 196 kommunizieren, um einen Betrieb (d. h. Erzeugung des Drehmomentausgangs) der Maschine 16 und eines Elektromotors 198 zu koordinieren.
Der Elektromotor 198 kann auch als ein Generator dienen und kann dazu verwendet werden, elektrische Energie zur Verwendung durch elektrische Fahrzeugsysteme und/oder zur Speicherung in einer Energiespeichereinrichtung (z. B. einer Batterie) zu erzeugen. Die Erzeugung von elektrischer Energie kann als regeneratives Bremsen bezeichnet werden. Der Elektromotor 198 kann ein Brems-(negatives)Drehmoment an die Kraftmaschine 16 anlegen, um ein regeneratives Bremsen auszuführen und elektrische Energie zu erzeugen. Das Antriebsstrangsystem 10 kann auch einen oder mehrere zusätzliche Elektromotoren aufweisen. In verschiedenen Implementierungen können verschiedene Funktionen des ECM 17, des TCM 21 und des Hybridsteuermoduls 196 in einem oder in mehreren Modulen integriert sein.
Jedes System, das einen Kraftmaschinenparameter variiert, kann als ein Kraftmaschinenaktor bezeichnet werden. Jeder Kraftmaschinenaktor empfängt einen zugeordneten Aktorwert. Beispielsweise kann das Drosselklappenaktormodul 116 als ein Kraftmaschinenaktor bezeichnet werden und die Drosselklappenöffnungsfläche kann als der zugeordnete Aktorwert bezeichnet werden. Bei dem Beispiel von 1 erreicht das Drosselklappenaktormodul 116 die Drosselklappenöffnungsfläche durch Einstellen eines Winkels der Klappe des Drosselklappenventils 112.
In ähnlicher Weise kann das Zündaktormodul 126 als ein Kraftmaschinenaktor bezeichnet werden, während der entsprechende Aktorwert die Größe an Zündvorverstellung relativ zu dem Zylinder-TDC sein kann. Andere Aktoren können das Zylinderaktormodul 1120, das Kraftstoffaktormodul 124, das Phasenstelleraktormodul 158, das Ladeaktormodul 164 und das AGR-Aktormodul 172 aufweisen. Für diese Kraftmaschinenaktoren können die zugeordneten Aktorwerte umfassen: eine Anzahl aktivierter Zylinder; eine Kraftstoffzufuhrrate; Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellerwinkel; einen Ladedruck; und eine AGR-Ventilöffnungsfläche. Das ECM 17 kann Aktorwerte steuern, um zu bewirken, dass die Maschine 16 ein gewünschtes Kraftmaschinenausgangsdrehmoment erzeugt.
Das Antriebsstrangsystem 10 kann ferner eine oder mehrere Vorrichtungen und/oder Zubehöreinrichtungen 199 aufweisen, die in Eingriff mit einer Last an der Kraftmaschine 16 stehen und/oder eine Last an der Kraftmaschine 16 bereitstellen. Die Vorrichtungen und/oder Zubehöreinrichtungen können ein Klimatisierungssystem, einen Verdichter und/oder Kupplung, einen Wechselstromgenerator, einen Generator, ein Kühlgebläse usw. umfassen. Das ECM 17 kann den Betrieb der Vorrichtung und/oder Zubehöreinrichtungen 199 steuern.
Das Kraftmaschinensystem 12 kann ferner eine beliebige Anzahl von Temperatur- und/oder Drucksensoren an dem Abgassystem 12 zum Erfassen von Temperaturen und/oder Drücken von Abgas, Temperaturen des Katalysators 136, Temperaturen des GPF 24 und/oder Drücken in und aus dem Katalysator 136 und/oder dem GPF 24 aufweisen. Ein Temperatursensor 193 ist zum Erfassen einer Temperatur T_GPF des GPF 24 gezeigt. Es sind Drucksensoren 195, 197 zum Erfassen von Eingangs- und Ausgangsdrücken P1 und P2 des GPF 24 gezeigt.
2 zeigt ein Steuersystem 200, das das ECM 17 (oder einen Teil davon) umfasst. Das ECM 17 umfasst das GPF-Modul 20, das nachfolgend näher beschrieben wird. Siehe zum Beispiel den Abschnitt mit der Bezeichnung GPF-REGENERATION und die folgende Beschreibung. Das ECM 17 weist auch ein Fahrerdrehmomentmodul 202 auf, das eine Fahrerdrehmomentanforderung auf Basis von einer oder mehreren Eingaben des Fahrers von dem Fahrereingabemodul 104 bestimmt. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals basieren und/oder auf einem Geschwindigkeitsregeleingang basieren.
Ein Achsendrehmomentarbitrierungsmodul 204 arbitriert zwischen der Fahrerdrehmomentanforderung von dem Fahrerdrehmomentmodul 202 und anderen Achsendrehmomentanforderungen. Drehmomentanforderungen können absolute Drehmomentanforderungen wie auch relative Drehmomentanforderungen und rampenartige Anforderungen aufweisen. Nur beispielhaft können rampenartige Anforderungen eine Anforderung aufweisen, das Drehmoment rampenartig hinunter zu einem minimalen Maschinenausstelldrehmoment zu senken oder Drehmoment rampenartig von einem minimalen Maschinenausstelldrehmoment anzuheben. Relative Drehmomentanforderungen können temporäre oder andauernde Drehmomentreduzierungen oder -erhöhungen aufweisen. Jede Drehmomentanforderung kann Daten aufweisen, die das System oder Modul angeben, das diese Drehmomentanforderung (d. h. den Anforderer) erzeugt hat.
Die Achsendrehmomentanforderungen können eine Drehmomentreduzierung aufweisen, die durch ein Traktionssteuersystem angefordert wird, wenn ein positiver Radschlupf detektiert wird. Ein positiver Radschlupf findet statt, wenn ein Achsendrehmoment eine Reibung zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche überwindet und die Räder beginnen, gegen die Straßenfläche in einer Vorwärtsrichtung zu rutschen. Die Achsdrehmomentanforderungen können auch eine Drehmomenterhöhungsanforderung aufweisen, um einem negativen Radschlupf entgegenzuwirken, bei dem ein Reifen des Fahrzeugs in der anderen Richtung in Bezug auf die Straßenoberfläche rutscht, da das Achsdrehmoment negativ ist.
Achsendrehmomentanforderungen können auch Bremsmanagementanforderungen und Fahrzeugübergeschwindigkeitsdrehmomentanforderungen aufweisen. Bremsmanagementanforderungen können ein Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment reduzieren, um sicherzustellen, dass das Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment die Fähigkeit der Bremsen zum Halten des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug gestoppt wird, nicht überschreitet. Fahrzeugübergeschwindigkeitsdrehmomentanforderungen können das Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment reduzieren, um zu verhindern, dass das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Achsendrehmomentanforderungen können auch durch Fahrzeugstabilitätssteuersysteme erzeugt werden.
Das Achsendrehmomentarbitrierungsmodul 204 gibt eine vorhergesagte Drehmomentanforderung und eine unmittelbare Drehmomentanforderung auf Grundlage der Ergebnisse einer Arbitrierung zwischen den empfangenen Drehmomentanforderungen aus. Wie nachfolgend beschrieben ist, können die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen von dem Achsendrehmomentarbitrierungsmodul 204 durch andere Module selektiv eingestellt werden, bevor sie dazu verwendet werden, Aktoren der Kraftmaschine 16 zu steuern.
Allgemein ist die unmittelbare Drehmomentanforderung die Größe an gegenwärtig gewünschtem Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment, während die vorhergesagte Drehmomentanforderung der Betrag an Kraftmaschinenausgangsdrehmoment ist, die kurzfristig erforderlich werden kann. Das ECM 17 steuert daher die Kraftmaschine 16, um ein Kraftmaschinenausgangsdrehmoment zu erzeugen, das gleich der unmittelbaren Drehmomentanforderung ist. Jedoch können verschiedene Kombinationen aus Aktorwerten in demselben Kraftmaschinenausgangsdrehmoment resultieren. Das ECM 17 kann daher die Aktorwerte einstellen, um einen schnelleren Übergang zu der vorhergesagten Drehmomentanforderung zuzulassen, während dennoch das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment bei der unmittelbaren Drehmomentanforderung beibehalten wird.
Bei verschiedenen Implementierungen kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung auf der Fahrerdrehmomentanforderung basieren. Die unmittelbare Drehmomentanforderung kann kleiner als die vorhergesagte Drehmomentanforderung sein, wie beispielsweise, wenn die Fahrerdrehmomentanforderung einen positiven Radschlupf auf einer eisigen Oberfläche bewirkt. In einem solchen Fall kann ein Traktionssteuersystem (nicht gezeigt) eine Reduzierung über die unmittelbare Drehmomentanforderung anfordern und das ECM 17 reduziert das von der Kraftmaschine 16 erzeugte Drehmoment auf die unmittelbare Drehmomentanforderung. Jedoch steuert das ECM 17 die Kraftmaschinenaktoren so, dass die Kraftmaschine 16 schnell eine Erzeugung der vorhergesagten Drehmomentanforderung wieder aufnehmen kann, sobald ein positiver Radschupf stoppt.
Allgemein kann die Differenz zwischen der unmittelbaren Drehmomentanforderung und der vorhergesagten Drehmomentanforderung als eine Drehmomentreserve bezeichnet werden. Die Drehmomentreserve repräsentiert den die unmittelbare Drehmomentanforderung überschreitenden Betrag an Drehmoment, den die Kraftmaschine 16 mit minimaler Verzögerung zu erzeugen beginnen kann. Schnelle Kraftmaschinenaktoren werden verwendet, um das Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment zu erhöhen oder zu verringern. Wie nachstehend ausführlicher dargelegt ist, sind schnelle Kraftmaschinenaktoren basierend auf ihrer Fähigkeit definiert, ein Ansprechen in dem Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment relativ zu langsamen Kraftmaschinenaktoren zu erzeugen.
Bei verschiedenen Implementierungen sind schnelle Kraftmaschinenaktoren in der Lage, ein Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment innerhalb eines Bereiches zu variieren, wobei der Bereich durch die langsamen Maschinenaktoren hergestellt wird. Bei derartigen Implementierungen ist die obere Grenze des Bereichs die vorhergesagte Drehmomentanforderung, während die untere Grenze des Bereichs durch die Drehmomentkapazität der schnellen Kraftmaschinenaktoren begrenzt ist.
Allgemein gesagt können schnelle Kraftmaschinenaktoren das Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment schneller als langsame Kraftmaschinenaktoren ändern. Langsame Kraftmaschinenaktoren können langsamer auf Änderungen in ihren jeweiligen Aktorwerten ansprechen, als schnelle Kraftmaschinenaktoren. Beispielsweise kann ein langsamer Kraftmaschinenaktor mechanische Komponenten aufweisen, die in Ansprechen auf eine Änderung des zugeordneten Aktorwerts Zeit zur Bewegung von einer Position zu einer anderen benötigen.
Ein langsamer Kraftmaschinenaktor kann auch durch den Zeitbetrag gekennzeichnet sein, der benötigt wird, damit das Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment eine Änderung beginnt, sobald der langsame Kraftmaschinenaktor eine Implementierung des geänderten Aktorwertes beginnt. Allgemein ist dieser Zeitbetrag für langsame Kraftmaschinenaktoren länger als für schnelle Kraftmaschinenaktoren. Zusätzlich kann sogar, nachdem das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment sich zu ändern beginnt, das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment länger zum Erreichen eines Kraftmaschinenausgangsdrehmoments brauchen, das für das Ergebnis aus dem geänderten Aktorwert erwartet wird.
Nur beispielhaft kann das ECM 17 Aktorwerte für langsame Kraftmaschinenaktoren auf Werte setzen, die ermöglichen, dass die Kraftmaschine 16 die vorhergesagte Drehmomentanforderung erzeugen kann, wenn die schnellen Kraftmaschinenaktoren auf geeignete Werte gesetzt wurden. Inzwischen kann das ECM 17 Aktorwerte für schnelle Kraftmaschinenaktoren auf Werte setzen, die bei gegebenen langsamen Kraftmaschinenaktorwerten bewirken, dass die Kraftmaschine 16 die unmittelbare Drehmomentanforderung anstelle der vorhergesagten Drehmomentanforderung erzeugt.
