DE102015119416A1

DE102015119416A1 - Verfahren und System für Gaspartikelfilter

Info

Publication number: DE102015119416A1
Application number: DE102015119416.3A
Authority: DE
Inventors: Douglas Raymond Martin; Michiel J. Van Nieuwstadt
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2016-05-19
Also published as: RU2015147880A; RU2015147880A3; CN105604650B; RU2710639C2; US9909473B2; US20160138447A1; CN105604650A

Abstract

Verfahren und Systeme zum Diagnostizieren eines Partikelfilters, der in einem Abgaskanal eines Kraftmaschinenzylinders angeordnet ist. In einem Beispiel kann ein Verfahren ein Leiten von Abgas aus einem ersten Zylinder durch einen ersten Partikelfilter in einem ersten Kanal und ein Leiten von Abgas aus einem zweiten Zylinder durch einen zweiten Partikelfilter in einem zweiten Kanal umfassen. Das Verfahren kann ferner ein Anpassen des Kraftmaschinenbetriebs als Antwort auf eine Partikelfilterverschlechterung umfassen, wobei die Partikelfilterverschlechterung basierend auf einer Abgasdruckpulsationszeitvorgabe relativ zu Verbrennungsereignissen zwischen einer Verschlechterung des ersten und des zweiten Partikelfilters unterscheidet.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren und Systeme zum Steuern einer Fahrzeugkraftmaschine, um selektiv einen Gaspartikelfilter zu regenerieren.
Hintergrund/Zusammenfassung
Emissionsnachbehandlungsvorrichtungen werden verwendet, um Partikelstoffe aus dem Abgas von Brennkraftmaschinen zu sammeln. Insbesondere können die Emissionsbehandlungsvorrichtungen Partikelfilter, Oxidationskatalysatoren und Stickoxid-Katalysatoren (NOx-Katalysatoren) umfassen. Bei Partikelfiltern besteht ein Problem darin, dass die Partikel, die im Wesentlichen aus Kohlenstoffpartikeln bestehen, dazu neigen, die Filter zu verstopfen, was den Abgasstrom einschränkt. Um den Filter regelmäßig zu regenerieren oder von Partikeln zu reinigen, werden bekanntermaßen Maßnahmen ergriffen, die zu einer Erhöhung der Abgastemperatur über einen vorbestimmten Pegel (beispielsweise über 600 °C) führen, um die in dem Filter angesammelten Kohlenstoffpartikel zu verbrennen.
Ein Verfahren, das verwendet wird, um die Abgastemperatur zu erhöhen, kann ein Steuern eines Drosselventils in dem Einlasskrümmer der Kraftmaschine beinhalten. Insbesondere kann durch Drosseln/Schließen des Drosselventils die Abgastemperatur für alle Zylinder erhöht werden, was zu Lasten der Kraftstoffwirtschaftlichkeit geht. Gaspartikelfilter, auf die derartige Regenerationsverfahren abzielen, können einer Turbine vorgeschaltet und einem Abgaskrümmer nachgeschaltet angeordnet sein. Ein beispielhafter Ansatz wird von Winsor u. a. im U.S. Pat. US 20090077954 gezeigt. Der dort beschriebene nicht-katalysierte Partikelfilter empfängt Abgas mit Temperaturen, die hoch genug sind, nach einem Verbrennungsereignis mit einem Überschuss an Luft, um den Filter zu regenerieren.
Jedoch haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung mögliche Probleme mit derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel ordnen diese Systeme den Partikelfilter vor dem Abgaskrümmer an und verwenden als Ergebnis gesteigerte Kraftmaschinenanpassungen zum Erhöhen der Abgastemperaturen und verursachen insgesamt eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs. Als ein zweites Beispiel liefert die Verwendung eines einzelnen, großen Partikelfilters ein Kraftmaschinensystem mit wenigen Diagnosefähigkeiten. Wenn sich eine einzelne Zylindereinspritzung verschlechtert hat, kann ein System mit einem einzelnen, großen Partikelfilter die Verschlechterung nicht bestimmen, weil das Abgas eines Zylinders minimale Auswirkungen auf den Partikelfilter hat, der das Abgas aus einer Vielzahl von Zylindern erhält.
In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch Leiten von Abgas aus einem ersten Zylinder durch einen ersten Partikelfilter in einem ersten Kanal, Leiten von Abgas aus einem zweiten Zylinder durch einen zweiten Partikelfilter in einem zweiten Kanal und Anpassen des Kraftmaschinenbetriebs als Antwort auf eine Partikelfilterverschlechterung, wobei die Partikelfilterverschlechterung basierend auf einer Druckpulsationzeitvorgabe relativ zu Verbrennungsereignissen zwischen einer Verschlechterung des ersten und des zweiten Partikelfilters unterscheidet. Ein Kraftmaschinencontroller kann eine hohe Partikelstoffbelastung in einem Partikelfilter oder einen undichten/fehlenden Partikelfilter in dem Abgaskanal eines einzelnen Kraftmaschinenzylinders basierend auf einem Vergleich einer gemessenen Abgasdruckamplitude mit einem Schwellenwert detektieren. Auf diese Weise kann jeder einzelne Partikelfilter unabhängig in Bezug auf die Partikelstoffbelastung bewertet werden und ein verschmutzter Partikelfilter kann unabhängig durch Anpassen des Betriebs des Kraftmaschinenzylinders entsprechend diesem verschmutzten Partikelfilter regeneriert werden. Die Erfinder haben auch erkannt, dass eine unabhängige Partikelfilterverschmutzung eine verschmutzte oder anderweitig verschlechterte Kraftstoffeinspritzvorrichtung anzeigen kann. Zum Beispiel kann ein einzelner Partikelfilter mit einer Partikelstoffbelastung, die höher als erwartet oder durchschnittlich ist, anzeigen, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung für den zugeordneten Zylinder ein abweichendes Spritzmuster aufweist (z. B. durch Materialansammlung bei der Einspritzdüse), was eine unvollständige Verbrennung verursacht oder auf andere Weise zu einer hohen Partikelstoffemission aus dem Zylinder führt. Durch Erhöhen der Zylindertemperatur zum Regenerieren des Partikelfilters, wie oben beschrieben, kann die Materialansammlung bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zudem verringert werden, um die Gesamtpartikelstoffemission aus dem Zylinder zu reduzieren. Ferner haben die Erfinder erkannt, dass ein Anordnen der einzelnen Partikelfilter in Abgaskanälen ermöglicht, dass eine Partikelfilterung in solchen Filtern relativ zu Filtern, die weiter nachgelagert angeordnet sind, gesteigert wird, da mehr Wärme in dem Abgaskanal vorhanden ist als in anderen nachgelagerten Bereichen, in denen Partikelfilter in anderen Fahrzeuganordnungen angeordnet sein können.
Es versteht sich, dass die obige Zusammenfassung dazu vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten bereitzustellen, die in der genauen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, hauptsächliche oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche, die der ausführlichen Beschreibung folgen, definiert ist, zu identifizieren.
Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche Nachteile, die oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angeführt sind, beheben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen beispielhaften Zylinder einer Kraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenlegung.
2 zeigt ein Beispiel einer Kraftmaschine mit einem einzelnen Partikelfilter in jedem der Zylinderabgaskanäle.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene, das ein Verfahren zur Diagnostik einer hohen Partikelstoffbelastung in einem Abgaskanal-Partikelfilter ausführlich beschreibt.
4A und 4B zeigen Ablaufdiagramme, die ein Verfahren zum Berechnen von Druckschwellen und zum Vergleichen eines gemessenen Druckwertes mit einer Druckschwelle, um einen verschlechterten Partikelfilter zu diagnostizieren, darstellen.
5A–C zeigen Diagramme, die verschiedene Drucksensoramplituden jeweils für eine Kraftmaschine mit einem Standard-Gaspartikelfilter, einem verschlechterten Partikelfilter oder einem undichten/fehlenden Partikelfilter darstellen.
Genaue Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf eine Partikelfilterregeneration und eine Einspritzungsdiagnose. In herkömmlichen Kraftmaschinensystemen sind Benzin-Partikelfilter einem Katalysator nachgeschaltet angeordnet und werden mittels Kraftmaschinenanpassungen zum Erwärmen von Abgas regeneriert. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung stellen einzelne Partikelfilter bereit, die jeweils in einem von mehreren Abgaskanälen angeordnet sind, die die Kraftmaschinenzylinder mit einem Abgaskrümmer koppeln. Da jeder Abgaskanal mit einem der Zylinder der Kraftmaschine verbunden ist, kann das Leistungsvermögen der einzelnen Partikelfilter innerhalb der Abgaskanäle analysiert werden, um eine hohe Partikelstoffbelastung, die durch einen einzelnen Zylinder verursacht wird, und/oder eine abweichende Kraftstoffeinspritzung für einen einzelnen Zylinder zu diagnostizieren.
Unter Bezugnahme auf die Figuren zeigt 1 eine beispielhafte Ausführungsform einer Brennkammer oder eines Zylinders der Brennkraftmaschine 111. Die Kraftmaschine 111 kann Steuerparameter von einem Steuersystem, das den Controller 121 umfasst, und Eingaben von einem Fahrzeugführer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 empfangen. In diesem Beispiel umfasst eine Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalstellungssignals PP. Der Zylinder (hier auch "Brennkammer") 141 der Kraftmaschine 111 kann Brennkammerwände 136 umfassen, innerhalb derer ein Kolben 138 angeordnet ist, und wird von einem Zylinderkopf 152 bedeckt. Der Zylinderkopf 152 kann mit dem Kopf anderer Zylinder zusammenhängend sein (nicht dargestellt). Ein Kühlmantel (nicht gezeigt) kann in dem Zylinderkopf 152 und/oder innerhalb der Brennkammerwände 136 angeordnet sein. Der Kolben 138 kann mit einer Kurbelwelle 140 so gekoppelt sein, dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann mit mindestens einem Antriebsrad des Personenkraftwagens über ein Übersetzungssystem gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Startvorgang der Kraftmaschine 111 zu ermöglichen.
Es sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen der mindestens eine Zylinderkopf mit einem integrierten Kühlmantel ausgestattet ist. Insbesondere sind aufgeladene Brennkraftmaschinen thermisch hoch belastet, wodurch hohe Anforderungen an die Kühlanordnung gestellt werden.
Es ist möglich, dass die Kühlanordnung die Form einer luftartigen Kühlanordnung oder einer flüssigkeitsartigen Kühlanordnung annimmt. Es ist jedoch möglich, größere Mengen an Wärme mit einer flüssigkeitsartigen Kühlanordnung abzuführen als unter Verwendung einer luftartigen Kühlanordnung.
Eine Flüssigkeitskühlung erfordert, dass der Zylinderkopf oder der Zylinderblock mit einem integrierten Kühlmantel ausgestattet ist, das heißt, dass die Anordnung der Kühlkanäle, die das Kühlmittel führen, durch den Zylinderkopf oder den Zylinderblock verläuft. Die Wärme wird an das Kühlmittel bereits im Inneren des Bauteils abgeführt. Das Kühlmittel wird mittels einer Pumpe (nicht gezeigt) eingespeist, die in dem Kühlkreislauf angeordnet ist, so dass das Kühlmittel in dem Kühlmantel zirkuliert. Die Wärme, die an das Kühlmittel abgeführt wird, wird auf diese Weise aus dem Inneren des Kopfs oder Blocks abgeführt und in einen Wärmetauscher (nicht gezeigt) wieder aus dem Kühlmittel extrahiert.
Der Zylinder 141 kann Einlassluft durch Einlässe in dem Zylinderkopf 152 über eine Reihe von Einlassluftdurchgängen 142, 144, und 146 empfangen. Der Einlassluftdurchgang 146 kann mit anderen Zylindern der Kraftmaschine 111 neben dem Zylinder 141 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Einlassdurchgänge eine Ladevorrichtung wie einen Turbolader oder einen Auflader enthalten. Zum Beispiel zeigt 1 die Kraftmaschine 111, die mit einem Turbolader ausgebildet ist, der einen Kompressor 174, der zwischen den Einlassdurchgängen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang des Abgasdurchgangs 148 angeordnet ist, umfasst. Der Kompressor 174 kann wenigstens teilweise von der Abgasturbine 176 über eine Welle 180 angetrieben werden, wobei die Ladevorrichtung als Turbolader ausgebildet ist. In anderen Beispielen jedoch, in denen die Kraftmaschine 111 mit einem Auflader versehen ist, kann die Abgasturbine 176 gegebenenfalls entfallen, wobei der Kompressor 174 durch eine mechanische Eingabe von einem Motor oder der Kraftmaschine angetrieben werden kann. Eine Drossel 20, die eine Drosselplatte 164 umfasst, kann entlang eines Einlassdurchgangs der Kraftmaschine zum Variieren der Durchflussrate und/oder des Drucks der Einlassluft, die in die Zylinder der Kraftmaschine geliefert wird, vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Drossel 20 dem Kompressor 174 nachgeschaltet angeordnet sein, wie in 1 gezeigt ist, oder alternativ dem Kompressor 174 vorgeschaltet vorgesehen sein.
