DE102016118923A1

DE102016118923A1 - Verfahren zum Vermindern von Motorölverdünnung

Info

Publication number: DE102016118923A1
Application number: DE102016118923.5A
Authority: DE
Inventors: Kim Ford; Jim Bromham; Matthew Allen Schneider
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2017-04-20
Also published as: RU2016133455A; GB2541656B; GB2541656A; GB2536744B; GB201518452D0; GB2536744A; CN106481466A; US10280857B2; MX367567B; RU2016139281A; MX2016013655A; MX2016010936A; RU2016133455A3; US20170058805A1; TR201614169A2; GB201514984D0; DE102016214951A1; TR201611649A2

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Mehrzylinder-Magermix-Dieselmotors 10 wird offenbart, bei dem, wenn Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators 16 erforderlich ist, einige Zylinder des Motors 10 mit fettem Gemisch betrieben werden, während die restlichen Zylinder des Motors 10 mit magerem Gemisch betrieben werden, wobei die mit fettem und magerem Gemisch betriebenen Zylinder auf eine vordefinierte Weise von Fettbetrieb zu Magerbetrieb und von Magerbetrieb zu Fettbetrieb umgeschaltet werden, um die Übertragung von Kraftstoff auf das Öl des Motors während der Zeitdauer der NOx-Speicherkatalysator-Regeneration zu vermindern.

Description

Diese Erfindung betrifft den Betrieb eines Verbrennungsmotors und, insbesondere, ein Verfahren zum Betreiben eines Motors zum Vermindern der Verdünnung des Schmieröls des Motors durch Kraftstoff, während der Motor mit einem fetten Gemisch läuft.
Die Verwendung einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung wie eines NOx-Speicherkatalysators (Lean NOx Trap, LNT) in einer Abgasanlage eines Motors zum Reduzieren der in die Umwelt gelangenden Emissionen des Motors ist bekannt. Es ist auch bekannt, einen Motor mit einem fetten Gemisch zu betreiben, wenn ein LNT regeneriert werden muss, um die Temperatur des zur zu regenerierenden Vorrichtung strömenden Abgases zu erhöhen und/oder Reduktionsmittel für den LNT bereitzustellen. Es wird darauf hingewiesen, dass Verbrennung eines fetten Gemisches die Reduktionsmittel H, CO und HC liefert, die für die Freigabe- und Reduktionsprozesse im LNT während eines Regenerationsereignisses benötigt werden.
Derzeit wird die Regeneration eines LNT zum Entfernen von Stickstoffoxiden (deNOx) oder Schwefeloxiden (deSOx) relativ selten durchgeführt. Zum Beispiel können bei einer Motorlaufzeit von 90 Minuten mit breitem Nutzungs- und/oder Bedingungsbereich nur drei oder vier Regenerationsereignisse auftreten.
Künftige europäische Emissionsgesetzgebung verlangt aber, dass die bei einem realen Fahrzyklus oder bei einem Referenzzyklus, der diese realen Zyklen repräsentiert, anfallenden Emissionen den für den Zertifizierungsreferenzzyklus vorgeschriebenen Emissionsgrenzen entsprechen, um das Nutzungsgebiet kontrollierter Emissionen zur Abdeckung des Bereichs der Kundennutzung und -bedingungen auszudehnen.
Um diese neuen Emissionsanforderungen zu erfüllen, müssen häufigere Regenerationsereignisse (Spülungen) angesetzt werden, um die Wirksamkeit der Nachbehandlungsvorrichtung auf dem erforderlichen Niveau zu halten. Ein Regenerationsereignis kann zum Beispiel alle vier oder fünf Minuten Motorlaufzeit erforderlich sein. Diese häufiger stattfindenden Regenerationsereignisse werden die Rate, zu der Motorölverdünnung auftritt, wegen des erhöhten Einsatzes von Verbrennungsereignissen mit fettem Gemisch erheblich steigern.
Ein Problem beim Betreiben eines Motors mit fettem Gemisch über einen längeren Zeitraum besteht darin, dass sich unverbrannter Kraftstoff an den oberen Zylinderwänden des Motors ansammeln kann. Dieser angesammelte Kraftstoff vermischt sich leicht mit dem Schmieröl an den oberen Zylinderwänden und gelangt letztendlich in einen Schmiersumpf des Motors. Eine derartige Übertragung des Kraftstoffs auf das Öl verdünnt das Schmieröl des Motors im Laufe der Zeit in einem Prozess, der auch als "Einschleppen von Kraftstoff in Öl" oder "Motorölverdünnung" bekannt ist.