Die Werte schneller Aktoren bewirken daher, dass die Kraftmaschine 16 die unmittelbare Drehmomentanforderung erzeugt. Wenn das ECM 17 entscheidet, dass das Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment von der unmittelbaren Drehmomentanforderung auf die vorhergesagte Drehmomentanforderung übergeht, ändert das ECM 17 die Aktorwerte, die einem oder mehreren schnellen Kraftmaschinenaktoren zugeordnet sind, auf Werte, die der vorhergesagten Drehmomentanforderung entsprechen. Da die Aktorwerte, die den langsamen Kraftmaschinenaktoren zugeordnet sind, bereits auf der Basis der vorhergesagten Drehmomentanforderung gesetzt worden sind, ist die Kraftmaschine 16 in der Lage, die vorhergesagte Drehmomentanforderung nur nach der Verzögerung zu erzeugen, die auf die schnellen Kraftmaschinenaktoren zurückführbar ist. Mit anderen Worten wird die längere Verzögerung, die ansonsten aus einer Änderung des Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoments unter Verwendung langsamer Kraftmaschinenaktoren resultiert, vermieden.
Nur beispielhaft kann, wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung gleich der Fahrerdrehmomentanforderung ist, eine Drehmomentreserve erzeugt werden, wenn die unmittelbare Drehmomentanforderung aufgrund einer temporären Drehmomentreduktionsanforderung kleiner als die Fahrerdrehmomentanforderung ist. Alternativ dazu kann eine Drehmomentreserve durch Erhöhen der vorhergesagten Drehmomentanforderung über die Fahrerdrehmomentanforderung erzeugt werden, während die unmittelbare Drehmomentanforderung bei der Fahrerdrehmomentanforderung beibehalten wird.
Die resultierende Drehmomentreserve kann verwendet werden, um plötzliche Zunahmen des erforderlichen Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoments auszugleichen. Nur beispielhaft können plötzliche Belastungen aus einer Klimaanlage oder einer Servolenkungspumpe durch Erhöhen der unmittelbaren Drehmomentanforderung ausgeglichen werden. Wenn die Zunahme der unmittelbaren Drehmomentanforderung kleiner als die Drehmomentreserve ist, kann die Zunahme schnell durch Verwendung schneller Kraftmaschinenaktoren erzeugt werden. Die vorhergesagte Drehmomentanforderung kann dann auch erhöht werden, um die vorhergehende Drehmomentreserve wiederherzustellen.
Als ein anderes Beispiel kann eine Drehmomentreserve verwendet werden, um Schwankungen in den langsamen Aktorwerten zu reduzieren. Aufgrund ihrer relativ langsamen Geschwindigkeit können variierende Werte langsamer Aktoren eine Steuerinstabilität erzeugen. Zusätzlich können langsame Kraftmaschinenaktoren mechanische Teile aufweisen, die mehr Leistung ziehen und/oder schneller verschleißen können, wenn sie häufig bewegt werden.
Das Erzeugen einer ausreichenden Drehmomentreserve erlaubt, dass Änderungen des Soll-Drehmoments durch Variieren schneller Kraftmaschinenaktoren über die unmittelbare Drehmomentanforderung durchgeführt werden können, während die Werte der langsamen Kraftmaschinenaktoren beibehalten werden. Beispielsweise kann, um eine gegebene Leerlaufdrehzahl beizubehalten, die unmittelbare Drehmomentanforderung innerhalb eines Bereiches variieren. Wenn die vorhergesagte Drehmomentanforderung auf ein Niveau über diesem Bereich gesetzt ist, können dann Variationen der unmittelbaren Drehmomentanforderung, die die Leerlaufdrehzahl beibehalten, unter Verwendung schneller Kraftmaschinenaktoren durchgeführt werden, ohne dass es notwendig ist, langsame Kraftmaschinenaktoren einzustellen.
Nach Empfangen eines neuen Aktorwerts kann das Zündaktormodul 126 in der Lage sein, einen Zündzeitpunkt für das folgende Zündereignis zu ändern. Wenn der Zündzeitpunkt (auch als Zündvorverstellung bezeichnet) für ein Zündereignis auf einen kalibrierten Wert gesetzt ist, wird ein maximales Drehmoment in dem Verbrennungstakt unmittelbar nach dem Zündereignis erzeugt. Jedoch kann eine Zündvorverstellung, die von dem kalibrierten Wert abweicht, den Drehmomentbetrag, der in dem Verbrennungstakt erzeugt wird, reduzieren. Daher kann das Zündaktormodul 126 in der Lage sein, ein Maschinenausgangsdrehmoment so bald zu variieren, wie das nächste Zündereignis stattfindet, und zwar durch Variieren der Zündvorverstellung. Nur beispielhaft kann eine Tabelle aus Zündzeitpunkten, die verschiedenen Maschinenbetriebsbedingungen entsprechen, während einer Kalibrierungsphase einer Fahrzeugkonstruktion bestimmt werden, und der kalibrierte Wert wird aus der Tabelle auf Grundlage gegenwärtiger Maschinenbetriebsbedingungen gewählt.
Im Gegensatz dazu brauchen Änderungen der Drosselklappenöffnungsfläche länger, um das Maschinenausgangsdrehmoment zu beeinflussen. Das Drosselklappenaktormodul 116 ändert die Drosselklappenöffnungsfläche durch Einstellen des Winkels der Klappe des Drosselklappenventils 112. Daher existiert, sobald ein neuer Aktorwert empfangen wird, auf Grundlage des neuen Aktorwertes eine mechanische Verzögerung, wenn sich das Drosselklappenventil 112 von seiner vorhergehenden Position zu einer neuen Position bewegt. Zusätzlich sind Luftströmungsänderungen aufgrund der Drosselklappenventilöffnung Lufttransportverzögerungen in dem Ansaugkrümmer 110 ausgesetzt. Ferner wird eine erhöhte Luftströmung in den Ansaugkrümmer 110 so lange nicht als eine Zunahme des Maschinenausgangsdrehmoments realisiert, bis der Zylinder 118 zusätzliche Luft in dem nächsten Ansaugtakt aufnimmt, die zusätzliche Luft verdichtet und den Verbrennungstakt beginnt.
Unter Verwendung der Drosselklappenöffnungsfläche und dem Zündzeitpunkt als ein Beispiel kann eine Drehmomentreserve durch Setzen der Drosselklappenöffnungsfläche auf einen Wert erzeugt werden, der ermöglicht, dass die Kraftmaschine 16 eine vorhergesagte Drehmomentanforderung erzeugt. Inzwischen kann der Zündzeitpunkt auf Grundlage einer unmittelbaren Drehmomentanforderung gesetzt werden, die kleiner als die vorhergesagte Drehmomentanforderung ist. Obwohl die Drosselklappenöffnungsfläche eine ausreichend große Luftströmung für die Kraftmaschine 16 erzeugt, um die vorhergesagte Drehmomentanforderung herzustellen, ist der Zündzeitpunkt auf Grundlage der unmittelbaren Drehmomentanforderung nach spät verstellt (was das Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment reduziert). Das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment ist daher gleich der unmittelbaren Drehmomentanforderung.
Wenn zusätzliches Drehmoment erforderlich ist, wie, wenn der Klimaanlagenverdichter in eingriff steht oder wenn eine Traktionssteuerung bestimmt, dass ein Radschlupf beendet ist, kann der Zündzeitpunkt auf Grundlage der vorhergesagten Drehmomentanforderung gesetzt werden. Durch das folgende Zündereignis kann das Zündaktormodul 126 den Zündzeitpunkt auf einen kalibrierten Wert zurücksetzen, der ermöglicht, dass die Kraftmaschine 16 das maximale Kraftmaschinenausgangsdrehmoment erzeugt. Das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment kann daher schnell auf die vorhergesagte Drehmomentanforderung erhöht werden, ohne dass Verzögerungen durch eine Änderung der Drosselklappenöffnungsfläche auftreten.
Das Achsdrehmomentarbitrierungsmodul 204 kann die vorhergesagte Drehmomentanforderung und die unmittelbare Drehmomentanforderung an ein Vortriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 206 ausgeben. Abhängig von dem Typ von Hybridfahrzeug kann das Achsenarbitrierungsmodul 204 die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen an das Hybridsteuermodul 196 ausgeben.
Die vorhergesagten Drehmomentanforderung und unmittelbare Drehmomentanforderung, die von dem Vortriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 206 empfangen werden, werden von einer Achsendrehmomentdomäne (Drehmoment an den Rädern) in eine Vortriebsdrehmomentdomäne (Drehmoment an der Kurbelwelle) umgesetzt. Bei einigen Implementierungen können die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen in die Vortriebsdrehmomentdomäne umgewandelt werden, bevor sie an das Vortriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 206 geliefert werden. Bei einigen Implementierungen können die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen in der Vortriebsdrehmomentdomäne an das Hybridsteuermodul 196 geliefert werden. Das Hybridsteuermodul 196 kann den Elektromotor 198 auf der Basis einer oder mehrerer der Drehmomentanforderungen steuern und die modifizierten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen dem Vortriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 206 bereitstellen.
Das Vortriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 206 arbitriert zwischen Vortriebsdrehmomentanforderungen, die die umgewandelten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen aufweisen. Das Vortriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 206 erzeugt eine arbitrierte vorhergesagte Drehmomentanforderung und eine arbitrierte unmittelbare Drehmomentanforderung auf Grundlage der Arbitrierung. Die arbitrierten Drehmomentanforderungen können durch Auswahl einer gewinnenden Anforderung aus empfangenen Anforderungen erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich können die arbitrierten Drehmomentanforderungen dadurch erzeugt werden, dass eine der empfangenen Anforderungen auf der Grundlage einer oder mehrerer der empfangenen Drehmomentanforderungen modifiziert wird.
Andere Vortriebsdrehmomentanforderungen können Drehmomentreduzierungen für einen Kraftmaschinenüberdrehzahlschutz, Drehmomentzunahmen für ein Verhindern von Absterben sowie Drehmomentreduzierungen aufweisen, die von dem Getriebesteuermodul 194 angefordert werden, um ein Schalten von Gängen anzupassen. Außerdem können andere Vortriebsdrehmomentanforderungen eine Kraftmaschinenabsperranforderung enthalten, die initiiert werden kann, wenn ein kritischer Fehler detektiert wird. Nur beispielhaft können kritische Fehler eine Detektion eines Fahrzeugdiebstahls, eines verklemmten Anlassers, Probleme einer elektronischen Drosselklappensteuerung sowie unerwartete Drehmomentzunahmen aufweisen. Bei verschiedenen Implementierungen wählt, wenn eine Maschinenabsperranforderung vorhanden ist, die Arbitrierung die Maschinenabsperranforderung als die gewinnende Anforderung. Wenn die Maschinenabsperranforderung vorhanden ist, kann das Vortriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 206 Null als die arbitrierten Drehmomente ausgeben.
Bei verschiedenen Implementierungen kann eine Maschinenabsperranforderung die Maschine 16 separat von dem Arbitrierungsprozess einfach abschalten. Das Vortriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 206 kann dennoch die Maschinenabsperranforderung empfangen, so dass beispielsweise geeignete Daten zurück zu anderen Drehmomentanforderern zurückgeführt werden können. Zum Beispiel können alle anderen Anforderer informiert werden, dass sie die Arbitrierung verloren haben.
Ein Reserven/Lasten-Modul 220 empfängt die arbitrierten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen von dem Vortriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 206. Das Reserven/Lasten-Modul 220 kann die arbitrierten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen einstellen, um eine Drehmomentreserve zu erzeugen und/oder eine oder mehrere Lasten zu kompensieren. Das Reserven/Lastenmodul 220 gibt dann die eingestellten vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen an ein Betätigungsmodul 224 aus.