Es sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine von Vorteil, bei denen die Brennkraftmaschine eine nicht aufgeladene Kraftmaschine ist.
Insbesondere sind jedoch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen eine Aufladevorrichtung vorgesehen ist. Die Abgase in den Zylindern einer aufgeladenen Brennkraftmaschine haben während des Betriebs der Brennkraftmaschinen wesentlich höhere Drücke, wodurch dynamische Wellenphänomene im Abgasabführungssystem während des Ladungswechsels, insbesondere beim Vorauslassstoß, wesentlich stärker ausgeprägt sind.
Dementsprechend ist das Problem der gegenseitigen Beeinflussung der Zylinder während des Ladungswechsels im Fall von aufgeladenen Brennkraftmaschinen von noch größerer Bedeutung.
Es sind insbesondere Ausführungsformen von Brennkraftmaschinen von Vorteil, bei denen mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine Turbine umfasst, die in dem Abgasabführungssystem angeordnet ist.
Die Vorteile eines Abgasturboladers beispielsweise im Verhältnis zu einem mechanischen Lader sind, dass keine mechanische Verbindung zum Übertragen von Kraft zwischen dem Lader und der Brennkraftmaschine besteht oder erforderlich ist.
Während eine mechanische Ladung die für den Antrieb erforderliche Energie vollständig aus der Brennkraftmaschine bezieht, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase. Die an die Turbine durch den Abgasstrom übertragene Energie wird zum Antrieb eines Kompressors genutzt, der die ihm zugeführte Ladeluft liefert und komprimiert, wodurch die Aufladung der Zylinder erreicht wird. Eine Ladeluft-Kühlanordnung kann vorgesehen sein, mit deren Hilfe die komprimierte Verbrennungsluft gekühlt wird, bevor sie in die Zylinder eintritt.
Die Aufladung dient in erster Linie dazu, die Leistung der Brennkraftmaschine zu erhöhen. Die Aufladung ist jedoch auch ein geeignetes Mittel zur Verschiebung des Lastkollektivs bei gleichen Fahrzeugrandbedingungen zu höheren Belastungen, wodurch der spezifische Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann.
Es sind insbesondere Ausführungsformen der Brennkraftmaschine von Vorteil, bei denen zwei Abgasturbolader vorgesehen sind, die zwei Turbinen umfassen, die in dem Abgasabführungssystem angeordnet sind.
Wenn ein Abgasturbolader vorgesehen ist, wird häufig dann ein Drehmomentabfall beobachtet, wenn eine bestimmte Kraftmaschinendrehzahl unterschritten wird. Der Drehmomentabfall ist verständlich, wenn man berücksichtigt, dass das Ladedruckverhältnis von dem Turbinendruckverhältnis abhängig ist. Wenn beispielsweise die Drehzahl verringert wird, führt dies zu einem geringeren Abgasmassenstrom und somit zu einem geringeren Turbinendruckverhältnis. Dies hat zur Folge, dass in Richtung niedrigerer Drehzahlen auch das Ladedruckverhältnis abnimmt, was einem Drehmomentabfall entspricht.
Dabei ist es grundsätzlich möglich, dass dem Abfall des Ladedrucks mittels einer Verringerung der Größe des Turbinenquerschnitts und der damit verbundenen Erhöhung des Turbinendruckverhältnisses entgegengewirkt wird, was jedoch zu Nachteilen bei hohen Drehzahlen führt.
Es wird daher oft angestrebt, die Drehmomentkennlinie einer aufgeladenen Brennkraftmaschine durch die Verwendung von mehr als einem Abgasturbolader, d. h. mittels mehrerer Turbolader, die parallel oder in Reihe angeordnet sind, d. h. mittels mehrerer Turbinen, die parallel oder in Reihe angeordnet sind, zu erhöhen.
Wenn zwei Abgasturbolader vorgesehen sind, sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine von Vorteil, bei denen die zwei Turbinen in der Gesamtabgasleitung in Reihe angeordnet sind.
Durch Schalten zweier Abgasturbolader, von denen ein Abgasturbolader als Hochdruckstufe dient und ein Abgasturbolader als Niederdruckstufe dient, in Reihe kann das Kompressorkennfeld in vorteilhafter Weise erweitert werden, und zwar sowohl in Richtung kleinerer Kompressorströme als auch in Richtung größerer Kompressorströme.
Insbesondere ist es bei dem Abgasturbolader, der als Hochdruckstufe dient, möglich, dass die Pumpgrenze in Richtung kleinerer Kompressorströme verschoben wird, wodurch hohe Ladedruckverhältnisse sogar mit kleinen Kompressorströmen erhalten werden können, was die Drehmomentcharakteristik im unteren Teillastbereich erhöht. Dies wird durch die Gestaltung der Hochdruckturbine für kleine Abgasmassenströme und durch Bereitstellen einer Umgehungsleitung, durch die bei zunehmendem Abgasmassenstrom eine zunehmende Menge an Abgas an der Hochdruckturbine vorbei geleitet wird, erreicht. Zu diesem Zweck zweigt die Umgehungsleitung von dem Abgassystem vor der Hochdruckturbine ab und öffnet sich hinter der Turbine wieder dem Abgassystem, wobei ein Absperrelement in der Umgehungsleitung angeordnet ist, um den Abgasstrom zu steuern, der an der Hochdruckturbine vorbei geleitet wird.
Das Antwortverhalten einer Brennkraftmaschine, die auf diese Weise aufgeladen ist, ist insbesondere im Teillastbereich im Verhältnis zu einer ähnlichen Brennkraftmaschine mit einstufiger Aufladung erheblich erhöht. Als Grund dafür kann die Tatsache angesehen werden, dass die relativ kleine Hochdruckstufe weniger inert ist als ein relativ großer Abgasturbolader, der für eine einstufige Aufladung verwendet wird, da der Rotor eines Abgasturboladers mit kleineren Abmessungen schneller beschleunigen und abbremsen kann.
Die Turbine des mindestens einen Abgasturboladers kann mit einer variablen Turbinengeometrie ausgestattet sein, was eine umfassendere Adaptierung an den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine durch Anpassung der Turbinengeometrie oder des wirksamen Turbinenquerschnitts ermöglicht. Hierbei werden die verstellbaren Leitschaufeln zum Beeinflussen der Strömungsrichtung im Einlassbereich der Turbine angeordnet. Im Gegensatz zu den Rotorschaufeln des rotierenden Rotors drehen sich die Leitschaufeln nicht mit der Welle der Turbine.
Wenn die Turbine eine feste, unveränderliche Geometrie aufweist, sind die Leitschaufeln im Einlassbereich so angeordnet, dass sie stationär aber auch völlig unbeweglich, also starr befestigt, sind. Im Gegensatz dazu sind in dem Fall einer variablen Geometrie die Leitschaufeln normalerweise auch so angeordnet, dass sie stationär sind, aber nicht so, dass sie vollständig unbeweglich sind, sondern um ihre Achse drehbar sind, so dass die Strömung, die sich den Rotorschaufeln nähert, beeinflusst werden kann.
Der Abgasdurchgang 148 kann Abgase aus anderen Zylindern der Kraftmaschine 111 neben dem Zylinder 141 über einen Abgaskanal, wie er in 2 gezeigt ist, empfangen. Es ist gezeigt, dass der Abgassensor 128 mit dem Abgasdurchgang 148 der Emissionssteuervorrichtung 178 vorgeschaltet gekoppelt ist. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe des Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ausgewählt werden, wie beispielsweise einem linearen Sauerstoffsensor oder UEGO (Universal- oder Breitband-Abgassauerstoff), einem Zweizustandssauerstoffsensor oder EGO (wie dargestellt), einem HEGO (beheizten EGO), einem NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Emissionssteuervorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), ein NOx-Filter, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder eine Kombination davon sein.
Brennkraftmaschinen sind mit verschiedenen Abgasnachbehandlungssystemen ausgestattet, um die Schadstoffemissionen zu reduzieren. Für die Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und von Kohlenmonoxid kann ein Oxidationskatalysator in dem Abgassystem vorgesehen sein. In Kraftmaschinen mit Fremdzündung werden katalytische Reaktoren, insbesondere Drei-Wege-Katalysatoren, eingesetzt, mit denen Stickoxide mittels der nicht oxidierten Abgaskomponenten, insbesondere des Kohlenmonoxids und der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, reduziert werden, wobei die Abgaskomponenten gleichzeitig oxidiert werden. Bei Brennkraftmaschinen, die mit Luftüberschuss betrieben werden, also beispielsweise Kraftmaschinen mit Fremdzündung, die in dem Magerbetrieb arbeiten, aber insbesondere direkteinspritzenden Dieselkraftmaschinen oder auch direkteinspritzenden Kraftmaschinen mit Fremdzündung, können die im Abgas enthaltenen Stickoxide prinzipiell aufgrund des Mangels an Reduktionsmittel nicht reduziert werden. Um die Stickoxide zu reduzieren, werden SCR-Katalysatoren eingesetzt, bei denen absichtlich ein Reduktionsmittel in das Abgas eingeleitet wird, um die Stickoxide selektiv zu reduzieren. Es ist auch möglich, die Stickoxidemissionen durch sogenannte Stickoxid-Speicherkatalysatoren, die auch als LNT bezeichnet werden, zu reduzieren. Hierbei werden die Stickoxide während des Magerbetriebs der Brennkraftmaschine zunächst absorbiert, d. h. in dem Katalysator gesammelt und gespeichert, bevor sie während einer Regenerationsphase beispielsweise mittels des unterstöchiometrischen Betriebs (λ < 1) der Brennkraftmaschine mit einem Sauerstoffmangel reduziert werden. Um die Emissionen von Rußpartikeln zu minimieren, werden so genannte regenerative Partikelfilter eingesetzt, die die Rußpartikel aus dem Abgas herausfiltern und speichern. Die Partikel werden in Abständen während des Verlaufs der Regeneration des Filters verbrannt.
Bei der Brennkraftmaschine gemäß der Offenbarung sind Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen mindestens ein Abgasnachbehandlungssystem in dem Abgasabführungssystem vorgesehen ist.
Verschiedene Möglichkeiten zur Abgasnachbehandlung ergeben sich gemäß verschiedenen Ausführungsformen des Abgaskrümmers und/oder des Abgasabführungssystems.
Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere Temperatursensoren (nicht dargestellt), die sich in dem Abgasdurchgang 148 befinden, gemessen werden. Alternativ dazu kann die Abgastemperatur auf Basis von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen wie Drehzahl, Belastung, Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR), Zündverzögerung usw. abgeleitet werden. Ferner kann die Abgastemperatur durch einen oder mehrere Abgassensoren 128 berechnet werden. Es versteht sich, dass die Abgastemperatur alternativ durch irgendeine Kombination von hier aufgeführten Temperaturschätzverfahren geschätzt werden kann.
Jeder Zylinder der Kraftmaschine 111 kann eines oder mehrere Einlassventile und eines oder mehrere Auslassventile umfassen. Beispielsweise ist gezeigt, dass der Zylinder 141 mindestens ein Einlasstellerventil 150 und mindestens ein Auslasstellerventil 156, die sich an einem oberen Bereich des Zylinders 141 befinden, umfasst. In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 111 einschließlich Zylinder 141 mindestens zwei Einlasstellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile umfassen, die in einem oberen Bereich des Zylinders angeordnet sind.