Eine derartige Motorölverdünnung ist problematisch, weil sie die nachstehenden Folgen haben kann: –

a/ potenzielle Verminderung der Viskosität des Schmieröls, was zu niedrigerem Öldruck bei hohen Temperaturen führt;
b/ potenzielle Verschlechterung der Schmiereigenschaften des Öls, was zu erhöhter Motorabnutzung führt;
c/ erhöhte Volatilität des Öls;
d/ gesteigerte Öloxidationsrate; und
e/ erhöhte Motorkorrosion.

Ergebnis des Obigen ist, dass Wartungsarbeiten in kürzeren Abständen durchgeführt werden müssen, wenn die Motorölverdünnungsrate über einem bestimmten Niveau liegt.
Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren zum Vermindern von zunehmender Motorölverdünnung wegen vermehrter Regenerationsereignisse bereitzustellen.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zum Vermindern von Motorölverdünnung bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Vermindern von Motorölverdünnung eines Mehrzylinder-Magermixmotors, eingerichtet zum Zuführen von Abgas zu einem NOx-Speicherkatalysator, während der NOx-Speicherkatalysator regeneriert wird, bereitgestellt, das Verfahren umfassend Betreiben des Motors in einem asymmetrischen Verbrennungsmodus, in dem alle Zylinder des Motors in einem Fett/Mager-Wechselschema betrieben werden, um die Übertragung von Kraftstoff auf die Zylinderwände des Motors zu unterbrechen, wodurch eine Verminderung der Übertragung von Kraftstoff in das Öl des Motors bewirkt wird, wobei ein oder mehrere Zylinder des Motors mit fettem Gemisch betrieben werden, während ein oder mehrere Zylinder des Motors mit magerem Gemisch betrieben werden, und die Anzahl der Zylinder des Motors, die mit fettem Gemisch betrieben werden, sowie das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den Fettbetriebzylindern des Motors zugeführten Gemisches und die Anzahl der Zylinder des Motors, die mit magerem Gemisch betrieben werden, sowie das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den Magerbetriebzylindern des Motors zugeführten Gemisches so eingestellt werden, dass ein benötigtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zum NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases erzeugt und eine aktuelle Drehmomentanforderung für den Motor erfüllt wird, wobei das Fett/Mager-Wechselschema wenigstens eines von einem Verbrennungsereignis mit fettem Gemisch gefolgt von einem Verbrennungsereignis mit magerem Gemisch und zwei Verbrennungsereignissen mit fettem Gemisch gefolgt von einem Verbrennungsereignis mit magerem Gemisch umfasst.
Jeder Zylinder kann von Betrieb mit magerem Gemisch auf Betrieb mit fettem Gemisch durch Erhöhen der Masse des dem Zylinder zugeführten Kraftstoffs umgeschaltet werden.
Jeder Zylinder kann von Betrieb mit fettem Gemisch auf Betrieb mit magerem Gemisch durch Vermindern der Masse des dem Zylinder zugeführten Kraftstoffs umgeschaltet werden.
Die Zylinder des Motors, die mit fettem und magerem Gemisch betrieben werden, können sequentiell gewechselt werden.
Alle Zylinder des Motors können zu einer gewissen Zeit während der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators mit fettem Gemisch betrieben werden.