Das Betätigungsmodul 224 empfängt die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen von dem Reserven/Lasten-Modul 220. Das Betätigungsmodul 224 bestimmt, wie die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentanforderungen erreicht werden. Das Betätigungsmodul 224 kann maschinentypspezifisch sein. Beispielsweise kann das Betätigungsmodul 224 verschieden implementiert sein oder verschiedene Steuerschemata für Funkenzündungsmaschinen im Gegensatz zu Verdichtungszündungsmaschinen verwenden.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 224 eine Grenze zwischen Modulen definieren, die über alle Maschinentypen und Module, die maschinentypspezifisch sind, gemeinsam sind. Beispielsweise können Maschinentypen Funkenzündung und Verdichtungszündung aufweisen. Module vor dem Betätigungsmodul 224, wie das Vortriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 206 können über Maschinentypen gemeinsam sein, während das Betätigungsmodul 224 und anschließende Module maschinentypspezifisch sein können.
Beispielsweise kann bei einer Funkenzündungskraftmaschine das Betätigungsmodul 224 das Öffnen des Drosselklappenventils 112 als einen langsamen Kraftmaschinenaktor variieren, was einen breiten Bereich an Drehmomentsteuerung zulässt. Das Betätigungsmodul 224 kann Zylinder unter Verwendung des Zylinderaktormoduls 120 abschalten, was ebenfalls für einen breiten Bereich an Drehmomentsteuerung sorgt, jedoch auch langsam sein kann und Probleme bei der Fahrbarkeit und den Emissionen betreffen kann. Das Betätigungsmodul 224 kann einen Zündzeitpunkt als einen schnellen Kraftmaschinenaktor verwenden. Jedoch braucht der Zündzeitpunkt keinen so großen Bereich an Drehmomentsteuerung bereitzustellen. Zusätzlich kann der Betrag an Drehmomentsteuerung, der mit Änderungen des Zündzeitpunkts (als Zündreservekapazität bezeichnet) möglich ist, variieren, wenn sich eine oder mehrere Luftströmungsbedingungen ändern.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Betätigungsmodul 224 eine Luftdrehmomentanforderung auf Grundlage der vorhergesagten Drehmomentanforderung erzeugen. Die Luftdrehmomentanforderung kann gleich der vorhergesagten Drehmomentanforderung sein, wodurch Luftströmungsaktoren der Kraftmaschine gesteuert werden, so dass die eingestellte vorhergesagte Drehmomentanforderung dadurch schnell erreicht werden kann, dass ein oder mehrere Aktorwerte, die schnellen Kraftmaschinenaktoren zugeordnet sind, eingestellt werden.
Ein Luftsteuermodul 228 kann Soll-Aktorwerte für die Luftströmungsaktoren der Kraftmaschine auf Grundlage der Luftdrehmomentanforderung bestimmen. Beispielsweise kann das Luftsteuermodul 228 einen Soll-Krümmerabsolutdruck (MAP), eine Soll-Drosselklappenfläche und/oder Soll-Luft pro Zylinder (APC) bestimmen. Der Soll-MAP kann dazu verwendet werden, eine Soll-Aufladung zu bestimmen, und die Soll-APC kann dazu verwendet werden, Soll-Nockenwellenphasensteller-Positionen zu bestimmen. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Luftsteuermodul 228 auch eine Soll-Öffnung des AGR-Ventils 170 und andere Kraftmaschinenluftströmungsparameter bestimmen.
Das Betätigungsmodul 224 kann auch eine Zünddrehmomentanforderung, eine Drehmomentanforderung für Zylinderabsperrung und eine Kraftstoffmassendrehmomentanforderung erzeugen. Nur beispielhaft kann das Betätigungsmodul 224 die Zünddrehmomentanforderung, die Zylinderabsperrdrehmomentanforderung und/oder die Kraftstoffmassendrehmomentanforderung auf Grundlage der unmittelbaren Drehmomentanforderung erzeugen.
Das Betätigungsmodul 224 kann eine oder mehrere dieser Anforderungen basierend auf dem Anforderer generieren. Als an Beispiel kann das Betätigungsmodul 224 eine dieser Drehmomentanforderungen auf Grundlage des Anforderers erzeugen, wenn ein Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 eine unmittelbare Drehmomentanforderung zum Abschalten der Bereitstellung von Kraftstoff zu der Kraftmaschine 16 erzeugt. Das Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 ist nachfolgend weiter diskutiert.
Die Zünddrehmomentanforderung kann von einem Zündsteuermodul 232 verwendet werden, um zu bestimmen, um wie viel der Zündzeitpunkt (der das Maschinenausgangsdrehmoment reduziert) von einer kalibrierten Zündvorverstellung nach spät verstellt werden muss. Die Drehmomentanforderung für Zylinderdeaktivierung kann von einen Zylindersteuermodul 236 verwendet werden, um zu bestimmen, wie viele Zylinder deaktiviert werden müssen. Das Zylindersteuermodul 236 kann das Zylinderaktormodul 120 anweisen, einen oder mehrere Zylinder der Maschine 16 zu deaktivieren. Bei verschiedenen Implementierungen kann eine vordefinierte Gruppe von Zylindern gemeinsam deaktiviert werden.
Das Zylindersteuermodul 236 kann auch ein Kraftstoffsteuermodul 240 anweisen, die Bereitstellung von Kraftstoff für deaktivierte Zylinder zu stoppen, und kann das Zündsteuermodul 232 anweisen, die Bereitstellung von Zündfunken für deaktivierte Zylinder zu stoppen. Bei verschiedenen Implementierungen stoppt das Zündsteuermodul 232 nur die Bereitstellung von Zündfunken für einen Zylinder, sobald ein Kraftstoff/Luft-Gemisch, das bereits in dem Zylinder vorhanden ist, verbrannt worden ist.
Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zylinderaktormodul 120 ein hydraulisches System aufweisen, dass selektiv Ansaug- und/oder Abgasventile von den entsprechenden Nockenwellen für einen oder mehrere Zylinder entkoppelt, um diese Zylinder zu deaktivieren. Nur beispielhaft werden Ventile für eine Hälfte der Zylinder als eine Gruppe durch das Zylinderaktormodul 120 entweder hydraulisch gekoppelt oder entkoppelt. Bei verschiedenen Implementierungen können Zylinder einfach dadurch deaktiviert werden, dass die Bereitstellung von Kraftstoff für diese Zylinder angehalten wird, ohne dass das Öffnen und Schließen der Ansaug- und Abgasventile gestoppt wird. Bei derartigen Implementierungen kann das Zylinderaktormodul 120 weggelassen werden.
Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann die Kraftstoffmenge, die jedem Zylinder bereitgestellt wird, auf Grundlage der Kraftstoffmassendrehmomentanforderung von dem Betätigungsmodul 224 variieren. Während eines Normalbetriebs einer Ottokraftmaschine kann das Kraftstoffsteuermodul 240 versuchen, ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis beizubehalten. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann daher eine Kraftstoffmasse bestimmen, die eine stöchiometrische Verbrennung erzielt, wenn sie mit der gegenwärtigen APC kombiniert wird. Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann das Kraftstoffaktormodul 124 anweisen, diese Kraftstoffmasse für jeden aktivierten Zylinder einzuspritzen.
Auf Grundlage der Kraftstoffmassendrehmomentanforderung kann das Kraftstoff-Steuermodul 240 das Luft/Kraftstoffverhältnis in Bezug auf Stöchiometrie einstellen, um das Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment anzuheben oder zu verringern. Das Kraftstoff-Steuermodul 240 kann dann eine Kraftstoffmasse für jeden Zylinder bestimmen, der das Soll-Luft/Kraftstoffverhältnis erreicht. Bei Dieselsystemen kann die Kraftstoffmasse der primäre Aktor zur Steuerung des Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoments sein. Während der Kraftstoffabsperrung kann das Betätigungsmodul 224 die Kraftstoffmassendrehmomentanforderung erzeugen, so dass das Kraftstoff-Steuermodul 240 die Bereitstellung von Kraftstoff zu der Kraftmaschine 16 abschaltet.
Ein Drehmomentschätzmodul 244 kann einen Drehmomentausgang der Kraftmaschine 16 schätzen. Dieses geschätzte Drehmoment kann von dem Luftsteuermodul 228 verwendet werden, um eine Regelung (mit geschlossenem Regelkreis) der Kraftmaschinenluftströmungsparameter auszuführen, wie der Drosselklappenfläche, der MAF, der MAP, der APC und der Phasenstellerpositionen. Nur als Beispiel kann ein Drehmoment als Funktion bestimmt werden von: Luftmasse pro Zylinder (APC); Zündfunkenvorverstellung (S); Einlassnockenphasenposition (I); Auslassnockenphasenposition (E); Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF); Öltemperatur (OT); und eine Anzahl aktivierter Zylinder (#). Zusätzliche Variablen können ebenfalls berücksichtigt werden, wie der Grad an Öffnung eines Abgasrückführungs-(AGR)-Ventils.
Diese Beziehung kann durch eine Gleichung modelliert/oder als eine Nachschlagetabelle gespeichert werden. Das Drehmomentschätzmodul 244 kann die APC auf Grundlage der MAF und der RPM bestimmen, wodurch eine Regelung der Kraftmaschinenluftströmungsparametersteuerung auf Grundlage der gegenwärtigen Kraftmaschinenluftströmungsbedingungen ermöglicht wird. Die Ansaug- und Abgasnockenphasensteller-Positionen, die verwendet werden, können auf Ist-Positionen basieren, da die Phasensteller zu Soll-Positionen gelangen können.
Das Drehmomentschätzmodul 244 kann die Ist-Zündvorverstellung nutzen, um das Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment zu schätzen. Wenn ein kalibrierter Zündvorverstellungswert verwendet wird, um das Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment zu schätzen, kann das geschätzte Drehmoment als ein geschätztes Luftdrehmoment oder einfach ein Luftdrehmoment bezeichnet werden. Das Luftdrehmoment ist eine Schätzung, wieviel Drehmoment die Kraftmaschine 16 bei den gegenwärtigen Luftströmungsbedingungen erzeugen kann, wenn eine Zündspätverstellung entfernt wurde (d. h. ein Zündzeitpunkt wurde auf den kalibrierten Zündvorverstellungswert zurückgesetzt) und alle Zylinder mit Kraftstoff versorgt wurden.
Das Luftsteuermodul 228 kann ein Soll-Flächensignal an das Drosselklappenaktormodul 116 ausgeben. Das Drosselklappenaktormodul 116 reguliert dann das Drosselklappenventil 112, um die Soll-Drosselklappenfläche zu erzeugen. Das Luftsteuermodul 228 kann das Sollflächensignal auf Grundlage eines inversen Drehmomentmodells und der Luftdrehmomentanforderung erzeugen. Das Luftsteuermodul 228 kann das geschätzte Luftdrehmoment und/oder das MAF-Signal verwenden, um eine Regelung (von engl.: ”closed loop control”) der Kraftmaschinenluftströmungsaktoren auszuführen. Beispielsweise kann die Soll-Drosselklappenfläche gesteuert werden, um eine Differenz zwischen dem geschätzten Luftdrehmoment und der Luftdrehmomentanforderung zu minimieren.
Das Luftsteuermodul 228 kann ein Soll-MAP-Signal an ein Ladeplanungsmodul 248 ausgeben. Das Ladeplanungsmodul 248 kann das Soll-MAP-Signal verwenden, um das Ladeaktormodul 164 zu Steuern. Das Ladeaktormodul 164 steuert dann einen oder mehrere Turbolader (Z. B. Den Turbolader, der die Turbine 160-1 und den Verdichter 160-2 aufweist) und/oder mechanische Lader. Der Soll-MAP kann auch von dem Drosselaktormodul 116 bei der Steuerung des Drosselventils 112 verwendet werden.
Das Luftsteuermodul 228 kann auch ein Signal einer Soll-Luft pro Zylinder (APC) an ein Phasenstellerplanungsmodul 252 ausgeben. Auf Grundlage des Soll-APC-Signals und des RPM-Signals kann das Phasenstellerplanungsmodul 252 Positionen der Ansaug- und/oder Abgasnockenphasensteller 148 und 150 unter Verwendung des Phasenstelleraktormoduls 158 steuern.