Das Einlassventil 150 kann durch den Controller 121 durch Nockenbetätigung mittels eines Nockenbetätigungssystems 151 gesteuert werden. In ähnlicher Weise kann das Auslassventil 156 durch den Controller 121 mittels eines Nockenbetätigungssystems 153 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 können jeweils einen oder mehrere Nocken umfassen und können ein oder mehrere Systeme mit einer Nockenprofilumschaltung (CPS), einer variablen Nockenzeitvorgabe (VCT), einer variablen Ventilzeitvorgabe (VVT) und/oder einem variablen Ventilhub (VVL) einsetzen, die durch den Controller 121 betrieben werden können, um die Ventilbetätigung zu variieren. Der Betrieb des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 kann jeweils durch Ventilstellungssensoren (nicht gezeigt) und/oder Nockenwellenstellungssensoren 155 und 157 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen kann das Einlass- und/oder das Auslassventil durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Beispielsweise kann der Zylinder 141 alternativ ein Einlassventil, das mittels elektrischer Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das mittels Nockenbetätigung einschließlich CPS- und/oder VCT-Systemen gesteuert wird, umfassen. In noch anderen Ausführungsformen können das Einlass- und das Auslassventil durch einen gemeinsamen Ventilaktor oder ein gemeinsames Ventilbetätigungssystem oder einen Aktor oder ein Betätigungssystem mit variabler Ventilzeitvorgabe gesteuert werden. Eine Nockenzeitvorgabe kann (durch Vorrücken oder Verzögern des VCT-Systems) eine Kraftmaschinenverdünnung in Abstimmung mit einem EGR-Durchfluss anpassen, wodurch EGR-Übergänge verringert werden und das Kraftmaschinenleistungsvermögen verbessert wird (EGR steht für Abgasrückführung, engl. Exhaust Gas Recirculation).
Der Zylinder 141 kann ein Kompressionsverhältnis aufweisen, das das Verhältnis der Volumina am unteren Totpunkt und am oberen Totpunkt des Kolbens 138 ist. Herkömmlicherweise liegt das Kompressionsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Kompressionsverhältnis erhöht sein. Dies kann beispielsweise passieren, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit höherer latenter Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Kompressionsverhältnis kann auch erhöht sein, wenn eine direkte Einspritzung verwendet wird, und zwar wegen ihrer Wirkung auf das Kraftmaschinenklopfen.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 111 eine Zündkerze 192 zum Einleiten der Verbrennung umfassen. Ein Zündsystem 190 kann einen Zündfunken für die Brennkammer 141 über die Zündkerze 192 als Antwort auf ein Zündvorsignal SA aus dem Controller 121 unter ausgewählten Betriebsarten bereitstellen. Jedoch kann in einigen Ausführungsformen die Zündkerze 192 entfallen, wobei etwa die Kraftmaschine 111 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzen von Kraftstoff, wie es bei manchen Dieselkraftmaschinen der Fall sein kann, einleiten.
Als nicht einschränkendes Beispiel ist der Zylinder 141 gezeigt, der eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 umfasst. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 direkt an den Zylinder 141 gekoppelt ist, um den Kraftstoff proportional zu einer Pulsbreite des Signals FPW aus dem Controller 121, das über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt dort einzuspritzen. Auf diese Weise liefert die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 was als direkte Einspritzung von Kraftstoff (nachfolgend auch als "DI" bezeichnet) in den Verbrennungszylinder 141 bekannt ist. Obwohl 1 die Einspritzvorrichtung 166 als Seiteneinspritzvorrichtung zeigt, kann sie auch über dem Kolben wie beispielsweise in der Nähe der Position der Zündkerze 192 angeordnet sein. Kraftstoff kann der Einspritzvorrichtung 166 aus einem Hochdruckkraftstoffsystem 80 geliefert werden, das Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und eine Kraftstoffleiste umfasst. Alternativ kann der Kraftstoff von einer einstufigen Kraftstoffpumpe bei einem niedrigeren Druck geliefert werden, wobei in diesem Fall die Zeitvorgabe der direkten Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungstakts eingeschränkter sein kann als wenn ein Hochdruckkraftstoffsystem verwendet wird. Obwohl das nicht gezeigt ist, können die Kraftstofftanks ferner einen Druckgeber zum Liefern eines Signals an den Controller 121 aufweisen. Es ist ersichtlich, dass die Einspritzvorrichtung 166 in einer alternativen Ausführungsform eine Kanaleinspritzvorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff dem Zylinder 141 vorgeschaltet in den Einlasskanal sein kann. Obwohl 1 eine Kraftmaschine mit Funkenzündung zeigt, ist die vorliegende Offenbarung auch mit einer Kraftmaschine mit Kompressionszündung kompatibel.
Wie oben beschrieben zeigt 1 nur einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine. Daher kann jeder Zylinder ebenso seinen eigenen Satz an Einlass-/Auslassventilen, Einspritzvorrichtung(en), Zündkerze usw. umfassen.
Obwohl es nicht gezeigt ist, versteht es sich, dass die Kraftmaschine ferner einen oder mehrere Abgasrückzirkulationsdurchgänge zum Umleiten mindestens eines Teils des Abgases aus dem Kraftmaschinenabgas zu dem Kraftmaschineneinlass umfassen kann. Daher kann durch Rückzirkulieren von etwas Abgas eine Kraftmaschinenverdünnung beeinflusst werden, die die Kraftmaschinenleistung durch Reduzieren des Kraftmaschinenklopfens, der Spitzenzylinderverbrennungstemperaturen und -drücke, der Drosselverluste und der NOx-Emissionen erhöhen kann. Der eine oder die mehreren EGR-Durchgänge können einen LP-EGR-Durchgang umfassen, der zwischen dem Kraftmaschineneinlass vor dem Turboladerkompressor und dem Kraftmaschinenauslass hinter der Turbine eingekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, Niederdruck-EGR (LP-EGR) bereitzustellen. Der eine oder die mehreren EGR-Durchgänge können ferner einen HP-EGR-Durchgang umfassen, der zwischen dem Kraftmaschineneinlass vor dem Turboladerkompressor und dem Kraftmaschinenauslass hinter der Turbine eingekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, Hochdruck-EGR (HP-EGR) bereitzustellen. In einem Beispiel kann ein HP-EGR-Strom unter Bedingungen wie etwa dem Fehlen der Aufladung, die durch den Turbolader bereitgestellt wird, geliefert werden, während ein LP-EGR-Strom unter Bedingungen wie etwa der Anwesenheit von Turboladung und/oder dann, wenn eine Gastemperatur über einer Schwelle liegt, geliefert werden kann. Der LP-EGR-Strom durch den LP-EGR-Durchgang kann über ein LP-EGR-Ventil angepasst werden, während der HP-EGR-Strom durch den HP-EGR-Durchgang über ein HP-EGR-Ventil (nicht gezeigt) angepasst werden kann.
Der Controller 121 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem speziellen Beispiel als Nur-Lese-Speicherchip (ROM) 110 gezeigt ist, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 112, einen Dauerspeicher (KAM) 114 und einen Datenbus umfasst. Der Controller 121 kann verschiedene Signale von Sensoren, die mit der Kraftmaschine 111 gekoppelt sind, zusätzlich zu den zuvor besprochenen Signalen empfangen, einschließlich einer Messung des eingehenden Luftmassenstroms (MAF) aus einem Luftmassenstrom-Sensor 122; einer Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT) aus einem Temperatursensor 116, der mit einer Kühlhülle 118 verbunden ist; eines Zündungsprofil-Aufnahmesignals (PIP) aus einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einer anderen Art Sensor), der mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselklappenstellung (TP) aus einem Drosselklappenstellungssensor; und eines Krümmerabsolutdrucksignals (MAP) aus einem Sensor 124. Ein Kraftmaschinendrehzahlsignal RPM kann von dem Controller 121 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP aus einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe eines Unterdrucks oder Drucks in dem Einlasskrümmer bereitzustellen. Weitere Sensoren können Kraftstoffstandsensoren und Kraftstoffzusammensetzungssensoren umfassen, die mit dem einen oder den mehreren Kraftstofftanks des Kraftstoffsystems gekoppelt sind.
Das Speichermedium Nur-Lese-Speicher 110 kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die Befehle, die durch den Prozessor (CPU) 106 ausführbar sind, zum Ausführen der unten beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die erwartet werden, aber nicht speziell aufgeführt sind, darstellen.
1 bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, Sensoren und Wegen. Der Fokus dieser Offenbarung verschiebt sich nun auf 2, die sich auf eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern bezieht, wobei jeder Zylinder mit einem Abgaskanal, der einen Gaspartikelfilter (GPF) umfasst, gekoppelt ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Brennkraftmaschine 200 mit einzelnen Partikelfiltern 264A–D in Abgaskanälen 262A–D von Zylindern 248A–D der Kraftmaschine 200. Die vorliegende Anordnung der Kraftmaschine 200 ist mit vier Zylindern gezeigt. Jedoch kann eine Kraftmaschine mit einer anderen Anordnung mit mehr oder weniger Zylindern verwendet werden. Darüber hinaus kann die Kraftmaschine 200 in einigen Ausführungsformen ein Beispiel der Kraftmaschine 111 von 1 sein.
Wie in 2 gezeigt umfasst die Kraftmaschine 200 einen Kraftmaschinen-Einlasskrümmer 220 mit einem Lufteinlassdurchgangsweg 222, der zu einem Luftfilter 224 führt. Eine Gasstrom-Steuervorrichtung (z. B. eine Einlassdrossel 226) kann dem Luftfilter 224 nachgeschaltet angeordnet sein, um die Durchflussrate der Luft zu einem Kraftmaschinenblock 240 zu regulieren. Als ein Beispiel kann die Einlassdrossel 226 eine offene Drossel bei einem Gasgeben sein und eine geschlossene Drossel bei einem Gaswegnehmen sein. Die Einlassluft kann an der Drossel 226 vorbei und in einen Kompressor 227 eines Turboladers strömen. Die verdichtete Einlassluft kann durch einen Kraftmaschineneinlassweg 230 zu den Kraftmaschinenzylinder-Lufteinlassventilen 242A–D strömen. Als Beispiel können die Kraftmaschinenzylinder-Lufteinlassventile 242A–D einen Gasstrom zu den Zylindern 248A–D der Kraftmaschine auf der Grundlage einer Kraftmaschinendrehzahl, einer Kraftmaschinenlast und/oder eines AFR anpassen.
Die Abgasrückzirkulation (EGR) kann von einer EGR-Leitung 270 durch ein EGR-Einlasssteuerventil 280 in einen Kraftmaschinen-EGR-Einlassweg 232 und zu den Kraftmaschinenzylinder-EGR-Einlassventilen 244A–D führen. Wie in der vorliegenden Ausführungsform zu sehen ist, ist der Kraftmaschinen-Lufteinlassweg 230 von dem Kraftmaschinen-EGR-Einlassweg 232 getrennt und es ist nicht erlaubt, dass sich die beiden Gase mischen, bevor sie ihre jeweiligen Kraftmaschinenzylinderventile erreichen. Jedoch können sich die beiden Gase in anderen Ausführungsformen vermischen und fließen in einen einzigen Weg, der zu einem Steuerventil führt, das eine Gasmengenzufuhr in einen Kraftmaschinenzylinder regelt. Obwohl ein Hochdruck-EGR-System (HP-AGR-System) gezeigt ist (in dem beispielsweise Abgas von vor der Turbine 229 des Turboladers über die EGR-Leitung 270 zu einem Einlassweg, der dem Kompressor 227 nachgeschaltet ist, strömt), versteht es sich, dass zusätzliche oder alternative EGR-Anordnungen in der Kraftmaschine 200 enthalten sein können. Zum Beispiel kann ein LP-EGR-System (in dem beispielsweise Abgasströme aus der nachgeschalteten Turbine 229 in einen Einlassweg, der dem Kompressor 227 vorgeschaltet ist, strömen) in einigen Beispielen in der Kraftmaschine 200 enthalten sein.
Die Kraftmaschinenzylinder 248A–D, die in einem Kraftmaschinenblock 240 angeordnet sind, empfangen Kraftstoff jeweils aus den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 246A–D.
Abgaskanäle 262A–D sind jeweils an einem ersten Ende mit den Kraftmaschinenzylindern 248A–D gekoppelt und Bilden an einem zweiten Ende eine Kombination, um einen Abgaskrümmerweg 266 als Teil des Abgaskrümmers 260 zu bilden. Abgas aus dem Abgaskrümmer 260 strömt wahlweise durch die EGR-Leitung 270 und/oder die Turbine 229. Abgas, das durch die Abgasturbine 229 strömt, wird dann an eine oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen wie etwa einen Dreiwegekatalysator (TWC) 272 geliefert. In typischen Abgassystemen kann ein einziger, großer Partikelfilter dem TWC nachgeschaltet angeordnet sein. Wie in 2 kann jeder der einzelnen Partikelfilter 264A–D in einem anderen der Abgaskanäle 262A–D der Kraftmaschinenzylinder 248A–D angeordnet sein. Daher strömt Abgas, das aus einem ersten Zylinder strömt, nur durch einen ersten Partikelfilter (z. B. strömt Abgas aus dem Zylinder 248A nur durch den Partikelfilter 264A). Mit anderen Worten empfängt ein Partikelfilter nur Abgase aus einem einzelnen Zylinder (z. B. empfängt der Partikelfilter 264A Abgas nur aus dem Zylinder 248A). Auf diese Weise können die mehreren einzelnen Partikelfilter, die kleiner als die Partikelfilter sein können, die in typischen Abgassystemen enthalten sind, in der Kraftmaschine 200 anstelle des einzelnen großen Partikelfilters enthalten sein, der in anderen Fahrzeugen in der Regel dem TWC nachgeschaltet vorhanden ist. Es versteht sich, dass die einzelnen Partikelfilter bei anderen Beispielen in der Kraftmaschine 200 zusätzlich zu einem einzigen, großen Partikelfilter, der dem TWC nachgeschaltet ist, enthalten sein können. Die Partikelfilter 264A–D können geeignetes Material zum Einfangen und/oder Entfernen von Partikeln aus Abgas, das durch den Filter geleitet wird, umfassen.