Alle Zylinder des Motors können zu einer gewissen Zeit während der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators mit magerem Gemisch betrieben werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem Magermixmotor, eingerichtet zum Zuführen von Abgas zu einem NOx-Speicherkatalysator, einem Kraftstoffeinspritzsystem zum Zuführen von Kraftstoff zum Motor, einem Luftansaugsystem zum Zuführen von Luft zum Motor und einem elektronischen Controller zum Steuern des Betriebs des Motors bereitgestellt, wobei der elektronische Controller dafür eingerichtet ist, dass er prüft, ob Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erforderlich ist, und wenn Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erforderlich ist, der elektronische Controller dafür eingerichtet ist, den Motor in einem asymmetrischen Verbrennungsmodus zu betreiben, in dem alle Zylinder des Motors in einem Fett/Mager-Wechselschema betrieben werden, um die Übertragung von Kraftstoff auf die Zylinderwände des Motors zu unterbrechen, wodurch eine Verminderung der Übertragung von Kraftstoff in das Öl des Motors bewirkt wird, wobei ein oder mehrere Zylinder des Motors mit fettem Gemisch betrieben werden, während ein oder mehrere Zylinder des Motors mit magerem Gemisch betrieben werden, und die Anzahl der Zylinder des Motors, die mit fettem Gemisch betrieben werden, sowie das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den Fettbetriebzylindern des Motors zugeführten Gemisches und die Anzahl der Zylinder des Motors, die mit magerem Gemisch betrieben werden, sowie das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den Magerbetriebzylindern des Motors zugeführten Gemisches so eingestellt werden, dass ein benötigtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zum NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases erzeugt und eine aktuelle Drehmomentanforderung für den Motor erfüllt wird, wobei das Fett/Mager-Wechselschema wenigstens eines von einem Verbrennungsereignis mit fettem Gemisch gefolgt von einem Verbrennungsereignis mit magerem Gemisch und zwei Verbrennungsereignissen mit fettem Gemisch gefolgt von einem Verbrennungsereignis mit magerem Gemisch umfasst.
Der elektronische Controller kann zum Umschalten jedes Zylinders von Betrieb mit magerem Gemisch auf Betrieb mit fettem Gemisch durch Erhöhen der Masse des dem Zylinder zugeführten Kraftstoffs eingerichtet sein.
Der elektronische Controller kann zum Umschalten jedes Zylinders von Betrieb mit fettem Gemisch auf Betrieb mit magerem Gemisch durch Vermindern der Masse des dem Zylinder zugeführten Kraftstoffs eingerichtet sein.
Der elektronische Controller kann zum sequenziellen Wechseln des wenigstens einen Zylinders des Motors, der mit fettem Gemisch betrieben wird, eingerichtet sein.
Der elektronische Controller kann ferner zum derartigen Steuern des Motors eingerichtet sein, dass alle Zylinder des Motors zu einer gewissen Zeit während der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators mit fettem Gemisch betrieben werden.
Der elektronische Controller kann ferner zum derartigen Steuern des Motors eingerichtet sein, dass alle Zylinder des Motors zu einer gewissen Zeit während der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators mit magerem Gemisch betrieben werden.
Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben, wovon: –
1 ein höherer Ablaufplan eines Verfahrens zum Vermindern von Motorölverdünnung in Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der Erfindung ist; und
2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Mehrzylinder-Magermixmotor in Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der Erfindung ist.
Unter besonderer Bezugnahme auf 2 ist ein Kraftfahrzeug 5 mit einem Magermixmotor in der Form eines Mehrzylinder-Dieselmotors 10 gezeigt.
Der Begriff "mager" soll hierin ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem Lambda-Wert größer 1, und der Begriff "fett" einen Luft-Kraftstoff-Verhältniswert mit einem Lambda-Wert kleiner 1 bezeichnen.
Dem Motor 10 wird Kraftstoff wie durch den Pfeil 13 angezeigt von einem Kraftstoffeinspritzsystem 12 und Luft wie durch den Pfeil 15 angezeigt von einem Luftansaugsystem 14 zugeführt.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Luftansaugsystem 14 einen Turbolader oder Kompressor oder eine Kombination davon, eine Drosselklappe und ein oder mehrere Abgasrückführsysteme (EGR-Systeme) einschließt. Diese werden zusammen zur Steuerung des Luftströmungswegs zum Motor verwendet, um den Luftmassenfluss und die Abgasrückführung (EGR), die in den Motor 10 gelangen, zu regeln, und werden hierin als "Luftwegsteuerung" bezeichnet.