Zurück Bezug nehmend auf das Zündsteuermodul 232 können Werte der kalibrierten Zündvorverstellung auf Grundlage verschiedener Maschinenbetriebsbedingungen variieren. Nur beispielhaft kann eine Drehmomentbeziehung zur Auflösung nach einer Soll-Zündvorverstellung invertiert werden. Für eine gegebene Drehmomentanforderung (T_des) kann die Soll-Zündvorverstellung (S_des) als eine Funktion der Parameter T_des, APC, I, E, AF, OT und # bestimmt werden. Diese Beziehung kann als eine Gleichung und/oder als eine Nachschlagetabelle ausgeführt sein. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF) kann das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis sein, wie es durch das Kraftstoffsteuermodul 240 berichtet wird.
Wenn die Zündvorverstellung auf die kalibrierte Zündvorverstellung gesetzt ist, kann das resultierende Drehmoment so nahe wie möglich an dem mittleren besten Drehmoment (MBT von engl.: ”mean best torque”) liegen. Das MBT bezieht sich auf das maximale Maschinen-Ausgangsdrehmoment, das für gegebene Kraftmaschinenluftströmungsbedingungen erzeugt wird, wenn die Zündvorverstellung erhöht ist, während ein Kraftstoff, der eine höhere Oktanzahl als eine vorgegebene Oktanzahl aufweist, verwendet wird und eine stöchiometrische Kraftstoffbeaufschlagung verwendet wird. Diejenige Zündvorverstellung, bei der das MBT auftritt, wird als eine MBT-Zündzeiteinstellung bezeichnet. Die kalibrierte Zündvorverstellung kann sich geringfügig von der MBT-Zündzeiteinstellung beispielsweise aufgrund von Kraftstoffqualität (wie, wenn Kraftstoff mit weniger Oktan verwendet wird) und Umgebungsfaktoren unterscheiden. Das unter Verwendung der kalibrierten Zündfunkenvorverstellung erzeugte Kraftmaschinenausgangsdrehmoment kann daher kleiner als das MBT sein.
Das Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 erzeugt selektiv Vortriebsdrehmomentanforderungen für Ereignisse einer Kraftstoffabsperrung (FCO). Nur beispielhaft kann das Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 Vortriebsdrehmomentanforderungen erzeugen, um eine Ausführung von Ereignissen mit Kupplungskraftstoffabsperrung (CFCO) und Ereignissen einer Verlangsamungskraftstoffabsperrung (DFCO) auszulösen und zu steuern. Das Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 kann auch Vortriebsdrehmomentanforderungen für anderen Typen von FCO-Ereignissen erzeugen.
Das Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 kann eine FCO-Anforderung für vorhergesagtes Drehmoment und eine FCO-Anforderung für unmittelbares Drehmoment erzeugen. Bei Empfang kann das Vortriebsdrehmoment-Arbitrierungsmodul 206 die FCO-Drehmomentanforderungen von dem Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 als Gewinnen der Arbitrierung wählen. Auf diese Weise werden Kraftmaschinenaktoren basierend auf den FCO-Drehmomentanforderungen während FCO-Ereignissen gesteuert.
In einigen Hybridfahrzeugen kann das Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 eine Hybridanforderung für unmittelbares Drehmoment von dem Hybridsteuermodul 196 empfangen. Das Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 kann die FCO-Anforderung für unmittelbares Drehmoment basierend auf der Hybridanforderung für unmittelbares Drehmoment erzeugen. Bei anderen Hybridfahrzeugen kann das Hybridsteuermodul 196 die Hybridanforderung für unmittelbares Drehmoment direkt an das Vortriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 206 liefern. Bei derartigen Implementierungen kann das Vortriebsdrehmomentarbitrierungsmodul 206 die vorhergesagte Drehmomentanforderung von dem Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 und die Hybridanforderung für unmittelbares Drehmoment von dem Hybridsteuermodul 196 als Gewinnen der Arbitrierung gewählt werden. Die Kraftmaschinenaktoren werden dann basierend auf diesen Drehmomentanforderungen gesteuert.
Ein Kraftmaschinenkapazitätenmodul 274, das in 3 gezeigt ist, kann eine oder mehrere Drehmomentkapazitäten der Kraftmaschine 16 bestimmen. Nur beispielhaft kann das Kraftmaschinenkapazitätenmodul 274 eine maximale Abstelldrehmomentkapazität und eine minimale Abstelldrehmomentkapazität bestimmen. Das Kraftmaschinenkapazitätenmodul 274 kann auch eine oder mehrere andere Kraftmaschinendrehmomentkapazitäten bestimmen.
Die maximale Abstelldrehmomentkapazität kann einem maximalen Kraftmaschinenausgangsdrehmoment entsprechen, das mit einer abgeschalteten Kraftstoffversorgung und einer Einstellung der Kraftmaschinenluftströmungsaktoren, um Pumpverluste während DFCO zu minimieren, erreichbar ist. Mit anderen Worten kann ein Steuern der Kraftmaschinenluftströmungsaktoren basierend auf der maximalen Abstelldrehmomentkapazität während DFCO eine maximale Reduzierung des Pumpverlustes erreichen.
Die minimale Abstelldrehmomentkapazität kann einem minimalen Kraftmaschinenausgangsdrehmoment entsprechen, das mit einer abgeschalteten Kraftstoffbereitstellung und einer Einstellung der Kraftstofffaktoren, um Pumpverluste während DFCO zu maximieren, erreichbar ist. Mit anderen Worten kann ein Steuern der Kraftmaschinenluftströmungsaktoren basierend auf der minimalen Abstelldrehmomentkapazität eine Reduzierung von Null in den Pumpverlusten, die während DFCO auftreten, bereitstellen. Bei einigen Implementierungen können die minimale Abstelldrehmomentkapazität und die maximale Abstelldrehmomentkapazität an das Hybridsteuermodul 196 geliefert werden.
Das Kraftmaschinenkapazitätenmodul 274 kann die maximale Abstelldrehmomentkapazität und die minimale Abstelldrehmomentkapazität basierend auf der RPM, der Reibung und Zubehörlasten bestimmt werden, die ein Brems-(d. h. negatives)Drehmoment auf die Kraftmaschine 16 ausüben. Die Reibung kann basierend auf der Öltemperatur bestimmt werden. Die Zubehörlasten können beispielsweise durch die Servolenkpumpe, den Klimaanlagen-(A/C-)Verdichter und/oder andere geeignete Lasten vorgesehen sein.
Die minimale Abstelldrehmomentkapazität kann ferner auf Grundlage einer minimalen APC zur Verbrennung bestimmt werden, und die maximale Abstelldrehmomentkapazität kann ferner auf Grundlage eines Soll-MAP oder einer Soll-APC bestimmt werden. Das Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 kann die Soll-MAP und/oder die Soll-APC während DFCO bereitstellen. Das Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 kann die Soll-MAP und die Soll-APC bestimmen, um eine Reduzierung des Pumpverlustes während DFCO zu erreichen. Mit anderen Worten kann das Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 die Soll-MAP und die Soll-APC bestimmen, um eine Reduzierung des Pumpverlustes während DFCO (DPLR von engl.: ”DFCO pumping loss reduction”) zu erreichen.
Das Kraftstoffabsperrsteuermodul 225 kann ein DPLR-Signal an das Phasenstellerplanungsmodul 252 liefern, wenn die DPLR auszuführen ist. Während der DPLR kann das Phasenstellerplanungsmodul 252 einen Ventilzeitpunkt der Ansaug- und Abgasventile 122 und 130 steuern, um eine Überlappung der Ventilöffnung zu minimieren. Eine Überlappung der Ventilöffnung kann eine Periode beschreiben, während der sowohl das Ansaugventil 122 als auch das Abgasventil 130 offen sind. Ansaug- und Abgasnockenphasenstellerwinkel zur Minimierung einer Überlappung der Ventilöffnung und dadurch zu einer Minimierung von Pumpverlusten können vorbestimmt sein und können basierend auf den Betriebsbedingungen gewählt sein. Wenn das DPLR-Signal nicht empfangen ist, kann das Phasenstellerplanungsmodul 252 die Zeiteinstellung der Ansaug- und Abgasventile 122 und 130 basierend auf der Luftdrehmomentanforderung einstellen. Nur beispielhaft kann während DFCO das Phasenstellerplanungsmodul eine Überlappung der Ventilöffnung beseitigen, wenn kein DPLR-Signal empfangen wird.
GPF-Regeneration
Das GPF-Modul erzeugt ein Regenerationssignal REGEN, ein Drehmomentreserveanforderungssignal TR REQ, ein Äquivalenzverhältnisanforderungssignal EQR REQ, ein Drehmomentkapazitätsanforderungssignal TC REQ, ein Missionsprofil-(oder Modus-)Signal MP, ein Doppelpulskraftstoffbelieferungs-(DPF-)Signal und ein Nockenwellenphasenstellersignal CAM PHAS. Diese Signale werden an Module des Kraftmaschinensteuermoduls 17 geliefert, wie in 2 gezeigt ist. Das Regenerationssignal REGEN gibt an, ob der GPF 22 zu regenerieren ist, und wird an die Module 210, 220, 224, 228, 232, 240, 244, 252 geliefert. Als ein Beispiel wird, wenn das Regenerationssignal REGEN HIGH oder '1' ist, der GPF 22 regeneriert. Wenn das Regenerationssignal REGEN LOW oder '0' ist, wird der GPF 22 nicht regeneriert.
Das Drehmomentreserveanforderungssignal TR REQ gibt eine angeforderte Drehmomentreserve an und wird an das Reserve/Lastenmodul 220 geliefert. Das GPF-Modul 20 kann eine Drehmomentreserve anfordern, um eine Wärmemenge in dem GPF-Modul 20 zu erhöhen. Durch Bereitstellung der Drehmomentreserve kann ein Zündzeitpunkt nach spät verstellt werden und eine Luftströmung zu dem GPF kann erhöht werden. Das Reserve/Lastenmodul 220 kann mehrere Drehmomentreserveanforderungen von dem GPF-Modul 20 und anderen Modulen des ECM 17 und/oder außerhalb des ECM 17 empfangen. Das Reserve/Lastenmodul 220 kann die höchste Drehmomentreserve, die angefordert ist, bereitstellen.
Das Äquivalenzverhältnisanforderungssignal EQR REQ fordert ein Äquivalenzverhältnis an. Ein überstöchiometrisches AFR ist während der GPF-Regeneration erforderlich, um Abgas-O₂ bereitzustellen. Ein Äquivalenzverhältnis kann bestimmt werden als (i) ein Verhältnis des gegenwärtigen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (AFR) zu einem stöchiometrischen AFR und/oder (ii) einem Verhältnis eines stöchiometrischen AFR zu einem angewiesenen Äquivalenzverhältnis. Das Äquivalenzverhältnis kann über eine Tabelle bestimmt werden, die eine Beziehung zwischen der Kraftmaschinendrehzahl und einer Menge an Luft pro Zylinder bereitstellt. Das Äquivalenzverhältnisanforderungssignal EQR REQ wird an das Drehmomentschätzmodul 244 und das Kraftstoffsteuermodul 240 geliefert. Das Drehmomentschätzmodul 244 erzeugt das geschätzte Luftdrehmomentsignal auf Grundlage des Regenerationssignals REGEN und dem Äquivalenzverhältnisanforderungssignal EQR REQ. Das Kraftstoffsteuermodul 240 stellt die Kraftstofflieferungsrate basierend auf dem EQR REQ ein.