Wie dargestellt ist ein Abgasdrucksensor 268 dem TWC 272 und der Turbine 229 vorgeschaltet und in dem Abgaskrümmer 260 hinter dem letzten Partikelfilter (z. B. Partikelfilter 264D) angeordnet. Es ist jedoch selbstverständlich, dass andere Anordnungen von Nachbehandlungsvorrichtungen, Turbinen und Abgasdrucksensoren in anderen Beispielen der Kraftmaschine 200 enthalten sein können. Beispielsweise kann der Abgasdrucksensor 268 der Turbine 229 nachgeschaltet angeordnet sein. Das Abgas aus den Abgaskanälen der Zylinder mündet in dem Abgaskrümmer 260. Das Abgas aus jedem Abgaskanal strömt an dem Abgasdrucksensor 268 vorbei und kann entweder zu der EGR-Leitung 270 oder dem TWC 272 strömen. Die EGR-Leitung 270 leitet Abgas in Richtung des EGR-Einlasssteuerventils 280. Der TWC 272 wandelt schädliche Abgasverbindungen in sicherere Verbindungen um, bevor das Abgas in die Atmosphäre freigesetzt wird.
Der Drucksensor 268 misst einen Druck des Abgases in dem Abgaskrümmer 260. Der Drucksensor 268 kann den Druck des Abgases, der aus einem einzelnen Kraftmaschinenzylinder stammt, (beispielsweise Abgas, das aus dem Zylinder durch den damit verbundenen Abgaskanal zu dem Abgaskrümmer strömt) auf Basis einer Brennzeit bestimmen. Die Brennzeit kann mit einem einzelnen Zylinderzündereignis korreliert sein, um Druckmessungen dem einzelnen Zylinderzündereignis zuzuordnen. Die Frequenz, mit der das Drucksensorsignal abgetastet wird, kann eine ausgewählte Frequenz sein und kann zeitlich so festgelegt sein, dass sie einzelnen Zylinderzündereignissen entspricht. In einem Beispiel kann das Drucksensorsignal jedes Mal, wenn der Controller ein Zündungsprofil-Aufnahmesignal (PIP-Signal) empfängt, abgetastet werden. Das PIP-Signal kann von einem Kurbelwellensensor wie etwa einem Hall-Effekt-Sensor 120 von 1 jedes Mal, wenn ein Zahn (oder ein fehlender Zahn) eines mit der Kurbelwelle gekoppelten Rads den Hall-Effekt-Sensor passiert, gesendet werden. Da die Kurbelwellenstellung mit jedem einzelnen Zylinderzündereignis korreliert ist, kann die Stellung dazu verwendet werden, um zu bestimmen, welches einzelne Zylinderzündereignis dem Drucksensor-Messsignal in der bei der Kurbelwellenstellung erfassten Abtastung entspricht.
Die einzelne Zylinderabgasdruckmessung liefert Informationen, um eine hohe Partikelstoffbelastung in den Partikelfiltern 264A–D zu diagnostizieren. Wenn der Drucksensor 268 beispielsweise eine Abgasdruckamplitude für einen einzelnen Zylinder unterhalb einer erwarteten Abgasdruckamplitude und/oder einer durchschnittlichen Abgasdruckamplitude misst, dann kann bestimmt werden, dass die Partikelstoffbelastung des einzelnen Partikelfilters für diesen Zylinder höher als eine erwartete und/oder verträgliche Partikelstoffbelastung ist. Somit kann basierend auf der Messung von dem Drucksensor 268 ein Controller die Regeneration des einzelnen Partikelfilters als Antwort auf das Diagnostizieren einer hohen Partikelbelastung bei diesem Partikelfilter befehlen. In dem oben beschriebenen Beispiel kann die erwartete Abgasdruckamplitude ein vorbestimmter Wert basierend auf einem oder mehreren Parametern wie beispielsweise eine Funktion einer Luftmasse sein und die durchschnittliche Abgasdruckamplitude kann eine mittlere Messung der Abgasdruckamplituden, die dem jeweiligen Zylinder zugeordnet ist, über einen Zeitraum (beispielsweise eine ausgewählte Anzahl von Kraftmaschinenzyklen) sein. Eine Messung der Abgasdruckamplitude für einen Zylinder, die unter einer Schwelle liegt, kann angeben, dass eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die dem Zylinder zugeordnet ist, (beispielsweise die Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff in diesem Zylinder einspritzt) verschlechtert ist. Als Antwort auf eine solche Bestimmung einer verschlechterten Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann eine Kraftmaschinenanpassung befohlen werden, um die Effekte der verschlechterten Kraftstoffeinspritzvorrichtung (beispielsweise die erhöhte Partikelbelastung des Partikelfilters durch eine erhöhte Partikelstoffausgabe aus der verschlechterten Kraftstoffeinspritzvorrichtung) anzugehen. In einigen Ausführungsformen kann die Kraftmaschinenanpassung ein Verzögern der Zündzeitvorgabe umfassen, um die Zylindertemperatur zu erhöhen, um den Partikelfilter zu regenerieren und/oder die Kraftstoffeinspritzvorrichtung von Verschmutzung zu reinigen. Dieses Beispiel wird unten in weiteren Einzelheiten mit Bezug auf 3, 4A und 4B diskutiert.
Als ein weiteres Beispiel kann der Partikelfilter, dem ein Zylinder zugeordnet ist, als Antwort auf das Bestimmen, dass die Abgasdruckamplitude, die diesem Zylinder zugeordnet ist, größer als die erwartete Abgasdruckamplitude für diesen Zylinder und/oder die durchschnittliche Abgasdruckamplitude ist, als verschlechtert diagnostiziert werden. Ein verschlechterter Partikelfilter kann einen beschädigten Partikelfilter (z. B. einen undichten Filter, der nicht die erwartete Menge an Partikelstoffen abfängt oder anderweitig ermöglicht, dass zusätzliche Partikel passieren) und/oder einen Partikelfilter, der in dem Abgaskanal für den Zylinder nicht vorhanden ist, umfassen. Als Antwort auf einen solchen Fall kann ein Controller der Kraftmaschine eine Kraftmaschinenanpassung befehlen, die ein Festlegen eines Diagnosefehlercodes für einen fehlenden Partikelfilter, ein Anzeigen einer Angabe eines fehlenden Partikelfilters, ein Abschalten des Kraftmaschinenzylinders usw. umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist. Dieses Beispiel wird unten in weiteren Einzelheiten mit Bezug auf 3, 4A und 4B diskutiert.
3 ist ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene, das ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Bestimmen einer hohen Partikelstoffbelastung in einem Partikelfilter in einem Abgaskanal eines Kraftmaschinenzylinders basierend auf einem Vergleich der gemessenen Abgasdruckamplitude mit einer Schwelle umfasst. Die Schwelle kann auf einem erwarteten Abgasdruck (z. B. auf einer Funktion einer Luftmasse) und/oder einem durchschnittlichen Abgasdruck, die für alle Zylinder der Kraftmaschine über einen Zeitraum und ein Schutzband berechnet sind, basieren.
Das Verfahren 300 kann durch Bestimmen aktueller Kraftmaschinenbetriebsparameter bei 302 beginnen. Bei 304 umfasst das Verfahren 300 ein Bestimmen, ob der Fahrzeugbetrieb stabil ist. Als ein Beispiel kann ein Fahrzeugbetrieb stabil sein, wenn eine Kraftmaschinenlast, eine Geschwindigkeit, eine Drehzahl, ein Zündfunken und/oder andere Parameter für einen Schwellenzeitraum (z. B. zwei Sekunden) konstant sind. Wenn der Fahrzeugbetrieb nicht stabil ist (z. B. "NEIN" in 304), kehrt das Verfahren zu 302 zurück und wiederholt den Prozess, bis der Fahrzeugbetrieb für den Schwellenzeitraum stabil ist. Wenn der Fahrzeugbetrieb stabil ist (z. B. "JA" in 304), dann schreitet das Verfahren 300 zu 306 fort, um eine tatsächliche Abgasdruckamplitude zu messen (z. B. mit dem Abgasdrucksensor 268 von 2). Das Messen der Abgasdruckamplitude kann ein Entnehmen einer Abtastung einer Abgasdruckmessung, die für jeden Zylinder Auslasshub getaktet ist, umfassen, wobei jede Abtastung einen oder mehrere Druckimpulse umfasst, die einer Abgasausgabe aus einem Zylinder zugeordnet sind, wie bei 308 angegeben. Es ist selbstverständlich, dass Abgasdruckmessungen kontinuierlich erfasst werden können (beispielsweise derart, dass ein ununterbrochenes Signal von dem Abgasdrucksensor während des Betriebs ausgegeben wird, wobei die Abtastung einen ausgewählten Teil der Signalausgabe von dem Sensor ist) oder nur während der Abtastzeit erhalten werden können. Wie bei 310 angegeben, können die Amplituden der Druckimpulse in einer Abgasdruckamplituden-Messabtastung einem einzelnen Zylinder basierend auf dem Vergleich der Abtastzeit und/oder des Zeitpunkts, zu dem die Druckpulse aufgetreten sind, mit einer Brennzeit für jeden Zylinder zugeordnet werden. Da Abgasdruckamplitudenimpulse (z. B. Spitzen in einem Abgasdrucksensorsignal) als Folge davon auftreten können, dass Abgas aus einem einzelnen Zylinder während des Auslasstakts dieses Zylinders in den Abgaskrümmer gelangt, kann eine Abgasdruckamplitudenmessung, die zu einer ausgewählten Zeit vorgenommen wird, dem einzelnen Zylinder zugeordnet werden, der den Abgasdruckimpuls zu dem Zeitpunkt verursacht.
Bei 312 umfasst das Verfahren 300 ein Vergleichen der gemessenen tatsächlichen Abgasdruckamplitude mit einer Schwelle. Wie bei 314 angegeben kann die Schwelle auf einer erwarteten Abgasdruckamplitude und einem Schutzband (z. B. einem Bereich von Abgasdruckwerten, wobei der höchste Abgasdruckwert den obersten Rand des Schutzbands darstellt und der niedrigste Abgasdruckwert den untersten Rand des Schutzbands darstellt) basieren. Zum Beispiel kann die tatsächliche Abgasdruckamplitude analysiert werden, um zu bestimmen, ob die tatsächliche Abgasdruckamplitude größer als die Summe der erwarteten Abgasdruckamplitude und des obersten Rands des Schutzbandes ist oder kleiner als die Summe der erwarteten Abgasdruckamplitude und des untersten Rands des Schutzbands ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Schwelle auf einer durchschnittlichen Abgasdruckamplitude und einem Schutzband basieren, wie bei 316 angegeben. Beispielsweise kann die tatsächliche Abgasdruckamplitude analysiert werden, um zu bestimmen, ob die tatsächliche Abgasdruckamplitude größer ist als die Summe der durchschnittlichen Abgasdruckamplitude (beispielsweise einem Mittelwert von Abgasdruckamplituden, der für alle Zylinder gemessen und/oder über einen bestimmten Zeitraum gemessen wird), und des obersten Rands des Schutzbands ist oder kleiner als die Summe der durchschnittlichen Abgasdruckamplitude und desuntersten Rands des Schutzbands ist.