Ein elektronischer Controller 20 wird zum Steuern des Betriebs des Motors 10 durch Steuern des Kraftstoffeinspritzsystems 12 und des Luftansaugsystems 14 verwendet, wie in der Technik bekannt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass der elektronische Controller 20 aus mehreren getrennten Controllern gebildet sein könnte und nicht in der Form eines einzelnen Controllers, wie in 2 gezeigt, bestehen muss. Es wird weiter darauf hingewiesen, dass der elektronische Controller 20 zum Empfangen von Eingängen von einer Reihe von Sensoren (nicht gezeigt) eingerichtet ist, um den Betrieb des Motors 10 zu steuern, wie zum Beispiel, aber nicht beschränkt auf, einem Luftmassenmesser (MAF), einem Fahrpedalgeber, einem oder mehreren Abgas-NOx-Sensoren, einer oder mehreren Lambdasonden und einem oder mehreren Temperaturfühlern einschließlich Abgastemperaturfühlern.
Abgas strömt aus dem Motor 10 zu einem NOx-Speicherkatalysator (LNT) 16 und dann nach außen in die Umwelt wie durch den Pfeil 17 angezeigt. Es wird darauf hingewiesen, dass andere Nachbehandlungsvorrichtungen im Abgasstrom vom Motor 10 zur Umwelt vorgesehen werden könnten, wie zum Beispiel ein Dieselpartikelfilter (DPF).
Der elektronische Controller 20 ist zum Betreiben des Motors 10 basierend auf den von den Sensoren erhaltenen Eingängen in verschiedenen Betriebsmodi einschließlich eines Magermixbetriebsmodus und wenigstens eines Regenerationsbetriebsmodus eingerichtet.
Im Magermixbetriebsmodus sind sowohl das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Motor 10 gelangenden Gemisches als auch das des dem LNT 16 zugeführten resultierenden Abgases (Zufuhrgases) stöchiometrisch mager, das heißt, der Zufuhrgas-Lambda-Wert ist größer als 1. Der Motor 10 wird wann immer möglich im Magermixbetriebsmodus betrieben, da hierdurch Kraftstoffeinsparung maximiert und HC- sowie CO-Emissionen minimiert werden.
In einem Regenerationsbetriebsmodus muss das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des dem LNT 16 zugeführten Zufuhrgases stöchiometrisch fett sein, das heißt, ein Lambda-Wert kleiner als 1.
Um dies in Übereinstimmung mit dieser Erfindung zu erzielen, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den einzelnen Zylindern des Motors 10 zugeführten Gemisches zwischen "fett" und "mager" gewechselt oder umgeschaltet, um das erforderliche Zufuhrgas-Lambda und die erforderliche Drehmomentabgabe vom Motor 10 zu erhalten.
Das heißt, der elektronische Controller 20 ist zur Ausführung einer Kombination von mageren und fetten Verbrennungsregimen bei verschiedenen Zündereignissen und über verschiedene Zylinder eingerichtet, ein Prozess, der hierin als "asymmetrische Verbrennung" bezeichnet wird.
Um ein Beispiel zu geben, das nicht beschränkend aufzufassen ist, könnten im Falle eines Vierzylindermotors mit von 1 bis 4 nummerierten Zylindern die Zylinder 1 und 4 für zwei Verbrennungsereignisse mit stöchiometrisch fettem Gemisch betrieben werden, während die Zylinder 2 und 3 für dieselben Verbrennungsereignisse mit stöchiometrisch magerem Gemisch betrieben werden. Die mit fettem Gemisch betriebenen Zylinder könnten dann umgekehrt werden, sodass die Zylinder 2 und 3 für zwei Verbrennungsereignisse mit stöchiometrisch fettem Gemisch betrieben werden könnten, während die Zylinder 1 und 4 für dieselben Verbrennungsereignisse mit stöchiometrisch magerem Gemisch betrieben werden.
Das Nettoergebnis der fetten und mageren Verbrennungsereignisse ist, dass eine Zufuhrgaszusammensetzung mit dem gewünschten Lambda-Wert (größer als 1) für den LNT 16 erhalten wird, während gleichzeitig die Übertragung von Kraftstoff auf den oberen Teil der Zylinder des Motors 10 durch Umschalten von fetter auf magere Verbrennung unterbrochen wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass im Falle des Zylinders (oder der Zylinder), der (die) mit magerem Gemisch betrieben wird (werden), die Kraftstoffversorgung zum (zu den) jeweiligen Zylinder(n) vorübergehend gesperrt werden könnte, wodurch ein 100 % mageres Gemisch entsteht, oder die Menge des Kraftstoffs gesteuert werden könnte, um ein mageres Gemisch zu erzeugen. Während der Zeitdauer des Betriebs mit magerem Gemisch kommt es wahrscheinlich zu einer Verdampfung oder Verbrennung von während einer vorangegangenen Periode des Betriebs mit fettem Gemisch auf die obere Zylinderwand übertragenem Kraftstoff, wodurch die Menge des auf das Schmieröl des Motors 10 übertragenen Kraftstoffs vermindert wird.