Das Drehmomentkapazitätsanforderungssignal TC REQ gibt eine Drehmomentkapazität an, die von dem GPF-Modul 20 angefordert ist. Das Missionsprofil-(oder Modus-)Signal MP gibt einen Betriebsmodus an und wird an das RPM-Trajektorienmodul 212 geliefert. Das Missionsprofilsignal MP kann basierend auf einer Kraftmaschinendrehzahl, Kraftmaschinenlast (oder einer Menge an Luft pro Zylinder) und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden. Diese Parameter können mit vorbestimmten Schwellen verglichen werden, um zu bestimmen, ob die Kraftmaschine im Leerlaufmodus, im Leichtlastmodus oder einem Schwerlastmodus arbeitet. Die Soll-RPM wird in dem RPM-Trajektorienmodul 212 modifiziert, wenn das Missionsprofil-MP-Signal einen Leerlaufmodus und eine geringe Fahrzeuggeschwindigkeit angibt und wenn das REGEN-Signal zutrifft oder (”HIGH”) ist. Das RPM-Steuermodul 210 erzeugt die entsprechenden vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentsignale PredictedTorque_RPM, Immediate-Torque_RPM.
Das Doppelpulskraftstoffbelieferungssignal DPF gibt an, ob zwei Pulse oder mehrere Pulse an Kraftstoff pro Verbrennungszyklus pro Zylinder einzuspritzen sind. Das Doppelpulskraftstoffbelieferungssignal DPF wird an das Kraftstoffsteuermodul 240 geliefert, das das Kraftstoffratensignal basierend auf dem Regenerationssignal REGEN, dem Äquivalenzverhältnisanforderungssignal EQR REQ, dem DPF-Signal und/oder der Kraftstoffdrehmomentanforderung von dem Betätigungsmodul 224 erzeugt.
Während der Regeneration des GPF 22 und während eine Drehmomentreserve angefordert ist, um einen Zündzeitpunkt nach spät zu verstellen, um die Temperatur in dem GPF anzuheben, kann eine Doppel- oder Mehrfachpulskraftstofflieferung angefordert werden, um eine Stabilisierung der Kraftmaschinenverbrennung zu unterstützen. Das Nockenwellenphasenstellersignal CAM PHAS kann ebenfalls erzeugt werden, um eine Stabilisierung der Kraftmaschinenverbrennung während der Regeneration des GPF 22 zu unterstützen und während die Drehmomentreserve angefordert ist.
Während der Regeneration des GPF 22 fordert das GPF-Modul über das Missionsprofilsignal MP eine Zunahme der Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine 16 an, um eine Temperatur des GPF 22 anzuheben. Die Kraftmaschine kann nicht ausreichend Wärme bei geringeren Kraftmaschinendrehzahlen, die Leerlauf zugeordnet sind, erzeugen, um den GPF 22 zu regenerieren. Bei Kalibrierung, um eine Regeneration eines Filters während eines Leerlaufzustandes zuzulassen, wird mehr Luftströmung angefordert und dem RPM-Steuermodul 210 angegeben. Während die Kraftmaschine in einem Leerlaufzustand arbeitet, ermöglicht die Zunahme der angeforderten Leerlaufdrehzahl, dass der GPF 22 eine geeignete Temperatur zur Regeneration erreicht. Das Missionsprofilsignal MP wird an das RPM-Trajektorienmodul geliefert. Das RPM-Steuermodul 210 erzeugt die vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomentsignale, PredictedTorque_RPM, ImmediateTorque_RPM, basierend auf dem Soll-RPM-Signal.
3 zeigt das GPF-Modul 20. Das GPF-Modul 20 weist ein GPF-Statusmodul 280, ein Rußmodul 282, ein Regenerationsmodul 284, ein Modusmodul 286 und ein Koordinatormodul 288 auf. 4 zeigt das Koordinatormodul 288. Das Koordinatormodul 288 weist ein Drehmomentreserveausgangsmodul 290 und ein Äquivalenzverhältnisausgangsmodul 292 auf. Das Drehmomentreserveausgangsmodul 290 weist ein erstes Schwellenmodul 294, ein Äquivalenzverhältniseinschaltmodul 296, ein Äquivalenzverhältnisliefermodul 298 sowie ein Äquivalenzverhältnisbestimmungsmodul 300 auf. Das Äquivalenzverhältnisausgangsmodul 292 weist ein zweites Schwellenmodul 302, ein Drehmomentreserveeinschaltmodul 304, ein Drehmomentreserveliefermodul 306, ein Zündzeitpunktmodul 308, ein Drehmomentbestimmungsmodul 310 und ein Drehmomentreservebestimmungsmodul 312 auf. Die Module von 3 sind mit Bezug auf das Verfahren von 5 beschrieben. Die Module von 4 sind mit Bezug auf die Verfahren der 6–7 beschrieben.
Die hier offenbarten Kraftmaschinensysteme können unter Verwendung zahlreicher Verfahren betrieben werden, wobei beispielhafte Verfahren in den 5–7 gezeigt sind. Die Verfahren der 6–7 können ausgeführt werden, während das Verfahren von 5 ausgeführt wird. Das Verfahren von 7 kann ausgeführt werden, während das Verfahren von 6 ausgeführt wird. In 5 ist ein Regenerationsverfahren gezeigt. Obwohl die folgenden Aufgaben hauptsächlich mit Bezug auf die Implementierungen von 5 beschrieben sind, können die Aufgaben zur Anwendung auf andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung leicht modifiziert werden. Die Aufgaben können iterativ ausgeführt werden.
Das Verfahren kann bei 314 beginnen. Bei 316 werden Parameter erzeugt und/oder gemessen, wie oben beschrieben ist. Die Parameter können eine Temperatur T_GPF (322) des GPF 22, eine Drehzahl RPM (324) der Kraftmaschine 16, einen barometrischen Druck BARO (326), eine Druckdifferenz dP (328) (z. B. P2 – P1) über den GPF 22, eine Temperatur T_CAT (330) des Katalysators 136, ein Turboschutzsignal TURBO (332), eine Temperatur T_ENG (334) der Kraftmaschine 16, ein Signal (336) der Menge von Luft pro Zylinder (APC), ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal VS (338) sowie ein Leerlaufzustandssignal IDLE (340) aufweisen. Das Turboschutzsignal kann auf LO gesetzt werden, wenn beispielsweise die Betriebsbedingungen des Turbos zur Regeneration des GPF 22 geeignet sind. Wenn die Betriebsbedingungen zur Regeneration ungeeignet sind, kann dann das Turboschutzsignal auf HI gesetzt werden. Das Leerlaufstatussignal IDLE kann angeben, ob die Kraftmaschine 16 in einem Leerlaufzustand arbeitet (d. h. bei einer Leerlaufdrehzahl läuft).
Bei 318 bestimmt das GPF-Statusmodul 280 eine ideale Rußkapazität (ISC) (342). Ein GPF kann ein anfängliches Innenvolumen besitzen, wenn er neu ist und in der Lage ist, eine vorbestimmte maximale Menge (oder Masse) an Ruß zu halten. Wenn der GPF über die Zeit benutzt wird, kann sich eine Menge an Ölasche in dem GPF aufbauen. Die Ölasche kann nicht aus dem GPF regeneriert (oder verbrannt) werden. Infolgedessen kann das Innenvolumen und/oder die maximale Menge (oder Masse) von Ruß, die der GPF halten kann, mit der Zeit aufgrund des Aufbaus von Ölasche abnehmen. Die ISR gibt das verfügbare Innenvolumen nach Berücksichtigung des Ascheaufbaus für eine gegenwärtige Zeit an. Die Tabellen können basieren auf: Modellen des GPF 22, Alter des GPF 22, Gebrauchsstunden des GPF 22, Fahrleistung des entsprechenden Fahrzeugs, während der GPF 22 verwendet wurde, etc. Die Tabellen können im Speicher des ECM 17 gespeichert werden.
Bei 320 bestimmt das GPF-Statusmodul einen Strömungswiderstand FR (344) basierend auf der Temperatur T_GPF, der Drehzahl RPM, dem barometrischen Druck BARO und dem Differenzdruck dP. Die Aufgabe 320 kann ausgeführt werden, wenn die Aufgabe 318 ausgeführt wird. Der Strömungswiderstand FR kann gleich dem Differenzdruck dP (oder Druckabfall über den GPF 22) geteilt durch einen gegenwärtigen Volumendurchfluss durch den GPF 22 sein. Der Volumendurchfluss von Abgas kann basierend auf dem Abgasmassendurchfluss und der Temperatur T_GPF bestimmt werden.
Bei 321 bestimmt das Rußmodul 282 eine gegenwärtige Menge an Rußmasse SM (346) in dem GPF 22 basierend auf dem FR, dem Volumendurchfluss von Abgas, das durch den GPF 22 strömt, der Temperatur des GPF 22 (der Temperatur T_GPF und/oder einer Einlasstemperatur des GPF 22) und der gegenwärtigen Menge an Ölasche, die in dem GPF 22 vorhanden ist. Vorbestimmte Tabellen und/oder ein Modell des GPF 22, die/das diese Parameter in Bezug setzt/setzen, können verwendet werden, um die gegenwärtige Menge an Rußmasse SM zu bestimmen. Die Tabellen und/oder das Modell können in einem Speicher des ECM 17 gespeichert sein. Der FR, der Volumendurchfluss von Abgas, das durch den GPF 22 strömt, die Temperatur des GPF 22 und die gegenwärtige Menge an Ölasche, die in dem GPF 22 vorhanden ist, können verwendet werden, Zwischenwerte zu bestimmen, die dann dazu verwendet werden können, die gegenwärtige Menge an Rußmasse SM zu schätzen.
Bei 323 bestimmt das Rußmodul 282 einen Rußprozentsatz Soot% (348). Die Aufgabe 321 kann ausgeführt werden, wenn die Aufgabe 320 ausgeführt wird. Der Rußprozentsatz Soot% kann gleich der gegenwärtigen Menge an Rußmasse SM geteilt durch die ideale Rußkapazität ISC sein.
Bei 325 bestimmt das Modusmodul 286 einen Betriebsmodus, der über das Missionsprofilsignal MP (350) angegeben ist. Das Modusmodul 286 kann den Betriebsmodus basierend auf der Kraftmaschinendrehzahl RPM, der Luft pro Zylinder APC, der Fahrzeuggeschwindigkeit VS und dem Leerlaufdrehzahlsignal IDLE bestimmt werden. Beispielsweise kann, wenn das Kraftmaschinendrehzahlsignal RPM und/oder das Leerlaufdrehzahlsignal IDLE angibt, dass die Kraftmaschine bei einer Leerlaufdrehzahl arbeitet, das Missionsprofilsignal MP einen Betrieb in dem Leerlaufmodus angeben. Zur Unterstützung der Regeneration von Ruß in dem GPF 22 kann die Leerlaufdrehzahl während der Regeneration des GPF 22 erhöht sein, um die Wärmemenge aus der Kraftmaschine heraus anzuheben. Überschüssiger Sauerstoff kann in dem GPF 22 vorhanden sein, um den in dem GPF 22 abgefangenen Ruß zu oxidieren. Der erhöhte Wärmeausgang steigert eine Oxidation des Rußes. Dies kann ein Einstellen und/oder Verwenden eines verschiedenen Leerlaufdrehzahlprofils während der Regeneration umfassen. Wenn die Temperatur T_GPF des GPF 22 kleiner als eine vorbestimmte Temperatur ist (z. B. 450°C), kann dann die Leerlaufdrehzahl von einer ersten Drehzahl zu einer zweiten Drehzahl erhöht werden, um die Temperatur des GPF 22 anzuheben. Diese Zunahme der Leerlaufdrehzahl kann über das Missionsprofilsignal MP angefordert werden, das an das RPM-Steuermodul 210 geliefert wird. Das RPM-Steuermodul 210 kann dann das unmittelbare und vorhergesagte Drehmomentsignal, ImmediateTorque_RPM, PredictedTorque_RPM, erzeugen, um die Leerlaufdrehzahl anzuheben. Zusätzlich kann eine Drehmomentreserve sowie eine überstöchiometrische EQR angefordert werden.