Bei 318 umfasst das Verfahren 300 ein Bestimmen einer Partikelfilterbelastung und/oder eines Zustands für einen zugehörigen einzelnen Zylinder auf Basis des Vergleichs bei 312. Beispielsweise kann eine tatsächliche Abgasdruckamplitudenmessung, die kleiner als eine erwartete und/oder eine durchschnittliche Abgasdruckamplitude plus der unterste Rand eines Schutzbands ist, angeben, dass der Partikelfilter, der dem dieser Messung zugeordneten Zylinder zugeordnet ist, mit Partikeln überladen ist. Ein überladener Partikelfilter kann den Strom des Abgases behindern, was zu einer niedriger als erwarteten/ durchschnittlichen Abgasdruckmessung hinter dem Filter führt. Umgekehrt kann eine tatsächliche Abgasdruckamplitudenmessung, die größer als eine erwartete und/oder durchschnittliche Abgasdruckamplitude plus dem obersten Rand eines Schutzbands ist, angeben, dass der Partikelfilter, der dem dieser Messung zugeordneten Zylinder zugeordnet ist, fehlt oder undicht/verschlechtert ist. Ein fehlender oder undichter Partikelfilter behindert den Abgasstrom vielleicht nicht so viel wie ein normal arbeitender/ vorhandener Partikelfilter, der nicht undicht ist oder anderweitig verschlechtert ist, was zu der höher als erwarteten/durchschnittlichen Abgasdruckmessung nach dem Filter führt. Eine tatsächliche Abgasdruckamplitudenmessung, die innerhalb eines Schutzbands einer erwarteten und/oder durchschnittlichen Abgasdruckamplitude liegt (z. B. zwischen der erwarteten und/oder durchschnittlichen Abgasdruckamplitude plus dem untersten Rand des Schutzbands und der erwarteten und/oder durchschnittlichen Abgasdruckamplitude plus dem obersten Rand des Schutzbands liegt), kann angeben, dass der Partikelfilter, der dem dieser Messung zugeordneten Zylinder zugeordnet ist, normal arbeitet (beispielsweise vorhanden, nicht undicht oder verdichtet und nicht überlastet ist). Wie bei 320 angegeben umfasst das Verfahren 300 ein selektives Ausführen einer Kraftmaschineneinstellung, die auf den zugeordneten einzelnen Zylinder abzielt, auf der Basis der Partikelfilterbelastung bzw. des Zustands für diesen einzelnen Zylinder. Beispielhafte Kraftmaschinenanpassungen sind nachstehend mit Bezug auf 4B beschrieben. Es versteht sich, dass einer oder mehrere Schritte des Verfahrens 300 für jeden Zylinder durchgeführt werden können, um die Partikelfilter, die jedem Zylinder zugeordnet sind, zu diagnostizieren. Beispielsweise können in einigen Ausführungsformen die Schritte 306 bis 320 für jeden Auslasstakt vor der Rückkehr zu 302 oder 304 durchgeführt werden. In zusätzlichen oder alternativen Ausführungsformen können die Schritte 306 bis 320 ausgeführt werden, um einen Zustand eines Partikelfilters, der einem der Zylinder der Kraftmaschine zugeordnet ist, zu bestimmen, und das Verfahren kann zu 302 zurückkehren (z. B. nach dem selektiven Ausführen einer Kraftmaschinenanpassung), bevor die Schritte 306 bis 320 für einen anderen Zylinder oder eine weitere Abgasdruckamplitudenmessung durchgeführt werden.
4A–4B zeigen ein beispielhaftes Verfahren 400 zur Diagnose von Partikelfiltern und zum selektiven Durchführen von Kraftmaschinenanpassungen als Antwort darauf. Beispielsweise können die Schritte des Verfahrens 400 während und/oder als Teil eines oder mehrerer Schritte des Verfahrens 300 von 3 durchgeführt werden. Bei 402 umfasst das Verfahren 400 ein Vergleichen einer tatsächlichen Abgasdruckamplitude mit einer Schwelle. Zum Beispiel kann die tatsächliche Abgasdruckamplitude wie oben in Bezug auf Schritt 306 von 3 beschrieben gemessen werden. Um die tatsächliche Abgasdruckamplitude mit einer Schwelle zu vergleichen, können einer oder mehrere der Prozesse A und B durchgeführt werden. Wie unten gezeigt können die Prozesse A und B in einigen Beispielen im Wesentlichen gleichzeitig und/oder als Antwort auf die gleiche Bestimmung des stabilen Fahrzeugbetriebs durchgeführt werden (wie beispielsweise bei 304 in 3 bestimmt wird). Jedoch können in anderen Ausführungsformen des gegenwärtigen Systems die Prozesse A und B als Alternativen zueinander durchgeführt werden (es kann beispielsweise nur der Prozess A bzw. nur der Prozess B als Antwort auf das Bestimmen des stabilen Fahrzeugbetriebs bei 304 von 3 durchgeführt werden).
Unter Bezugnahme auf den Prozess A kann der Prozess bei 404 ein Berechnen einer erwarteten Druckamplitude für einen einzelnen Kraftmaschinenzylinder (P_EXP) umfassen (beispielsweise auf der Basis einer Funktion einer Luftmasse, wobei die Luftmasse durch eine Kraftmaschinendrehzahl, eine Kraftmaschinenlast und/oder ein AFR beeinflusst sein kann). Es versteht sich, dass in einigen Beispielen die erwartete Druckamplitude vorgegeben sein kann und/oder vor dem Eintritt in den Prozess A bestimmt werden kann. In einigen Ausführungsformen kann P_EXP für jeden Zylinder gleich sein (was z. B. zu nur einem Wert von P_EXP führt). Zum Beispiel kann P_EXP aus einem Bereich von 7,5 Zoll Hg bis 13 Zoll Hg basierend auf der Kraftmaschinenanordnung und/oder der Kraftmaschinenbetriebsparameter in einigen Beispielen ausgewählt sein. In anderen Ausführungsformen kann P_EXP für jeden Zylinder unterschiedlich sein (was beispielsweise zu einer Wertberechnung von P_EXPN für jeden Zylinder N führt). Beim Berechnen des erwarteten Abgasdrucks für die Kraftmaschinenzylinder kann das Verfahren 400 zu 406 fortschreiten. Bei 406 kann das Verfahren 400 für einen einzelnen Zylinder P_ACTN mit P_EXP (oder P_EXPN, wenn eine erwartete Druckamplitude für jeden Zylinder berechnet wird) vergleichen, um eine Druckdifferenz (P_DIFFN) zwischen den beiden Werten zu berechnen. P_DIFFN ist gleich der Differenz zwischen P_EXP und P_ACTN.
Wie oben beschrieben, kann das Verfahren 400 zusätzlich oder alternativ den Prozess B umfassen. Bei 408 kann der Prozess B einen Gesamt-Kraftmaschinenzylinder-Abgasdruckamplitudendurchschnitt (P_AVG) umfassen. P_AVG kann ein statistischer Mittelwert sein, der durch Messen der Abgasdruckamplitude für alle Zylinder der Kraftmaschine über einen vorgegebenen Zeitraum (z. B. 5 Sekunden) berechnet wird. In anderen Ausführungsformen kann P_AVG ein gewichteter Mittelwert, eine mittlere Messung der Abgasdruckamplitude für einen einzelnen Zylinder oder ein ganz anderer Mittelwert sein. Bei 410 kann das Verfahren 400 ein Berechnen von P_SIGN für einen der tatsächlichen Abgasdruckamplitudenmessung P_ACTN zugehörigen einzelnen Zylinder N umfassen. P_SIGN ist gleich der Differenz zwischen P_ACTN und P_AVG. Als Antwort auf das Durchführen des Prozesses A und/oder des Prozesses B schreitet das Verfahren 400 zu 412 fort, wie in 4B gezeigt ist.
Bei 412 umfasst das Verfahren 400 ein Vergleichen von P_DIFFN und/oder P_SIGN für einen einzelnen Zylinder N mit einer ersten Schwelle. Als ein Beispiel kann für den Prozess A (beispielsweise zum Vergleich mit P_DIFFN) die erste Schwelle (beispielsweise 2 Zoll Hg) auf einem Schutzband beruhen. Wenn P_DIFFN größer als die erste Schwelle ist, dann kann der Zylinder N einen großen Druckabfall aufgrund der Partikelstoffbelastung des Filters, der den Abgasstrom hemmt, bewirken. Beispielsweise kann der Partikelfilter aufgrund einer verschlechterten Kraftstoffeinspritzung mit einer hohen Partikelstoffausgabe verschmutzt sein (beispielsweise kann eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung leicht verstopft sein, was ihr Spritzmuster abweichen lässt und wodurch sie große Kraftstofftröpfchen freigibt, die nicht vollständig verbrennen). In einem solchen Beispiel, in dem P_ACTN größer ist als die erste Schwelle ist, kann der Wert von P_ACTN des Kraftmaschinenzylinders N weit genug unter dem Wert von P_EXP liegen, um anzugeben, dass der Partikelfilter, der dem Zylinder N zugeordnet ist, (GPF_N) überlastet ist. Dementsprechend schreitet als Antwort auf das Bestimmen, dass P_DIFFN größer als die erste Schwelle ist (z. B. "JA" bei 412), das Verfahren weiter zu 414 fort, um den Partikelfilter, der dem Zylinder N zugeordnet ist, als überlastet zu diagnostizieren.
Als zusätzliches oder alternatives Beispiel für den Prozess B (beispielsweise zum Vergleich mit P_SIGN), kann die erste Schwelle (beispielsweise 2 Zoll Hg) auf einem Schutzband beruhen. In einigen Ausführungsformen können das Schutzband und/oder die Schwelle für den Prozess B gleich dem Schutzband und/oder der Schwelle für den Prozess A sein. Jedoch können das Schutzband und/oder die Schwelle für den Prozess B in anderen Ausführungsformen anders als das Schutzband und/oder die Schwelle für den Prozess A sein. Wenn P_SIGN für den Zylinder N größer als die erste Schwelle ist, dann kann bestimmt werden, dass der Wert P_ACTN so weit unter dem Wert von P_AVG liegt, dass er einen überladenen Partikelfilter, der dem Zylinder N zugeordnet ist, angibt, und das Verfahren kann wie oben beschrieben bei 414 fortfahren. Es versteht sich, dass das Verfahren 400 in einigen Beispielen zu 414 fortfahren kann, wenn entweder P_SIGN oder P_DIFFN größer als die erste Schwelle sind. In anderen Beispielen kann das Verfahren 400 nur dann zu 414 fortschreiten, wenn sowohl P_SIGN als auch P_DIFFN größer als die erste Schwelle sind. In noch anderen Beispielen, in denen nur der Prozess A oder der Prozess B durchgeführt wird, um eine tatsächliche Abgasdruckamplitude mit einer Schwelle zu vergleichen, kann das Verfahren 400 zu 414 fortfahren, wenn der berechnete Wert für den durchgeführten Prozess (z. B. P_DIFFN bei Prozess A oder P_SIGN bei Prozess B) größer als die erste Schwelle ist.
Bei 416 kann das Verfahren ein Regenerieren des Gaspartikelfilters umfassen, der dem Zylinder N zugeordnet ist. Um den Partikelfilter zu regenerieren und/oder anderweitig die Ursache/Wirkungen des überladenen Partikelfilters auszugleichen, kann das Verfahren zu 418 fortfahren, um aktuelle Kraftmaschinenbetriebsparameter anzupassen. Die Kraftmaschinenanpassung bei 418 kann nur auf die Kraftmaschinenzylinder mit einem verschlechterten Partikelfilter und nicht auf die Zylinder ohne einen verschlechterten Partikelfilter abzielen. Zum Beispiel kann die Kraftmaschinenanpassung ein Erhöhen der Kraftmaschinenzylindertemperatur für den Zylinder N durch Verzögern der Zündzeitvorgabe und Erhöhen des Luftstroms zu dem Zylinder N umfassen. Auf diese Weise kann die Temperatur an dem Partikelfilter erhöht werden, um den Partikelfilter von überschüssigen Partikeln zu reinigen, und/oder eine verschlechterte Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann gereinigt werden, um eine weitere Verschmutzung dieses Partikelfilters zu verhindern. Die Kraftmaschinenbetriebsparameteranpassungen können auf den einen oder die mehreren einzelnen Kraftmaschinenzylinder mit einem Partikelfilter mit einer hohen Stoffbelastung angewendet werden, während die übrigen Zylinder der Kraftmaschine unter den aktuellen Betriebsparametern der Kraftmaschine fortfahren. Nach Ausführen jeglicher Kraftmaschinenanpassungen kann das Verfahren zurückkehren, um eine Abgasdruckamplitude (beispielsweise für einen anderen Zylinder) mit einer Schwelle zu vergleichen. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren ein Bestimmen ausführen, ob der Partikelfilter, der dem Zylinder N zugeordnet ist, ebenfalls in einer vorherigen Iteration des Verfahrens 400 (z. B. einer unmittelbar vorhergehenden Iteration und/oder einer letzten Iteration des Verfahrens entsprechend diesem Zylinder) als überlastet diagnostiziert worden ist. Als Antwort auf das Bestimmen, dass der GPF_N selbst nach Ausführen der Regeneration in einer vorherigen Iteration des Verfahrens 400 immer noch überlastet ist, kann ein Diagnosefehlercode und/oder eine andere Anzeige festgelegt werden, um einen fehlerhaften Partikelfilter anzugeben. Es versteht sich, dass eine Diagnose eines überladenen Partikelfilters zusätzlich oder alternativ zu einer Diagnose einer fehlerhaften Brennstoffeinspritzvorrichtung für den Zylinder führen kann (beispielsweise einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Anhäufung von Partikeln, die ein abweichendes Sprühmuster verursacht). Dementsprechend kann bei 412 in einigen Ausführungsformen als Antwort darauf, dass P_SIGN und/oder P_DIFFN größer als die erste Schwelle sind, ein Diagnosefehlercode zusätzlich oder alternativ festgelegt werden, der eine fehlerhafte Kraftstoffeinspritzvorrichtung angibt.