Im Falle des Zylinders (oder der Zylinder), der (die) mit fettem Gemisch betrieben wird (werden), könnte die Kraftstoffversorgung zum (zu den) jeweiligen Zylinder(n) vorübergehend bis zur Qualmgrenze erhöht werden, oder die Menge des Kraftstoffs könnte gesteuert werden, um ein nahezu stöchiometrisches, jedoch fettes Gemisch zu erzeugen, in Abhängigkeit vom für den Zylinder (oder die Zylinder), der (die) mit magerem Gemisch betrieben wird (werden), verwendeten Gemisch und der Zahl der Zylinder, die mit fettem und mit magerem Gemisch betrieben werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird Luftwegsteuerung verwendet, um in allen Zylindern des Motors 10 einen Lambda-Wert nahe bei, jedoch über 1,0 zu erzielen, bevor die asymmetrische Verbrennung beginnt. Um ein Beispiel zu geben, das nicht beschränkend aufzufassen ist, kann der Lambda-Wert auf 1,1 voreingestellt werden, wonach die Umschaltung von "fett" auf "mager" sehr schnell nur durch Regeln der Menge des zugeführten Kraftstoffs bewirkt werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass alle Zylinder mit einem einzelnen Luftstromweg verbunden sind, und daher durch Verwendung von Luftwegsteuerung zum Einstellen des Lambda-Werts für alle Zylinder auf stöchiometrisch leicht mager die Umschaltung von "mager" auf "fett" für einen bestimmten Zylinder einfach durch Erhöhen der Menge des diesem Zylinder zugeführten Kraftstoffs, sodass der Lambda-Wert abnimmt, bewirkt werden kann, und durch anschließendes Reduzieren der Menge des diesem Zylinder zugeführten Kraftstoffs wird er wieder von "fett" auf "mager" zurückgeschaltet. Um ein Beispiel zu geben, das nicht beschränkend aufzufassen ist, kann der Lambda-Wert zwischen beispielsweise 0,9 und 1,1 hin- und hergeschaltet werden, je nachdem, ob der Zylinder mit fettem oder magerem Gemisch betrieben wird.
Es wird auch darauf hingewiesen, dass jeder Zylinder des Motors mit einem verschiedenen Lambda-Wert betrieben werden könnte, wobei einige mit fettem Gemisch und einige mit magerem Gemisch betrieben werden.
Ungeachtet der Kombination der Fett- und Magerbetriebszylinder und dem Grad, zu dem ein Zylinder mit fettem oder mit magerem Gemisch betrieben wird, sind die einzelnen Zylinder bezüglich des Drehmoments angepasst, und die kombinierte Drehmomentabgabe von allen Zylindern muss zur Erfüllung des aktuellen Drehmomentbedarfs eines Führers des Kraftfahrzeugs 5 angepasst werden.
Durch Betreiben des Motors 10 auf diese asymmetrische Verbrennungsweise wird der Prozess des Ansammelns von Kraftstoff an den Zylinderwänden unterbrochen, sodass letztendlich weniger Kraftstoff in das Schmieröl des Motors 10 übertragen wird. Das heißt, da jeder Zylinder mit fettem und dann magerem Gemisch oder umgekehrt in Wechselfolge betrieben wird, wird die Ansammlung von Kraftstoff an den oberen Zylinderwänden beträchtlich vermindert.
Es wird darauf hingewiesen, dass in einigen Fällen eine kleine Anzahl von Verbrennungszyklen oder -ereignissen, zum Beispiel ein oder zwei Ereignisse, durchgeführt werden kann, bei denen ein Zylinder mit fettem Gemisch betrieben wird, und dann eine ähnliche Anzahl von Verbrennungszyklen oder -ereignissen durchgeführt werden kann, bei denen der Zylinder mit magerem Gemisch betrieben wird. Alternativ kann der Zylinder mit einem fetten und mit einem mageren Gemisch in einem fortlaufenden Wechselschema eines fetten Verbrennungsereignisses gefolgt von einem mageren Verbrennungsereignis und umgekehrt betrieben werden.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Verfahren 100 zum Vermindern von Motorölverdünnung bei Betrieb eines Mehrzylinder-Magermixmotors, wie des Dieselmotors 10, zur Erzeugung eines für Regenerierung eines stromabwärtigen LNT erforderlichen fetten Abgasstroms dargestellt.