Wenn die Kraftmaschinendrehzahl RPM, die Luft pro Zylinder APC, die Fahrzeuggeschwindigkeit VS und/oder das Leerlaufdrehzahlsignal IDLE angeben, dass die Kraftmaschine nicht im Leerlauf arbeitet und entsprechende Werte innerhalb vorbestimmter Bereiche liegen, die einen Niederlastzustand angeben, gibt dann das Missionsprofilsignal MP einen Betrieb in dem Niederlastmodus an. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl RPM, die Luft pro Zylinder APC, die Fahrzeuggeschwindigkeit VS und/oder das Leerlaufdrehzahlsignal IDLE angeben, dass die Kraftmaschine nicht im Leerlauf arbeitet und entsprechende Werte innerhalb vorbestimmter Bereiche liegen, die einen Hochlastzustand angeben, gibt dann das Missionsprofilsignal MP einen Betrieb in dem Hochlastmodus an. Während des Niederlast- und Hochlastmodus steigt die RPM-Anforderung (oder Kraftmaschinendrehzahl) nicht. Das Drehzahlsteuermodul 210 ändert keine Betriebsfunktionen während der GPF-Regeneration (oder des Regenerationsmodus). Das Kraftstoffsteuermodul 240 kann einen DPF während des Niederlastmodus anfordern.
Bei 327 erzeugt das Koordinatormodul ein Regenerationseinschaltsignal ENABLE (352), das angibt, ob eine Regeneration des GPF 22 einzuschalten ist. Das Regenerationseinschaltsignal ENABLE kann auf HIGH gesetzt werden, wenn gewisse vorbestimmte Betriebsbedingungen existieren. Die vorbestimmten Betriebsbedingungen betreffen die Kraftmaschinendrehzahl RPM, die Temperaturen T_GPF, T_CAT, T_ENG, das Turboschutzsignal TURBO und die Luft pro Zylinder APC, die innerhalb jeweiliger vorbestimmter Bereiche und/oder vorbestimmter Zustände liegen.
Bei 329 erzeugt das Koordinatormodul 288 jedes von einer Drehmomentanforderung TR REQ (354), eine Äquivalenzverhältnisanforderung EQR REQ (356) und einer Drehmomentkapazitätsanforderung TC REQ (358) basierend auf verschiedenen Parametern. Die Parameter können umfassen, wie gezeigt, eine Kraftmaschinendrehzahl RPM, die Temperaturen T_GPF, T_CAT, T_ENG, das Turboschutzsignal TURBO und die Menge an Luft pro Zylinder APC. Das Turboanforderungssignal TR REQ kann, wie nachfolgend beschrieben ist, bei den Aufgaben 502–514 bestimmt werden. Während der Regeneration des GPF 22 wird das Drehmomentanforderungssignal TR REQ erzeugt, um eine Luftströmung zu dem GPF 22 anzuheben und einen Zündzeitpunkt der Kraftmaschine 16 nach spät zu verstellen. Die Luftströmung zu dem GPF 22 kann durch Erhöhen der Luftströmung aus der Kraftmaschine 16 (oder weiterer Öffnung eines Drosselventils) erhöht werden. Dies wird durchgeführt, um ein gegenwärtiges Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine 16 beizubehalten. Somit kann der Drehmomentausgang der Kraftmaschine 16 während der Regeneration des GPF 22 gleich dem Drehmomentausgang der Kraftmaschine 16 während der Regeneration des GPF 22 sein.
Während der Regeneration wird der Zündfunken nach spät verstellt, um den GPF 22 bis zu einer vorbestimmten Temperatur zu bringen, damit eine Rußoxidation stattfindet. Die Luft aus der Kraftmaschine 16 wird erhöht, um ein gleiches Niveau an Drehmoment aus der Kraftmaschine 16 heraus beizubehalten. Das Nockenwellenphasenstellersignal CAM PHAS (359) sowie das Doppelpulskraftstoffbelieferungssignal DPF (361) können erzeugt werden, um Verbrennungsereignisse in der Kraftmaschine 16 zu stabilisieren, wie oben beschrieben ist. Das Nockenwellenphasenstellersignal CAM PHAS und das Doppelpulskraftstoffbelieferungssignal DPF können basierend auf dem Regenerationssignal REGEN und/oder dem Drehmomentreserveanforderungssignal TR REQ erzeugt werden. Beispielsweise kann die Nockenwellenphasenstellerzeitsteuerung eingestellt werden und/oder ein Mehrpulsmodus kann ausgeführt werden, wenn (i) das Regenerationssignal REGEN angibt, dass der GPF 22 regeneriert wird, und/oder (ii) das Drehmomentreserveanforderungssignal TR REQ eine Drehmomentreserve für eine erhöhte Luftströmung und nach spät verstellte Zündeinstellung anfordert.
Die Äquivalenzverhältnisanforderung EQR REQ kann bestimmt werden, wie oben und/oder unten in Bezug auf die Aufgabe 404 beschrieben ist. Das Kraftmaschinenkapazitätenmodul 274 kann die Drehmomentkapazitätsanforderung TC REQ erzeugen, wie oben beschrieben ist. Die Aufgabe 329 kann ausgeführt werden, wenn die Aufgabe 327 ausgeführt wird. Die Aufgaben 325, 327 und 329 können ausgeführt werden, während die Aufgaben 318, 320, 321, 323 ausgeführt werden.
Bei 331 erzeugt das Regenerationsmodul 284 das Regenerationssignal REGEN (317) basierend auf der gegenwärtigen Menge an Rußmasse SM, dem Rußprozentsatz Soot% und dem Regenerationseinschaltsignal ENABLE. Das Regenerationssignal REGEN gibt an, ob das GPF-Modul und/oder das ECM 17 den GPF 22 regenerieren. Das Regenerationssignal REGEN kann HIGH sein, wenn beispielsweise der Rußprozentsatz Soot% größer als eine vorbestimmte Rußprozentsatzschwelle ist. Das Regenerationssignal REGEN kann LOW sein, wenn beispielsweise der Rußprozentsatz Soot% kleiner als oder gleich der vorbestimmten Rußprozentsatzschwelle ist. Das Regenerationsmodul 284 vergleicht den Rußprozentsatz Soot% mit der vorbestimmten Rußprozentsatzschwelle, um zu bestimmen, ob der GPF 22 zu regenerieren ist. Das Regenerationssignal REGEN kann erzeugt werden und/oder eine Regeneration des GPF 22 kann angegeben werden, wenn das Regenerationseinschaltsignal ENABLE HIGH ist. Das Verfahren kann bei 333 enden.
6 zeigt ein Äquivalenzverhältnisverfahren. Die folgenden Aufgaben können iterativ ausgeführt werden. Das Verfahren kann mit 400 beginnen. Bei 402 bestimmt das erste Schwellenmodul 294 eine erste Schwelle THRS1 (401) basierend auf der Kraftmaschinendrehzahl RPM. Als ein Beispiel kann die erste Schwelle 450°C oder eine andere vorbestimmte Temperatur betragen. Die erste Schwelle kann von der vorbestimmten Temperatur, die oben bei 312 beschrieben ist, verschieden sein.
Bei 404 bestimmt das Äquivalenzverhältnisbestimmungsmodul 300 ein Äquivalenzverhältnis EQR (405), wie oben beschrieben ist. Das Äquivalenzverhältnis kann basierend auf der Maschinendrehzahl RPM und der Menge an Luft pro Zylinder APC bestimmt werden. Die Äquivalenzverhältnisanforderung EQR REQ kann gleich einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis geteilt durch ein angewiesenes Luft/Kraftstoffverhältnis sein. Die Äquivalenzverhältnisanforderung EQR REQ kann basierend auf einem Profil (oder Kennfeld) bestimmt werden, das die Äquivalenzverhältnisanforderung EQR REQ mit der Kraftmaschinendrehzahl RPM und der Menge an Luft pro Zylinder APC in Bezug bringt. Das Äquivalenzverhältnis kann kleiner als 1 sein, um einen mageren Kraftmaschinenbetrieb während einer Regeneration des GPF 22 bereitzustellen. Ein magerer Betrieb kann die Temperatur eines Abgases reduzieren und reduziert somit die Temperatur des GPF 22.
Bei 406 bestimmt das Äquivalenzverhältnis ein Schaltmodul 296, ob die Erzeugung des Äquivalenzverhältnisanforderungssignals EQR REQ einzuschalten ist.
Als ein Beispiel vergleicht das Äquivalenzverhältniseinschaltmodul 296 die Temperatur T_GPF mit der ersten Schwelle. Wenn die Temperatur T_GPF kleiner als die erste Schwelle ist, wird die Aufgabe 408 ausgeführt. Bei 408 wird das Äquivalenzverhältniseinschaltsignal EQRENABLE (403) auf LOW gesetzt. Das Äquivalenzverhältniseinschaltsignal EQRENABLE wird auf LOW gesetzt, um eine Kraftstoffbelieferung der Kraftmaschine 16 bei einem stöchiometrischen Niveau beizubehalten. Durch Abschalten einer Lieferung des Äquivalenzverhältnisanforderungssignals EQR REQ kann die Kraftmaschine 16 bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis für eine Zeitdauer betrieben werden, um die Temperatur des GPF 22 anzuheben.
Wenn die Temperatur T_GPF größer oder gleich der ersten Schwelle ist, wird dann die Aufgabe 410 ausgeführt. Bei 410 wird das Äquivalenzverhältniseinschaltsignal EQRENABLE auf HIGH gesetzt. Das Äquivalenzverhältniseinschaltsignal EQRENABLE wird auf HIGH gesetzt, um zu ermöglichen, dass das Äquivalenzverhältnisliefermodul 298 das Äquivalenzverhältnisanforderungssignal EQR REQ an das Kraftstoffsteuermodul 240 liefert. Das Verfahren kann bei 412 enden.
7 zeigt ein Drehmomentreserverfahren. Die folgenden Aufgaben können iterativ ausgeführt werden. Das Verfahren kann bei 500 beginnen. Bei 502 bestimmt das zweite Schwellenmodul 302 eine zweite Schwelle (503) basierend auf der Kraftmaschinendrehzahl RPM. Die zweite Schwelle kann gleich zu oder verschieden von der ersten Schwelle sein, wie oben bei 402 beschrieben ist. Als ein Beispiel kann die erste Schwelle 500°C betragen und die zweite Schwelle kann 550°C betragen.
Bei 504 erzeugt das Zündzeitpunktmodul 308 ein Zündwinkelsignal SA (507) basierend auf der Kraftmaschinendrehzahl RPM und der Menge an Luft pro Zylinder APC. Der Zündwinkel kann während der Regeneration des GPF 22 nach spät verstellt sein. Der Zündwinkel während der Regeneration kann im Vergleich zu dem Zündwinkel vor oder nach einer Regeneration nach spät verstellt sein. Der Zündwinkel kann bestimmt werden auf Grundlage von: Umgebungsdruck; der Temperatur T_ENG; ob die Kraftmaschine 16 in einem Leerlaufzustand ist; Kraftmaschinenlast; die Kraftmaschinendrehzahl RPM; einen Zündwinkel des gegenwärtigen Betriebs; und/oder andere zündbezogene Parameter. Es können Mehrfachtransformationskennfelder mit einem gegenwärtigen Zündwinkelbetriebspunkt und dem zündbezogenen Parameter verwendet werden, um den nächsten Zündwinkel zu bestimmen.
Bei 506 bestimmt das Drehmomentbestimmungsmodul einen Drehmomentbetrag (513) basierend auf dem Zündwinkelsignal SA, der Kraftmaschinendrehzahl RPM, der Menge an Luft pro Zylinder APC, einer Ansaugnockenwellenphasenstellerposition ICP (509) und einer Auslassnockenwellenphasenstellerposition (511). Der Drehmomentbetrag kann basierend auf Tabellen und/oder Profilen bestimmt werden, die diese Parameter in Bezug bringen. Der Drehmomentbetrag kann ein Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine 16 betreffen. Der Drehmomentbetrag kann einen Drehmomentbetrag betreffen, der von der Kraftmaschine 16 mit dem gegenwärtigen Zündwinkelzeitpunkt und Luft pro Zylinder erzeugt wird.
Bei 508 bestimmt ein Modul 512 für ein nicht reguliertes Drehmoment, das in dem ECM 17 enthalten sein kann, ein nicht reguliertes Drehmoment T_un (517). Das nicht regulierte Drehmoment T_un betrifft ein Drehmoment, das mit Zündfunken bereitgestellt wird, der gleich einem minimalen Zündfunken für den besten Drehmomentausgangswert S_MBT ist.