Wenn P_SIGN und/oder P_DIFFN nicht größer als die erste Schwelle sind (z. B. "NEIN" bei 412), schreitet das Verfahren zu 420 fort. Bei 420 umfasst das Verfahren 400 ein Vergleichen von P_DIFFN und/oder P_SIGN mit einer zweiten Schwelle. Als ein Beispiel für den Prozess A kann die zweite Schwelle (beispielsweise 0,1 Zoll Hg) anders als die erste Schwelle sein. In einigen Beispielen kann das Schutzband sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten Schwelle verknüpft sein. Wenn beispielsweise die erste Schwelle 2 Zoll Hg und die zweite Schwelle 0,1 Zoll Hg beträgt, kann das Schutzband ein Bereich von 0,1 Zoll Hg bis 2 Zoll Hg sein (z. B. ein Bereich, der 1,9 Zoll Hg breit ist), so dass der Zielwert von P_ACTN zwischen (P_EXP + 0,1) und (P_EXP + 2) (für den Prozess A) liegt. Wenn P_DIFFN kleiner als die zweite Schwelle ist, dann kann P_ACTN um einen Betrag, der groß genug ist, um anzugeben, dass der Partikelfilter ein Leck aufweist oder nicht vorhanden ist, größer als P_EXP sein. Dementsprechend kann das Verfahren zu 422 fortfahren, um den Partikelfilter, der dem Zylinder N zugeordnet ist, (z. B. GPF_N) als undicht, nicht vorhanden oder anderweitig verschlechtert zu diagnostizieren, wenn P_DIFFN kleiner als die zweite Schwelle ist (z. B. "JA" bei 420).
Als zusätzliches oder alternatives Beispiel kann für den Prozess B die zweite Schwelle (beispielsweise –1 Zoll Hg) sich von der ersten Schwelle und/oder von der zweiten Schwelle für den Prozess A unterscheiden. Wenn beispielsweise die erste Schwelle 2 Zoll Hg und die zweite Schwelle ist –1 Zoll Hg beträgt, kann das Schutzband ein Bereich von –1 Zoll Hg bis 2 Zoll Hg sein (beispielsweise ein Bereich, der 3 Zoll Hg breit ist), so dass der Zielwert von P_ACTN zwischen (P_AVG – 1) und (P_AVG + 2) (für den Prozess B) liegt. Wenn P_SIGN kleiner als die zweite Schwelle ist, dann kann P_ACTN um einen Betrag, der groß genug ist, um anzugeben, dass der Partikelfilter ein Leck aufweist oder nicht vorhanden ist, größer als P_AVG sein. Dementsprechend kann das Verfahren zu 422 fortfahren, um den Partikelfilter, der dem Zylinder N zugeordnet ist, als undicht, nicht vorhanden oder anderweitig verschlechtert zu diagnostizieren, wenn P_SIGN kleiner als die zweite Schwelle ist (z. B. "JA" bei 420).
Es versteht sich, dass das Verfahren 400 in einigen Beispielen zu 422 fortfahren kann, wenn entweder P_SIGN oder P_DIFFN kleiner als die zweite Schwelle ist. In anderen Beispielen kann das Verfahren 400 nur zu 422 fortfahren, wenn sowohl P_SIGN als auch P_DIFFN kleiner als die zweite Schwelle sind. In noch anderen Beispielen, in denen nur der Prozess A oder der Prozess B durchgeführt wird, um eine tatsächliche Abgasdruckamplitude mit einer Schwelle zu vergleichen, kann das Verfahren 400 zu 422 fortfahren, wenn der berechnete Wert für den durchgeführten Prozess (z. B. P_DIFFN bei Prozess A oder P_SIGN bei Prozess B) kleiner als die zweite Schwelle ist. Es versteht sich, dass die Bestimmung bei 412 und die Bestimmung bei 420 auf dem Vergleich von unterschiedlichen Werten mit der jeweiligen Schwelle beruhen. Zum Beispiel kann die Bestimmung bei 412 nur auf einem Vergleich von P_SIGN mit der ersten Schwelle beruhen, während die Bestimmung bei 420 nur auf einem Vergleich von P_DIFFN mit der zweiten Schwelle beruht. In anderen Beispielen kann die Bestimmung bei 412 auf einem Vergleich von sowohl P_SIGN als auch P_DIFFN mit der ersten Schwelle beruhen, während die Bestimmung bei 420 nur auf einem Vergleich von P_SIGN mit der zweiten Schwelle beruht. Beliebige geeignete Kombinationen der Vergleiche können während einer gegebenen Iteration des Verfahrens 400 durchgeführt werden.
Bei 424 kann das Verfahren 400 ein Einschalten einer Anzeigelampe (die beispielsweise in einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs vorgesehen ist), ein Festlegen eines Diagnosefehlercodes (DTC) und/oder ein anderweitiges Bereitstellen einer Angabe für einen Insassen des Fahrzeugs oder ein System des Fahrzeugs, dass der Partikelfilter für den Zylinder N nicht normal arbeitet (beispielsweise undicht, nicht vorhanden usw. ist), umfassen. Bei 426 umfasst das Verfahren 400 ein Anpassen der aktuellen Kraftmaschinenbetriebsparameter. Zum Beispiel kann das Anpassen bei 426 ein Durchführen einer anderen Kraftmaschinenanpassung als der Anpassung, die bei 418 durchgeführt wird, wie beispielsweise ein Abschalten des Zylinders, der dem verschlechterten Partikelfilter zugeordnet ist, (beispielsweise ein Abschalten Kraftstoffeinspritzung in diesen Zylinder, ein Verhindern, dass Einlassluft in den Zylinder strömt, usw.) umfassen. Beim Ausführen jeglicher Kraftmaschinenanpassungen kann das Verfahren zurückkehren, um eine Abgasdruckamplitude (beispielsweise für einen anderen Zylinder) mit einer Schwelle zu vergleichen.
Wenn P_SIGN und/oder P_DIFFN nicht kleiner als die zweite Schwelle ist (z. B. "NEIN" bei 420), kann bestimmt werden, dass die Abgasdruckamplitudenmessung für diesen Zylinder innerhalb des Schutzbandes liegt (z. B. zwischen dem erwarteten/durchschnittlichen Wert plus dem untersten Rand des Schutzbands und dem erwarteten/durchschnittlichen Wert plus demobersten Rand des Schutzbands). Dementsprechend kann das Verfahren 400 zu 428 fortfahren, um den Gaspartikelfilter, der dem Zylinder zugeordnet ist, (z. B. GPF_N) als normal arbeitend zu diagnostizieren (z. B. nicht mit Partikeln überladen, nicht undicht und nicht abwesend usw.). Bei 430 umfasst das Verfahren 400 ein Löschen des DTC, der dem Partikelfilter / Zylinder zugeordnet ist, wenn er festgelegt ist (zum Beispiel von einer vorherigen Iteration des Verfahrens 400). Bei 432 umfasst das Verfahren 400 ein Beibehalten der Kraftmaschinenbetriebsparameter. Nach dem Löschen aller DTC für den Partikelfilter, der diesem Zylinder zugeordnet ist, kann das Verfahren zurückkehren, um eine Abgasdruckamplitude (beispielsweise für einen anderen Zylinder) mit einer Schwelle zu vergleichen. Die Aufmerksamkeit wird nun auf 5A–C gelenkt, die beispielhafte Druckamplitudenmessungen für die Partikelfilter in den Abgaskanälen des Kraftmaschinenzylinders beschreiben.
Unter Bezugnahme auf 5A ist ein Graph 500a für ein Abgasdruckausgangssignal 510 für eine Kraftmaschine mit mehreren Zylindern und einzelnen Partikelfiltern in Abgaskanälen davon gezeigt. Die x-Achse stellt den Kurbelwinkel (CA) dar und die y-Achse stellt den Druck dar. Eine Kurbelwelle dreht sich 180° CA von der Beendigung eines Ablassereignisses bis zu einem anderen kompletten Ablassereignis (z. B. dreht sich eine Kurbelwelle 180° CA von 522A bis 522C mit Bezug auf 5A). Als ein Beispiel kann das Abgasdruckausgangssignal 510 eine repräsentative Ausgabe für die Kraftmaschine 200 mit den Zylindern 246A–D und den einzelnen Partikelfiltern 264A–D, die in den Abgaskanälen 262A–D (2) angeordnet sind, sein. Das Abgasdruckausgangssignal 510 umfasst Abgasdruckamplituden bei 522A–D, die dem Abgasausfluss der Kraftmaschinenzylinder 246A–D auf der Grundlage einer Brennzeit entsprechen. Ein Drucksensor misst Abgasdrücke in dem gesamten Kraftmaschinenzyklus basierend auf einem Kurbelwinkel (jede Abtastung einer Abgasdruckmessung ist durch einen Punkt auf dem Druckausgangssignal 510 dargestellt), die dann mit einer Brennzeit eines einzelnen Zylinders korreliert werden können. Als ein Beispiel sind die Zylinder 246A–D entlang der vertikalen Achse ausgehend von dem ersten Zylinder 246A in 2 nummeriert. In Beispielen, in denen die Verbrennungsreihenfolge für die Zylinder 1-3-4-2 lautet, entsprechen die Abgasdruckamplituden bei 522A dem Zylinder 246A, die Abgasdruckamplitude bei 522C entspricht dem Zylinder 246C, die Abgasdruckamplitude bei 522D entspricht dem Zylinder 246D und die Abgasdruckamplitude bei 522B entspricht dem Zylinder 246B.
Das Signal 510 umfasst einen erwarteten/durchschnittlichen Abgasdruck 514, einen obersten Rand eines Schutzbands 516 und einen untersten Rand des Schutzbands 512. Die Druckamplituden bei 522A–D liegen zwischen dem obersten Rand des Schutzbands 516 und dem untersten Rand des Schutzbands 512, was angibt, dass kein Partikelfilter verschmutzt oder undicht/fehlend ist.
Der Drucksensor (z. B. der Drucksensor 268 in 2) misst die Abgasdruckamplituden bei 522A–D auf der Grundlage einer Brennzeit, wie es oben beschrieben ist. Es besteht jedoch eine Verzögerung ΦA zwischen einem Signal, das von dem Hall-Effekt-Sensor gesendet wird, der die Kurbelwellenposition misst, (was z. B. das Ende des Verbrennungsereignisses angibt) und dem Austreten des Kraftmaschinenzylinderabgases. Als Ergebnis repräsentiert 518A das Ende des Verbrennungsereignisses bzw. den Beginn des Auslassereignisses für den Zylinder 264A. Als ein Beispiel wird ein Signal an den Controller 121 gesendet, wenn der Zylinder 246A verbrennt und wenn der Kolben den unteren Totpunkt zu dem Zeitpunkt, der von 518A angegeben ist, erreicht. Der Abgasausfluss erfolgt zu dem Zeitpunkt, der von 520A angegeben ist, nachdem ein vorbestimmter Zeitraum ΦA1 seit dem Verbrennungsereignis vergangen ist. ΦA1 ist durch den Abstand zwischen 518A und 520A auf dem Abgasdruckausgabediagramm 500a dargestellt. ΦA1 kann von der Kraftmaschinenlast, der Drehzahl, der Temperatur und/oder dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflusst werden. ΦA ist für alle Kraftmaschinenzylinder gleich. Zum Zweck der Veranschaulichung ist nur der erste Wert ΦA in dem Grafen dargestellt.