Im Falle dieses Beispiels wird das Verfahren 100 für eine deNOx-Regeneration des LNT 16 angewendet, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass es mit gleichem Vorteil für eine deSOx-Regeneration des LNT 16 angewendet werden könnte. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren in Form eines Programms in einem elektronischen Controller wie dem elektronischen Controller 20 realisiert werden könnte.
Das Verfahren beginnt bei Kasten 110, einem "Key-On"-Ereignis, und schreitet dann fort zu Kasten 115, wo der Motor läuft.
Das Verfahren schreitet dann von Kasten 115 zu Kasten 120 fort, um zu prüfen, ob der Betrieb des Motors 10 mit fettem Gemisch erforderlich ist, um den LNT 16 zu regenerieren. In diesem Fall ist der Betrieb mit fettem Gemisch erforderlich, wenn eine deNOx-Regeneration stattfinden soll, weshalb der Auslöser für den Betrieb mit fettem Gemisch darin besteht, dass ein deNOx-Regenerationsereignis unmittelbar bevorsteht. Es wird darauf hingewiesen, dass, ob eine deNOx-Regeneration erforderlich ist, auf viele Weisen bestimmt werden kann, zum Beispiel durch Verwenden eines Modells der NOx-Erzeugung vom Motor 10, durch Messen von NOx-Werten stromaufwärts und stromabwärts vom LNT 16 mit NOx-Sensoren oder auf eine beliebige andere geeignete Weise.
Wenn der Betrieb des Motors 10 mit fettem Gemisch nicht erforderlich ist, kehrt das Verfahren zu Kasten 115 mit laufendem Motor 10 zurück. Es wird darauf hingewiesen, dass in Kasten 115 der Motor normal läuft, um aktuelle Drehmomentanforderungen zu erfüllen. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass, obwohl nicht gezeigt, das Verfahren jederzeit endet, wenn ein "Key-Off"-Ereignis, wie das in Kasten 170 angegebene Ereignis, auftritt.
Wenn gemäß Prüfung in Kasten 120 der Betrieb des Motors 10 mit fettem Gemisch zur Unterstützung der Regeneration des LNT 16 erforderlich ist, schreitet das Verfahren zu Kasten 130 fort.
In Kasten 130 wird der Motor 10 in einem asymmetrischen Verbrennungsmodus betrieben, in dem Zylinder in einem Wechselschema der Verbrennung eines fetten und eines mageren Gemisches betrieben werden, um die Übertragung von Kraftstoff in das Öl zu vermindern.
Das Verfahren schreitet dann zu Kasten 140 fort, wo geprüft wird, ob asymmetrischer Betrieb noch erforderlich ist, das heißt, ob das Regenerationsereignis noch andauert, und falls ja, kehrt das Verfahren zu Kasten 130 zurück.
Falls die Prüfung in Kasten 140 ergibt, dass ein asymmetrischer Betrieb nicht mehr erforderlich ist, weil das Regenerationsereignis abgeschlossen ist oder dessen Ende unmittelbar bevorsteht, schreitet das Verfahren von Kasten 140 zu Kasten 150 fort, wo der Motor 10 normal auf eine symmetrische Weise betrieben wird, in der alle Zylinder im Wesentlichen mit demselben Lambda-Wert arbeiten.
Das Verfahren schreitet dann von Kasten 150 zu Kasten 170 fort, wo geprüft wird, ob ein "Key-Off"-Ereignis aufgetreten ist. Wenn ein "Key-Off"-Ereignis aufgetreten ist, endet das Verfahren in Kasten 190, und wenn kein "Key-Off"-Ereignis aufgetreten ist, kehrt das Verfahren mit normal laufendem Motor zu Kasten 115 zurück. Das heißt, zur Erfüllung des aktuellen Drehmomentbedarfs.