Bei 510 bestimmt das Drehmomentreservebestimmungsmodul 312 eine Drehmomentreserve TR (515). Die Drehmomentreserve TR kann gleich einer Differenz zwischen (i) dem nicht regulierten Drehmoment T_un und (ii) einem unmittelbaren Drehmoment oder dem Drehmomentbetrag sein, der bei 506 bestimmt ist. Die Drehmomentreserve kann auf einem gegenwärtigen Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine und dem bei 506 bestimmten Drehmomentwert basieren.
Als ein Beispiel kann das ECM 17 einen Deltazündfunken oder ΔS bestimmen, der eine Differenz zwischen einem minimalen Zündfunken S_Min und einer Zündfunkenbasis S_b betrifft. Der minimale Zündfunken S_Min kann ein vorbestimmter Wert sein und betrifft einen minimalen Zündfunkenwert oder einen minimalen Zündfunkenvorverstellungswert bei Betrieb einer Kraftmaschine in einem Mehrpulsmodus, wie bei Betrieb in einem Doppelpulsmodus. Die Zündbasis S_B betrifft eine Zündvorverstellung, die einen minimalen Betrag an Kohlenwasserstoffen bei einem Betrieb in einem Mehrpulsmodus bereitstellt. ΔS wird basierend auf der Menge an Luft pro Zylinder APC und der Motordrehzahl RPM bestimmt. Der minimale Zündfunken S_Min kann basierend auf der Menge an Luft pro Zylinder APC, der Kraftmaschinendrehzahl RPM, der Einlassnockenwellenphasenstellerposition ICP und der Auslassnockenwellenphasenstellerposition ECP bestimmt werden. Der minimale Zündfunken S_Min kann unter Verwendung gespeicherter Tabellendaten bestimmt werden. Die Zündbasis S_b kann durch Subtraktion von ΔS von dem minimalen Zündfunken S_Min bestimmt werden. Die Zündfunkenbasis S_b kann verwendet werden, um ein Zündanweisungssignal S_Final zu erzeugen, wie durch Ausdruck 1 gezeigt ist, wo S, ein proportionaler Zündfunken ist. Das Zündfunkenanweisungssignal S_Final kann das Zündsteuersignal betreffen, das für den Zeitverlauf des Zündfunkens in den Zylindern der Kraftmaschine 16 verwendet ist. Der Ausdruck 2 sieht Leerlaufdrehzahlzündbeschränkungen für eine Summe aus der Zündbasis S_b und dem proportionalen Zündfunken S_b vor. S_Final = S_b + S_p (1) S_Min < S_b + S_p < S_Max (2)
Eine Drehmomentbasis T_b kann basierend auf der Zündfunkenbasis S_b, der Kraftmaschinendrehzahl RPM, der Menge an Luft pro Zylinder APC, der Einlassnockenwellenphasenstellerposition ICP und der Auslassnockenwellenphasenstellerposition ECP bestimmt werden. Die Drehmomentbasis T_b kann bestimmt werden, wie durch Ausdruck 3 bereitgestellt ist. T_b = f(RPM, ICP, ECP, S_b, APC) (3)
Die Drehmomentbasis T_b kann von dem nicht regulierten Drehmoment T_un subtrahiert werden, um die Drehmomentreserve TR zu erzeugen. Die Drehmomentreserve TR kann bestimmt werden, wie durch Ausdruck 7 bereitgestellt ist. Tr = T_UN – T_B (4)
Die Drehmomentreserve TR kann durch Setzen langsamer Kraftmaschinenaktoren erzeugt werden, um ein vorhergesagtes Drehmoment zu erzeugen, während schnellere Kraftmaschinenaktoren gesetzt werden, um ein unmittelbares Drehmoment zu erzeugen, das kleiner als das vorhergesagte Drehmoment ist. Beispielsweise kann ein Drosselventil geöffnet werden, wodurch eine Luftströmung erhöht und die Erzeugung des vorhergesagten Drehmoments vorbereitet wird. Inzwischen kann die Zündvorverstellung reduziert werden (mit anderen Worten ein Zündzeitpunkt kann nach spät verstellt werden), wobei der tatsächliche Kraftmaschinendrehmomentausgang auf das unmittelbare Drehmoment reduziert wird.
Die Differenz zwischen den vorhergesagten und unmittelbaren Drehmomenten kann als Drehmomentreserve TR bezeichnet werden, wobei dies dasselbe wie die Differenz zwischen dem nicht regulierten Drehmoment T_UN und dem unmittelbaren Drehmoment ist. Wenn eine Drehmomentreserve vorhanden ist, kann das Kraftmaschinenausgangsdrehmoment schnell von dem unmittelbaren Drehmoment auf das vorhergesagte Drehmoment durch Änderung eines schnelleren Aktors erhöht werden. Das vorhergesagte Drehmoment wird dadurch erreicht, ohne abzuwarten, dass eine Drehmomentänderung aus einer Einstellung eines der langsameren Aktoren resultiert.
Bei 512 vergleicht das Drehmomentreserveeinschaltmodul 304 die Temperatur T_GPF mit der zweiten Schwelle. Wenn die Temperatur T_GPF größer als die zweite Schwelle ist, wird dann die Aufgabe 514 ausgeführt. Bei 514 wird das Drehmomentreserveeinschaltsignal TRENABLE auf HIGH gesetzt. Wenn die Temperatur T_GPF kleiner als oder gleich der zweiten Schwelle THRS2 ist, wird dann die Aufgabe 516 ausgeführt. Bei 516 wird das Drehmomentreserveeinschaltsignal TRENABLE auf low gesetzt.
Bei 514 erzeugt das Drehmomentreserveliefermodul 306 das Drehmomentreserveanforderungssignal TR REQ, um die Drehmomentreserve TR anzugeben, wenn das Drehmomentreserveeinschaltsignal TRENABLE HIGH ist. Die Aufgabe 502 wird ausgeführt, wenn das Drehmomentreserveeinschaltsignal TRENABLE LOW ist, oder das Verfahren kann bei 516 enden.
Die oben beschriebenen Aufgaben der 5–7 sind als illustrative Beispiele gemeint; die Aufgaben können sequentiell, synchron, simultan, kontinuierlich, während überlappender Zeitperioden oder in verschiedener Reihenfolge abhängig von der Anwendung ausgeführt werden. Auch brauchen beliebige der Aufgaben abhängig von der Implementierung und/oder Abfolge von Ereignissen nicht ausgeführt werden oder können weggelassen werden.
Die oben beschriebenen Verfahren umfassen ein Auslösen eines alternativen Kraftmaschinenbetriebs, wenn eine Rußmenge, die sich in einem GPF angesammelt hat, eine Schwelle überschreitet. Dieser alternative Kraftmaschinenbetrieb umfasst ein Anfordern einer Drehmomentreserve, so dass der Zündzeitpunkt nach spät verstellt ist, während ein Betrag an Luftströmung zu dem GPF erhöht ist. Der alternative Kraftmaschinenbetrieb wird bereitgestellt, wenn ein Drehmomentbetrag aus der Kraftmaschine heraus beibehalten wird. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Kraftmaschine wird zu einem mageren Betrieb (EQR < 1) geändert, und es wird ein entsprechendes Drehmomentmodell zur Kompensation verwendet, um denselben Betrag an Ausgangsdrehmoment bereitzustellen. Infolgedessen wird der Betrag an Ausgangsdrehmoment während der Regeneration, wie vor der Regeneration, nicht geändert. Die Regeneration des GPF behält geringe Rußniveaus in dem GPF bei, um einen effizienten Kraftmaschinenbetrieb und eine effiziente Kraftmaschinenleistungsfähigkeit beizubehalten. Dies erhöht auch die Haltbarkeit eines Kraftmaschinensystems.
Die oben beschriebenen Verfahren umfassen auch ein Berücksichtigen von Abfällen der Abgas- und/oder der GPF-Temperatur aufgrund eines mageren Betriebs. Die Verfahren umfassen einen Betrieb der Kraftmaschine bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis, bis eine Temperatur von Abgas, das in den GPF eintritt, und/oder eine Temperatur des GPF größer als eine Schwelle ist. Die Kraftmaschine wird dann mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben, um Ruß zu oxidieren. Es ist eine Regelung (mit geschlossenem Regelkreis) vorgesehen, um sicherzustellen, dass die Temperatur des GPF über der Schwelle zur Rußoxidation bleibt. Die Steuerung kann zwischen einem Betrieb bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis und mager wechseln, um die Temperatur des GPF über der Schwelle beizubehalten. Das Beibehalten der Temperatur des GPF reduziert die Zeit, die zur Regeneration des GPF notwendig ist. Durch Minimieren der Zeit, die zur Regeneration des GPF notwendig ist, ist eine Dauer eines ineffizienten Kraftmaschinenbetriebs mit potentiellen Fahrbarkeits- und Leistungskompromissen minimiert.
Die oben beschriebenen Verfahren umfassen auch ein Abschalten einer Drehmomentreserve, die während der Regeneration eines GPF angefordert ist, wobei die Drehmomentreserve angefordert wurde, um Zündfunken nach spät zu verstellen und ein gegenwärtiges Ausgangsdrehmoment beizubehalten. Dies wird ausgeführt, um eine Regenerationsrate und eine Motorleistungsfähigkeit zu verbessern. Wenn eine Temperatur eines von dem GPF empfangenen Abgases und/oder eine Temperatur des GPF größer als eine Schwelle ist, wird die GPF-Drehmomentreserveanforderung abgeschaltet. Die GPF-Drehmomentreserveanforderung ist eingeschaltet, wenn die Temperatur des Abgases und/oder des GPF kleiner als die Schwelle ist. Dies sieht eine Regelung der Abgasenthalpie vor. Diese Temperaturregelung passt eine Regeneration des GPF an Umgebungsbedingungen und andere Varianten an.
Die vorstehende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich veranschaulichend und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen in keiner Weise einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Obgleich diese Offenbarung bestimmte Beispiele enthält, soll der wahre Umfang der Offenbarung somit nicht darauf beschränkt sein, da andere Änderungen beim Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche hervorgehen. Wie hier verwendet ist, soll der Ausdruck mindestens eines von A, B und C so ausgelegt werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen ODER bedeutet, und sollte nicht im Sinne von ”mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C” ausgelegt werden. Selbstverständlich können einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in einer anderen Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
In dieser Anmeldung einschließlich in den folgenden Definitionen kann der Begriff ”Modul” oder der Begriff ”Controller” durch den Begriff ”Schaltung” ersetzt sein. Der Begriff ”Modul” kann: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine Kombinationslogikschaltung; eine feldprogrammierbare logische Anordnung (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der Code ausführt; eine Speicherschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code speichert, der von der Prozessorschaltung ausgeführt wird; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder alle der obigen, wie in einem System-on-Chip betreffen, Teil davon sein oder umfassen.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen umfassen. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen drahtgebundene oder drahtlose Schnittstellen, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen davon verbunden sind, umfassen. Die Funktionalität von einem bestimmten Modul der vorliegenden Offenbarung kann auf mehrere Module, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind, verteilt werden. Beispielsweise können mehrere Module einen Lastausgleich ermöglichen. In einem weiteren Beispiel kann ein Server-(auch bekannt als Remote- oder Cloud-)Modul einige Funktionen im Namen eines Client-Moduls erreichen.
Der Begriff Code, wie er oben verwendet ist, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode enthalten und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff gemeinsam genutzte Prozessorschaltung umfasst eine einzelne Prozessorschaltung, die einen Teil des Codes oder allen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessorschaltung umfasst eine Prozessorschaltung, die einen Teil oder allen Code von einem oder von mehreren Modulen zusammen mit zusätzlichen Prozessorschaltungen ausführt. Bezugnahmen auf Mehrprozessorschaltungen umfassen Mehrprozessorschaltungen auf diskreten Chips, Mehrprozessorschaltungen auf einem einzigen Chip, mehrere Kerne einer Einzelprozessorschaltung, mehrere Threads einer einzigen Prozessorschaltung oder eine Kombination der oben genannten. Der Begriff gemeinsam genutzte Speicherschaltung umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die einen Teil oder allen Code von mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicherschaltung umfasst eine Speicherschaltung, die einen Teil oder allen Code von einem oder von mehreren Modulen zusammen mit zusätzlichen Speichern speichert.