Ferner umfasst ein Controller (beispielsweise der Controller 121 in 1) Befehle nicht nur zum Berücksichtigen der oben beschriebenen Verzögerung (ΦA), sondern auch zum Berücksichtigen einer zweiten Verzögerung ΦB. ΦB berücksichtigt die Zeit, die das Abgas braucht, um von einem Kraftmaschinenzylinder zu dem Abgasdrucksensor zu strömen. Als Ergebnis variiert ΦB von Zylinder zu Zylinder. ΦB kann beginnen, sobald ein Zylinder sein Auslassereignis beendet hat (wenn sich beispielsweise der Kolben an der Oberseite des Zylinders befindet und das Abgas den Zylinders verlassen hat, wie durch die Linie 520A gezeigt) und endet dann, wenn das Gas zu dem Drucksensor strömt (ihn erreicht), wie durch die Linie 522A angegeben ist. Die Abtastung des Abgasdrucks, die durch den Drucksensor erfasst wird, ist synchron zu einer Brennzeit, die Drucksensorauslesung ist jedoch um ΦBN versetzt, wobei N eine Zylinderzahl darstellt. Als Beispiel ist ΦB1, das dem Zylinder 246A entspricht, größer im Wert als ΦB2, das dem Zylinder 246C entspricht. Dies ist aufgrund der Tatsache, dass der Abstand zwischen dem Zylinder 246A und dem Drucksensor 268 größer als der Abstand zwischen dem Zylinder 246C und dem Drucksensor 268 ist. Als Ergebnis ist ΦB1 größer als ΦB2, um den größeren Abstand zu berücksichtigen, den das Abgas von dem Zylinder 246A zum Erreichen des Drucksensors 268 zurücklegt. Ferner kann ΦB basierend auf der Zylinderanpassung von einem Zylinder zum anderen variieren. Die Zylinderanpassungen, die ΦB beeinflussen, können die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinenlast und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis umfassen, sind aber nicht auf diese beschränkt. Als Beispiel kann irgendeine der drei aufgeführten Anpassungen die Abgasströmungsgeschwindigkeit beeinflussen, wobei die Differenz ΦB proportional beeinflussen würde. Sowohl ΦA1 als auch ΦB1–5 ermöglichen es dem Controller, die Verzögerungen in dem System zu kompensieren und den Drucksensor anzuweisen, eine präzise Druckamplitude eines einzelnen Zylinders basierend auf einer Brennzeit zu messen.
Unter Bezugnahme auf 5B ist ein Graph 500b für ein Abgasdruckausgangssignal 540 für eine Kraftmaschine mit mehreren Zylindern und einzelnen Partikelfiltern in Abgaskanälen davon gezeigt. Die x-Achse stellt den Kurbelwinkel (CA) dar und die y-Achse stellt den Druck dar. Eine Kurbelwelle dreht sich 180° CA von der Beendigung eines Ablassereignisses bis zu einem anderen kompletten Ablassereignis (z. B. dreht sich eine Kurbelwelle 180° CA von 548A bis 548C mit Bezug auf 5B). Als ein Beispiel kann das Abgasdruckausgangssignal 540 eine repräsentative Ausgabe für die Kraftmaschine 200 mit den Zylindern 246A–D und den einzelnen Partikelfiltern 264A–D, die in den Abgaskanälen 262A–D (2) angeordnet sind, sein. Das Abgasdruckausgangssignal 540 umfasst Abgasdruckamplituden bei 548A–D, die dem Abgasausfluss der Kraftmaschinenzylinder 246A–D auf der Grundlage einer Brennzeit entsprechen. Ein Drucksensor kann Abgasdrücke in dem gesamten Kraftmaschinenzyklus basierend auf einem Kurbelwinkel (dargestellt durch Punkte auf dem Druckausgangssignal 540) messen, die dann mit einer Brennzeit eines einzelnen Zylinders korreliert werden können. Als ein Beispiel sind die Zylinder 246A–D entlang der vertikalen Achse ausgehend von dem ersten Zylinder 246A nummeriert. In Beispielen, in denen die Verbrennungsreihenfolge für die Zylinder 1-3-4-2 lautet, entsprechen die Abgasdruckamplituden bei 548A dem Zylinder 246A, die Abgasdruckamplitude bei 548C entspricht dem Zylinder 246C, die Abgasdruckamplitude bei 548D entspricht dem Zylinder 246D und die Abgasdruckamplitude bei 548B entspricht dem Zylinder 246B.
Graph 500b zeigt ein Beispiel für einen Zylinder einer Kraftmaschine mit einem verschmutzten Partikelfilter. Die Druckamplitude bei 548C liegt unter dem untersten Rand des Schutzbands 512 für den erwarteten oder durchschnittlichen Druck 514. Auf diese Weise veranschaulicht das Signal 540 einen Druckabfall im Abgas von dem Zylinder 246C, die eine Ansammlung von Partikelstoffen, die auf dem zugeordneten Partikelfilter vorhanden sind, angibt, die reichlich genug ist, um den Abgasstrom aus diesem Zylinder bei dem Erreichen des Abgasdrucksensors zu behindern. Die Verschmutzung des Zylinders 246C kann durch eine verschlechterte Einspritzung verursacht werden. Der Controller kann Bedingungen nur für den Zylinder 246C anpassen, während die übrigen Zylinder ihre aktuellen Betriebsparameter beibehalten. Anpassungen können ein Verzögern der Zündzeitvorgabe und/oder ein Erhöhen des Luftstroms zu dem einzelnen Zylinder 246C umfassen.
Unter Bezugnahme auf 5C ist ein Graph 500c für ein Abgasdruckausgangssignal 570 für eine Kraftmaschine mit mehreren Zylindern und einzelnen Partikelfiltern in Abgaskanälen davon gezeigt. Die x-Achse stellt den Kurbelwinkel (CA) dar und die y-Achse stellt den Druck dar. Eine Kurbelwelle dreht sich 180° CA von der Beendigung eines Ablassereignisses bis zu einem anderen kompletten Ablassereignis (z. B. dreht sich eine Kurbelwelle 180° CA von 578A bis 578C mit Bezug auf 5C). Als ein Beispiel kann das Abgasdruckausgangssignal 570 eine repräsentative Ausgabe für die Kraftmaschine 200 mit den Zylindern 246A–D und den einzelnen Partikelfiltern 264A–D, die in den Abgaskanälen 262A–D (2) angeordnet sind, sein. In solchen Beispielen zeigt das Abgasdruckausgangssignal 570 Abgasdruckamplituden bei 578A–D an, die dem Abgasausfluss der Kraftmaschinenzylinder 246A–D auf der Grundlage einer Brennzeit entsprechen. Ein Drucksensor kann Abgasdrücke in dem gesamten Kraftmaschinenzyklus basierend auf einem Kurbelwinkel (dargestellt durch Punkte auf dem Druckausgangssignal 570) messen, die dann mit einer Brennzeit eines einzelnen Zylinders korreliert werden können. Als ein Beispiel sind die Zylinder 246A–D entlang der vertikalen Achse ausgehend von dem ersten Zylinder 246A nummeriert. In Beispielen, in denen die Verbrennungsreihenfolge für die Zylinder 1-3-4-2 lautet, entsprechen die Abgasdruckamplituden bei 578A dem Zylinder 246A, die Abgasdruckamplitude bei 578C entspricht dem Zylinder 246C, die Abgasdruckamplitude bei 578D entspricht dem Zylinder 246D und die Abgasdruckamplitude bei 578B entspricht dem Zylinder 246B.
Graph 500c zeigt ein Beispiel für einen Zylinder einer Kraftmaschine mit einem undichten/fehlenden Partikelfilter. Die Abgasausgaben bei 578A sind beide über dem obersten Rand des Schutzbands 516, was auf einen fehlenden/undichten Partikelfilter in dem Abgaskanal, der mit dem Zylinder 246A gekoppelt ist, hindeutet. Der fehlende/undichte Partikelfilter behindert nicht mehr den Abgasstrom wie ein vorhandener/vollständiger Partikelfilter, was zu den Druckmesswerten führt, die den obersten Rand des Schutzbands 516 überschreiten. Der Partikelfilter kann aufgrund einer Regenerationstemperatur, die eine Schwellenregenerationstemperatur (beispielsweise 800 ºF) übersteigt, fehlen oder undicht sein. Der Controller kann eine Anpassung nur an dem einzelnen Zylinder 246A vornehmen, während die übrigen Zylinder die aktuellen Betriebsparameter der Kraftmaschine beibehalten können. Die Anpassungen können ein Abschalten des Zylinders 246A und ein Einschalten einer Anzeigeleuchte umfassen.
Durch Durchführen der oben beschriebenen Verfahren kann das Kraftmaschinensystem gemäß dieser Offenbarung die Partikelfilterregeneration aufgrund der Filternähe zu dem Zylinder, wo die Temperaturen höher sind, leichter als andere Kraftmaschinensysteme aktivieren. Ferner kann nur ein Zylinder, der dem Partikelfilter mit einer hohen Partikelstoffbelastung entspricht, die Zündzeitvorgabe verzögern und dadurch den Kraftstoffverbrauch verbessern. Der technische Effekt des Anordnens eines Partikelfilters in dem Abgaskanal des Kraftmaschinenzylinders und des Vergleichens der gemessenen Abgasdruckamplituden mit erwarteten und/oder durchschnittlichen Abgasdruckamplituden dient zum Bereitstellen eines weniger intrusiven Verfahrens zur Partikelfilterregeneration zusammen mit dem Diagnostizieren einer verschlechterten Kraftstoffeinspritzvorrichtung und/oder eines verschlechterten Partikelfilters. Die Partikelfilter in den Abgaskanälen sind im Vergleich zu einem typischen Partikelfilter, der in dem Unterbaubehälter des Abgassystems angeordnet ist, kleiner. Auf diese Weise kann das in dieser Offenbarung beschriebene System im Verhältnis zu Systemen, bei denen der Partikelfilter in dem Unterbaubehälter positioniert ist, Kosten reduzieren.
Ein Verfahren eines Systems kann ein Leiten von Abgas aus einem ersten Zylinder durch einen ersten Partikelfilter in einem ersten Kanal, ein Leiten von Abgas aus einem zweiten Zylinder durch einen zweiten Partikelfilter in einem zweiten Kanal und ein Anpassen des Kraftmaschinenbetriebs als Antwort auf eine Partikelfilterverschlechterung umfassen, wobei die Partikelfilterverschlechterung basierend auf einer Druckpulsationzeitvorgabe relativ zu Verbrennungsereignissen zwischen einer Verschlechterung des ersten und des zweiten Partikelfilters unterscheidet.
Das Verfahren kann zusätzlich oder alternativ umfassen, dass der erste Abgaskanal und der erste Partikelfilter Abgas nur aus dem ersten Zylinder empfangen. Ferner kann das Verfahren zusätzlich oder alternativ ein Zusammenführen des Abgases aus dem ersten und dem zweiten Kanal in einem Abgaskrümmer und ein Erfassen des Abgasdrucks des zusammengeführten Abgases umfassen. Das Anpassen kann zusätzlich oder alternativ das Anpassen des Kraftmaschinenbetriebs als Antwort auf eine Partikelfilterverschlechterung umfassen, das ferner ein Bestimmen der Partikelfilterverschlechterung basierend auf einem Vergleich einer gemessenen Abgasdruckamplitude mit einer Schwelle umfasst, wobei die Schwelle eine erste Schwelle ist. Das Verfahren kann zusätzlich oder alternativ ferner ein Durchführen einer ersten Kraftmaschinenanpassung als Antwort darauf, dass die gemessene Abgasdruckamplitude unter der ersten Schwelle liegt, und ein Durchführen einer zweiten Kraftmaschinenanpassung als Antwort darauf, dass die gemessene Abgasdruckamplitude über einer zweiten Schwelle liegt, umfassen.
Das Verfahren kann zusätzlich oder alternativ ferner ein Zuordnen der gemessenen Abgasdruckamplitude zu dem ersten Zylinder auf der Grundlage der Abgasdruckpulsationszeitvorgabe der gemessenen Abgasdruckamplitude relativ zu einem Verbrennungsereignis des ersten Zylinders umfassen, wobei die erste Kraftmaschinenanpassung ein Erhöhen einer Kraftmaschinenzylindertemperatur des ersten Zylinders umfasst. Das Erhöhen der Kraftmaschinenzylindertemperatur kann zusätzlich oder alternativ ein Erhöhen der Kraftmaschinenzylindertemperatur durch Durchführen einer Zündverzögerung oder einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Anpassung zum Regenerieren des ersten Partikelfilters umfassen. Das Verfahren kann zusätzlich oder alternativ die Abgasdrucksensormessung des Kraftmaschinenzylinderabgasdrucks auf der Grundlage einer Brennzeit umfassen, wobei die Brennzeit mit einem einzelnen Zylinderzündereignis korreliert ist.