Der Begriff Speicherschaltung kann eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium sein. Der Begriff computerlesbares Medium, wie er hierin verwendet wird, umfasst keine transitorischen elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten (wie auf einer Trägerwelle); der Begriff computerlesbares Medium kann daher als Gegenstand und nicht transitorisch betrachtet werden. Nicht-einschränkende Beispiele für ein nicht transitorisches, konkretes computerlesbares Medium umfassen nichtflüchtige Speicherschaltungen (wie eine Flash-Speicherschaltung, eine löschbare programmierbare Festwertspeicherschaltung oder eine maskierte Festwertspeicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (wie eine statischen Direktzugriffsspeicherschaltung und eine dynamische Direktzugriffsspeicherschaltung), magnetische Speichermedien (wie analoges oder digitales Magnetband oder Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (wie eine CD, eine DVD oder eine Blue-Ray-Disk).
Die Vorrichtungen und Verfahren, die in dieser Anmeldung beschrieben sind, können teilweise oder vollständig durch einen Spezialcomputer implementiert sein, der dadurch erzeugt wird, dass ein Allzweckcomputer so konfiguriert wird, dass er eine oder mehrere bestimmte Funktionen, die als Computerprogramme vorgesehen sind, ausführt. Die oben beschriebenen Funktionsblöcke und Flussdiagrammelemente dienen als Softwarespezifikationen, die durch die Routinearbeit von einem Fachmann oder Programmierer in die Computer-Programme übersetzt werden können.
Die Computerprogramme enthalten durch einen Prozessor ausführbare Anweisungen, die in wenigstens einem nichtflüchtigen konkreten computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können außerdem gespeicherte Daten enthalten und/oder sich auf sie stützen. Die Computerprogramme können ein Basic-Input/Output-System (RIOS), das mit der Hardware des Spezialcomputers interagiert, Gerätetreiber, die mit besonderen Vorrichtungen des Spezialcomputers interagieren, ein oder mehrere Betriebssysteme, Benutzeranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen, etc. aufweisen.
Die Computerprogramme können umfassen: (i) Beschreibungstext für das Parsen, wie HTML (Hypertext Markup Language) oder XML (Extensible Markup Language), (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der von Sourcecode durch einen Compiler erzeugt ist; (iv) Sourcecode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Sourcecode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-time-Kompiler, etc. Nur beispielhaft kann der Source-Code unter Verwendung von Syntax aus Sprachen geschrieben sein, die umfassen: C, C++, C#, Objective C, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java^®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript^®, HTML5, Ada, ASP (active server pages), PHP, Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash^®, Visual Basic^®, Lua und Python^®.
Keines der Elemente, die in den Ansprüchen erwähnt sind, sollen ein Mittel-plus-Funktions-Element im Sinne von 35 USC §112 (f) sein, sofern ein Element nicht ausdrücklich unter Verwendung des Wortes ”Mittel zum” oder im Falle eines Verfahrensanspruchs mit den Formulierungen ”Betrieb zum” oder ”Schritt für” bezeichnet sind.

Claims

System, umfassend: ein Rußmodul, das derart konfiguriert ist, einen gegenwärtigen Betrag an Rußmasse in einem Partikelfilter einer Benzinkraftmaschine zu bestimmen, wobei der Partikelfilter stromabwärts der Benzinkraftmaschine angeordnet ist und ein Abgas von der Benzinkraftmaschine aufnimmt; ein Koordinatormodul, das derart konfiguriert ist, ein Einschaltsignal, ein Drehmomentreservesignal und ein Äquivalenzverhältnis zu erzeugen; ein Regenerationsmodul, das derart konfiguriert ist, basierend auf dem gegenwärtigen Betrag an Rußmasse und dem Einschaltsignal ein Regenerationssignal zu erzeugen, um den Partikelfilter zu regenerieren; und eine Mehrzahl von Aktormodulen, die derart konfiguriert sind, basierend auf dem Regenerationssignal, dem Drehmomentreservesignal und dem Äquivalenzverhältnis (i) Zündfunken der Benzinkraftmaschine nach spät zu verstellen und (ii) einen Betrag an Luftströmung zu dem Partikelfilter zu erhöhen, wobei die Mehrzahl von Aktoren derart konfiguriert ist, einen selben Drehmomentbetrag aus der Benzinkraftmaschine heraus während der Regeneration des Partikelfilters beizubehalten, wie von der Benzinkraftmaschine vor der Regeneration des Partikelfilters ausgegeben wird.
System nach Anspruch 1, ferner mit einem Statusmodul, das derart konfiguriert ist, um (i) einen idealen Rußkapazitätswert und (ii) einen Strömungswiderstandswert basierend auf (a) einer Temperatur des Partikelfilters, (b) einer Drehzahl der Benzinkraftmaschine und (c) einer Druckdifferenz über dem Partikelfilter zu erzeugen, wobei: das Rußmodul derart konfiguriert ist, den gegenwärtigen Betrag an Rußmasse basierend auf einem idealen Rußkapazitätswert und dem Strömungswiderstandswert zu bestimmen; das Statusmodul derart konfiguriert ist, den Strömungswiderstandswert basierend auf einem barometrischen Druck zu erzeugen; und das Rußmodul derart konfiguriert ist, den gegenwärtigen Betrag an Rußmasse basierend auf dem barometrischen Druck zu bestimmen.
System nach Anspruch 1, wobei das Statusmodul derart konfiguriert ist (i) einen idealen Rußkapazitätswert und (ii) einen Strömungswiderstandswert basierend auf (a) einer Temperatur des Partikelfilters, (b) einer Drehzahl der Benzinkraftmaschine und (c) einer Druckdifferenz über den Partikelfilter zu erzeugen, wobei: das Rußmodul derart konfiguriert ist, einen Rußprozentsatz basierend auf der gegenwärtigen Rußmenge zu bestimmen; das Regenerationsmodul derart konfiguriert ist, das Regenerationssignal basierend auf dem Rußprozentsatz zu erzeugen; und das Rußmodul derart konfiguriert ist, um (i) die gegenwärtige Menge an Rußmasse basierend auf dem idealen Rußkapazitätswert und dem Strömungswiderstandswert und (ii) den Rußprozentsatz basierend auf dem idealen Rußkapazitätswert zu bestimmen.
System nach Anspruch 1, wobei: das Koordinatormodul derart konfiguriert ist, das Einschaltsignal, das Drehmomentreservesignal und das Äquivalenzverhältnis basierend auf einer Mehrzahl von Parametern zu erzeugen; und die Mehrzahl von Parametern eine Drehzahl der Benzinkraftmaschine, eine Temperatur des Partikelfilters, eine Temperatur eines Katalysators, eine Temperatur der Benzinkraftmaschine und einer Menge an Luft pro Zylinder der Benzinkraftmaschine umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei: das Koordinatormodul derart konfiguriert ist, während der Regeneration des Partikelfilters eine Nockenwellenphasenstellerposition einzustellen oder in einem Mehrfachkraftstoffeinspritzmodus zu arbeiten; und der Mehrfachkraftstoffeinspritzmodus ein Einspritzen mehrerer Pulse von Kraftstoff in einen Zylinder der Benzinkraftmaschine während eines Verbrennungszyklus der Benzinkraftmaschine umfasst.
System nach Anspruch 1, ferner mit einem Einschaltmodul, das derart konfiguriert ist, eine Temperatur des in den Partikelfilter eintretenden Abgases mit einer vorbestimmten Schwelle zu vergleichen und das Einschaltsignal basierend auf dem Vergleich zu erzeugen, wobei: das Koordinatormodul derart konfiguriert ist, um basierend auf dem Vergleich das Äquivalenzverhältnis zu erzeugen, das überstöchiometrisch ist; und die Mehrzahl von Aktormodulen konfiguriert ist, um: die Kraftmaschine bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf Grundlage dessen zu betreiben, ob das Äquivalenzverhältnis erzeugt ist, und auf Grundlage des Regenerationssignals und des Äquivalenzverhältnisses den Betrag an Luftströmung zu dem Partikelfilter anzuheben.
System nach Anspruch 6, ferner mit einem Schwellenmodul, das derart konfiguriert ist, die Temperatur des Partikelfilters mit einer zweiten vorbestimmten Schwelle zu vergleichen, wobei: das Koordinatormodul derart konfiguriert ist, ein zweites Einschaltsignal und das Drehmomentreservesignal zu erzeugen; das Regenerationsmodul derart konfiguriert ist, um basierend auf dem gegenwärtigen Betrag an Rußmasse und dem zweiten Einschaltsignal das Regenerationssignal zu erzeugen, um den Partikelfilter zu regenerieren; basierend auf dem Regenerationssignal und dem Äquivalenzverhältnis (i) Zündfunken der Benzinkraftmaschine nach spät zu verstellen und (ii) den Betrag an Luftströmung zu dem Partikelfilter anzuheben; und das Koordinatormodul derart konfiguriert ist, das Drehmomentreservesignal basierend auf dem Vergleich der Temperatur des Partikelfilters mit der zweiten vorbestimmten Schwelle zu erzeugen.
System nach Anspruch 6, wobei: das Koordinatormodul derart konfiguriert ist, das Äquivalenzverhältnis zu erzeugen, wenn die Temperatur des Partikelfilters größer als die vorbestimmte Schwelle ist; und das Koordinatormodul derart konfiguriert ist, von der Erzeugung des Äquivalenzverhältnisses abzusehen, wenn die Temperatur des Partikelfilters kleiner als oder gleich der vorbestimmten Schwelle ist.
System nach Anspruch 6, ferner umfassend: ein Zündzeitpunktmodul, das derart konfiguriert ist, einen Zündwinkel basierend auf einer Drehzahl der Benzinkraftmaschine und einem Betrag an Luft pro Zylinder der Benzinkraftmaschine zu bestimmen; ein Drehmomentbestimmungsmodul, das derart konfiguriert ist, einen Betrag an Drehmoment basierend auf dem Zündwinkel zu bestimmen; ein Drehmomentreservemodul, das derart konfiguriert ist, eine Drehmomentreserve basierend auf dem Drehmomentbetrag zu bestimmen; wobei das Koordinatormodul derart konfiguriert ist, das Drehmomentreservesignal zu erzeugen, um die Drehmomentreserve anzugeben, und wobei die Mehrzahl von Aktormodulen derart konfiguriert ist, die Benzinkraftmaschine basierend auf dem Drehmomentreservesignal mager zu betreiben; und ein Modul für nicht reguliertes Drehmoment, das derart konfiguriert ist, einen Wert für nicht reguliertes Drehmoment zu bestimmen, wobei das Drehmomentreservemodul derart konfiguriert ist, die Drehmomentreserve basierend auf dem nicht regulierten Drehmoment zu bestimmen.
System nach Anspruch 1, ferner mit einem Einschaltmodul, das derart konfiguriert ist, eine Temperatur des in den Partikelfilter eintretenden Abgases mit einer vorbestimmten Schwelle zu vergleichen und das Einschaltsignal basierend auf dem Vergleich zu erzeugen, wobei: das Koordinatormodul derart konfiguriert ist, basierend auf dem Vergleich das Drehmomentreservesignal basierend auf einer Temperatur des Partikelfilters zu erzeugen; das Koordinatormodul derart konfiguriert ist, um (i) das Drehmomentreservesignal zu erzeugen, falls die Temperatur des Partikelfilters kleiner als die vorbestimmte Schwelle ist, und (ii) von der Erzeugung des Drehmomentreservesignals abzusehen, falls die Temperatur des Partikelfilters größer als oder gleich der vorbestimmten Schwelle ist; und das Regenerationsmodul derart konfiguriert ist, um basierend auf dem gegenwärtigen Betrag an Rußmasse das Regenerationssignal zu erzeugen, um den Partikelfilter zu regenerieren.