Ein weiteres Verfahren für eine Kraftmaschine umfasst ein Leiten von Abgas durch einen einzelnen Abgaskanal aus jedem der mehreren Zylinder, wobei jeder Kanal einen Partikelfilter aufweist, der darin angeordnet ist, ein Zusammenführen von Abgas aus jedem der mehreren Zylinder hinter jedem der Partikelfilter; ein Abtasten des Abgasdrucks des zusammengeführten Abgases synchron mit Zylinderereignissen und ein Unterscheiden zwischen der Verschlechterung unter den jeweiligen Partikelfiltern auf der Basis einer Zündreihenfolge und einer Spitzenamplitude des abgetasteten Abgasdrucks. Das Zusammenführen kann zusätzlich oder alternativ ein Zusammenführen von Abgas aus jedem der mehreren Zylinder in einem Abgaskrümmer umfassen.
Das Verfahren kann zusätzlich oder alternativ ein Abtasten des Abgasdrucks des zusammengeführten Abgases umfassen, das ein Abtasten des Abgasdrucks mit einem Abgasdrucksensor, der dem Partikelfilter nachgeschaltet angeordnet ist, umfasst. Der Abgasdrucksensor kann zusätzlich oder alternativ einem Katalysator vorgeschaltet angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren ein Abtasten des Abgasdrucks umfassen und zusätzlich oder alternativ ferner ein zeitliches Festlegen der Abtastungen der Abgasdruckmessungen umfassen, damit sie jeweils dem Zylinderauslasshub entsprechen. Das zeitliche Festlegen der Abtastungen der Abgasdruckmessungen, damit sie jedem Zylinderauslasshub entsprechen, kann zusätzlich oder alternativ ein Verzögern der Abtastzeitvorgabe für jeden Zylinder auf der Basis einer Angabe des Abschlusses eines Ablassereignisses für diesen Zylinder und einer Abgasdurchflussrate umfassen.
Das Verfahren kann zusätzlich oder alternativ ferner das Unterscheiden der Verschlechterung basierend auf der Spitzenamplitude umfassen, das ferner ein Unterscheiden eines Partikelfilters als verschmutzt als Antwort darauf, dass die Spitzenamplitude kleiner als eine erste Abgasdruckschwelle ist und ein Unterscheiden eines Partikelfilters als fehlend oder undicht als Antwort darauf, dass die Spitzenamplitude größer als die Abgasdruckschwelle ist, umfasst. Die Abgasdruckschwelle kann zusätzlich oder alternativ auf einer erwarteten Abgasdruckamplitude und einem Schutzband beruhen.
Eine Ausführungsform eines Systems umfasst mehrere Zylinder, die jeweils mit einem Abgaskanal gekoppelt sind, einen Abgaskrümmer, der mit jedem der Abgaskanäle gekoppelt ist, mehrere Partikelfilter, die jeweils Partikelfilter sind, die in einem anderen der Abgaskanäle positioniert sind, einen Drucksensor und einen Controller mit computerlesbaren Befehlen zum Unterscheiden einer Verschlechterung bei den jeweiligen Partikelfiltern auf der Grundlage einer tatsächlichen Abgasdruckamplitude, die durch den Drucksensor gemessen wird, relativ zu einer oder mehreren einer erwarteten Abgasdruckamplitude und einer durchschnittlichen Abgasdruckamplitude, wobei der erwartete Abgasdruck basierend auf der Funktion einer Luftmasse berechnet wird.
Das System kann zusätzlich oder alternativ den Controller umfassen, der ferner Befehle zum Ausführen einer ersten Kraftmaschinenanpassung als Antwort auf das Bestimmen, dass die tatsächliche Abgasdruckamplitude, die mindestens einem Zylinder der mehreren Zylinder zugeordnet ist, unter einer ersten Schwelle liegt, und zum Ausführen einer zweiten Kraftmaschinenanpassung als Antwort darauf, dass die tatsächliche Abgasdruckamplitude des mindestens einen Zylinders unter den mehreren Zylindern oberhalb einer zweiten Schwelle liegt, umfasst. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Kraftmaschinenanpassung ein Erhöhen einer Kraftmaschinenzylindertemperatur des mindestens einen Zylinders der mehreren Zylinder umfassen. Das System kann zusätzlich oder alternativ einen Drucksensor umfassen, der mehreren Partikelfiltern nachgeschaltet und einem Katalysator der Kraftmaschine vorgeschaltet angeordnet ist. Das System kann zusätzlich oder alternativ umfassen, dass jeder Abgaskanal nur mit einem der mehreren Zylinder gekoppelt ist und von diesem Abgas empfängt.
Es ist zu beachten, dass die beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen, die hier enthalten sind, mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemanordnungen verwendet werden können. Die Steuerverfahren und -routinen, die hier offenbart sind, können als ausführbare Befehle in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sein und können von dem Steuersystem durchgeführt werden, das den Controller in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Kraftmaschinenhardware umfasst. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien wie etwa eine ereignisgesteuerte Strategie, eine unterbrechungsgesteuerte Strategie, einen Mehrprozessbetrieb, eine Mehrsträngigkeit und dergleichen darstellen. Daher können verschiedene Aktionen, Operationen und/oder Funktionen, dargestellt sind, die hier dargestellt sind, in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern ist zur Vereinfachung der Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der gezeigten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können Code graphisch darstellen, der in einen nicht flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinensteuersystem programmiert werden, in dem die beschriebenen Funktionen durch Ausführen der Befehle in einem System, das die verschiedenen Kraftmaschinenhardwarekomponenten in Kombination mit dem elektronischen Controller umfasst, durchgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offengelegten Anordnungen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden sollen, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie auf V-6, I-4, I-6, V-12, Boxer- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Anordnungen und anderer Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder eine Entsprechung davon verweisen. Derartige Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie den Einbau eines oder mehrerer derartiger Elemente umfassen und zwei oder mehr derartige Elemente weder benötigen noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden, egal ob sie im Umfang breiter, enger, gleich oder verschieden im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 20090077954 [0003]

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Leiten von Abgas aus einem ersten Zylinder durch einen ersten Partikelfilter in einem ersten Kanal; Leiten von Abgas aus einem zweiten Zylinder durch einen zweiten Partikelfilter in einem zweiten Kanal; und Anpassen des Kraftmaschinenbetriebs als Antwort auf eine Partikelfilterverschlechterung, wobei die Partikelfilterverschlechterung basierend auf einer Abgasdruckpulsationszeitvorgabe relativ zu Verbrennungsereignissen zwischen einer Verschlechterung des ersten und des zweiten Partikelfilters unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Abgaskanal und der erste Partikelfilter nur aus dem ersten Zylinder Abgas erhalten und wobei das Anpassen abhängig von der differenzierten Verschlechterung des ersten und des zweiten Filters verschieden ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das ferner ein Zusammenführen des Abgases aus dem ersten und dem zweiten Kanal in einem Abgaskrümmer und ein Erfassen des Abgasdrucks des zusammengeführten Abgases umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Anpassen des Kraftmaschinenbetriebs als Antwort auf die Partikelfilterverschlechterung ferner ein Bestimmen der Partikelfilterverschlechterung basierend auf einem Vergleich einer gemessenen Abgasdruckamplitude mit einer Schwelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schwelle eine erste Schwelle ist und das Verfahren ferner ein Durchführen einer ersten Kraftmaschinenanpassung als Antwort darauf, dass die gemessene Abgasdruckamplitude unter der ersten Schwelle liegt, und ein Durchführen einer zweiten Kraftmaschinenanpassung als Antwort darauf, dass die gemessene Abgasdruckamplitude über einer zweiten Schwelle liegt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die gemessene Abgasdruckamplitude dem ersten Zylinder basierend auf der Abgasdruckpulsationszeitvorgabe der gemessenen Abgasdruckamplitude relativ zu einem Verbrennungsereignis des ersten Zylinders zugeordnet ist und wobei die erste Kraftmaschinenanpassung ein Erhöhen einer Kraftmaschinenzylindertemperatur des ersten Zylinders umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Erhöhen der Kraftmaschinenzylindertemperatur ein Ausführen einer Zündverzögerung oder eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Anpassung zum Regenerieren des ersten Partikelfilters umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Abgasdrucksensor den Kraftmaschinenzylinderabgasdruck basierend auf einer Brennzeit misst, wobei die Brennzeit mit einem Zündereignis eines einzelnen Zylinders korreliert ist.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Leiten von Abgas aus jedem der mehreren Zylinder durch einzelne Abgaskanäle, wobei jeder Kanal einen Partikelfilter aufweist, der darin angeordnet ist; Zusammenführen von Abgas aus jedem der mehreren Zylinder hinter jedem der Partikelfilter; Abtasten des Abgasdrucks des zusammengeführten Abgases synchron mit Zylinderereignissen; und Unterscheiden zwischen der Verschlechterung bei den jeweiligen Partikelfiltern auf der Basis einer Zündreihenfolge und einer Spitzenamplitude des abgetasteten Abgasdrucks.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Zusammenführen ein Zusammenführen von Abgas aus jedem der mehreren Zylinder in einem Abgaskrümmer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Abtasten des Abgasdrucks des zusammengeführten Abgases ein Abtasten des Abgasdrucks mit einem Abgasdrucksensor umfasst, der den Partikelfiltern nachgeschaltet angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Abgasdrucksensor einem Katalysator vorgeschaltet angeordnet ist, wobei das Verfahren ferner ein Anpassen des Kraftmaschinenbetriebs mit einer ersten Anpassung basierend auf einer Verschlechterung, die nur für einen ersten Partikelfilter unter den mehreren identifiziert wird, und ein Anpassen des Kraftmaschinenbetriebs mit einer zweiten, unterschiedlichen Anpassung basierend auf einer Verschlechterung, die nur für einen zweiten Partikelfilter unter den mehreren identifiziert wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Abtasten des Abgasdrucks ein zeitliches Einteilen von Abtastungen der Abgasdruckmessungen so, dass sie jedem Zylinderauslasshub entsprechen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das zeitliche Einteilen der Abtastungen der Abgasdruckmessungen so, dass sie jedem Zylinderauslasshub entsprechen, ferner ein Verzögern der Abtastzeitvorgabe für jeden Zylinder auf der Basis einer Angabe des Abschlusses eines Abgasereignisses für diesen Zylinder und einer Abgasdurchflussrate umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Unterscheiden der Verschlechterung auf der Basis der Spitzenamplitude ferner ein Unterscheiden eines Partikelfilters als verschmutzt als Antwort darauf, dass die Spitzenamplitude kleiner als eine erste Abgasdruckschwelle ist, und ein Unterscheiden eines Partikelfilters als fehlend oder undicht als Antwort darauf, dass die Spitzenamplitude größer als die Abgasdruckschwelle ist, umfasst, wobei das Verfahren ferner ein Erzeugen verschiedener Angaben für eine Bedienperson als Antwort darauf, welche der Verschlechterungen unterschieden worden ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Abgasdruckschwelle auf einer erwarteten Abgasdruckamplitude und einem Schutzband basiert.
Kraftmaschine, die Folgendes umfasst: mehrere Zylinder, die jeweils mit einem Abgaskanal verbunden sind; einen Abgaskrümmer, der mit jedem der Abgaskanäle verbunden ist; mehrere Partikelfilter, wobei jeder Partikelfilter in einem anderen der Abgaskanäle angeordnet ist; einen Drucksensor; und einen Controller mit computerlesbaren Befehlen für Folgendes: Unterscheiden einer Verschlechterung bei den jeweiligen Partikelfiltern basierend auf einer tatsächlichen Abgasdruckamplitude, die durch den Drucksensor gemessen wird, relativ zu einer oder mehreren einer erwarteten Abgasdruckamplitude und einer durchschnittlichen Abgasdruckamplitude, wobei der erwartete Abgasdruck basierend auf der Funktion einer Luftmasse berechnet wird.
Kraftmaschine nach Anspruch 17, wobei der Controller ferner Befehle für Folgendes umfasst: Ausführen einer ersten Kraftmaschinenanpassung als Antwort auf das Bestimmen, dass die tatsächliche Abgasdruckamplitude, die mindestens einem Zylinder der mehreren Zylinder zugeordnet ist, unter einer ersten Schwelle liegt, und Ausführen einer zweiten Kraftmaschinenanpassung als Antwort darauf, dass die tatsächliche Abgasdruckamplitude des mindestens einen Zylinders der mehreren Zylinder über einer zweiten Schwelle liegt.
Kraftmaschine nach Anspruch 18, wobei die erste Kraftmaschinenanpassung ein Erhöhen einer Kraftmaschinenzylindertemperatur des mindestens einen Zylinders der mehreren Zylinder umfasst.
Kraftmaschine nach Anspruch 17, wobei der Drucksensor den mehreren Partikelfiltern nachgeschaltet und einem Katalysator der Kraftmaschine vorgeschaltet angeordnet ist und wobei jeder Abgaskanal nur mit einem der mehreren Zylinder gekoppelt ist und von diesem Abgas empfängt.