Die Kombination der Verbrennung eines fetten und mageren Gemisches im Zylinder, auch als "asymmetrische Verbrennung" bekannt, wird vorgesehen, um den Prozess der Ansammlung von Kraftstoff an den oberen Zylinderwänden, der stattfindet, wenn ein Zylinder nur mit fettem Gemisch betrieben wird, zu unterbrechen, wodurch die Übertragung von Kraftstoff in das Schmieröl und damit Motorölverdünnung vermindert wird.
Die Anzahl der Zylinder, die mit fettem und magerem Gemisch betrieben werden, hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Anzahl der vorhandenen Zylinder, aktuellem Drehmomentbedarf und erforderlichem Zufuhrgas-Lambda-Wert.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Zylinder, die mit fettem Gemisch betrieben werden, in einer vordefinierten Sequenz im Motor 10 durchgewechselt werden, um das Schema der Übertragung von Kraftstoff auf das Öl des Motors 10 zu durchbrechen.
Das verwendete sequenzielle oder zyklische Schema des Betreibens der Zylinder mit fettem und magerem Gemisch kann eine beliebige geeignete Sequenz oder ein beliebiges geeignetes Schema sein, die oder das erforderlich ist, um die gewünschte LNT-Regeneration zu bewirken, während die Übertragung von Kraftstoff in das Öl vermindert wird, vorausgesetzt, dass der aktuelle Motordrehmomentbedarf auf akzeptable Weise ohne große Drehmomentschwankungen gedeckt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass asymmetrische Verbrennung verwendet werden kann, um den Abgas-Lambda-Wert zwischen "fett" und "mager" zu variieren oder um einen fortwährenden fetten Abgasstrom zu erzeugen, während in beiden Fällen die Drehmomentabgabe vom Motor wie benötigt aufrechterhalten und der Prozess der Übertragung von Kraftstoff auf die oberen Zylinderwände des Motors 10 unterbrochen wird.
Obwohl in Kasten 130 von 1 nicht eigens gezeigt, wird, als Teil des Verfahrens, der Luftweg vorteilhaft voreingestellt, um in allen Zylindern des Motors 10 ein nahezu stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis wie beispielsweise ein Lambda-Wert von 1,1 herzustellen, wenn asymmetrische Verbrennung kurz vor der Anwendung steht. Durch Voreinstellen des Luftwegs auf diese Weise wird sehr schnelle Umschaltung von Verbrennung mit magerem Gemisch auf Verbrennung mit fettem Gemisch nur durch Erhöhen der Menge des zugeführten Kraftstoffs und von "fett" auf "mager" durch Vermindern der Menge des zugeführten Kraftstoffs ermöglicht. Dies ist wichtig, weil die Umschaltung von "mager" auf "fett" oder umgekehrt schnell erfolgen muss und es unwahrscheinlich ist, dass ausreichende Zeit zur Erzeugung einer stabilen Änderung des Luftmassenflusses in einer derartig kurzen Zeitperiode gegeben ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Erfindung ein Verfahren bereitstellt, nach dem ein Mehrzylinder-Magermix-Dieselmotor in einer Kombination von Verbrennungsregimen, die Verbrennungsereignisse mit fettem Gemisch mit Verbrennungsereignissen mit magerem Gemisch kombinieren, die drehmomentangepasst sind, betrieben wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass nicht nur die Anzahl der Zylinder, die mit fettem oder magerem Gemisch betrieben werden, variiert werden kann, sondern auch der Grad, zu dem jeder Zylinder "fett" oder "mager" arbeitet.
Im Falle eines Dreizylindermotors könnten zum Beispiel in einem Verbrennungszyklus zwei Zylinder mit fettem Gemisch und ein einzelner Zylinder mit magerem Gemisch betrieben werden, um den gewünschten Zufuhrgas-Lambda-Wert zu erhalten, und für den nächsten Verbrennungszyklus würden die "fett" und "mager" arbeitenden Zylinder dann gewechselt werden.

Ein Beispiel einer derartigen Sequenz ist in der folgenden Tabelle, die als Tabelle 1 bezeichnet wird, gezeigt.

Zyklus	Zylinder 1	Zylinder 2	Zylinder 3
1	Fett	Mager	Fett
2	Fett	Fett	Mager
3	Mager	Fett	Fett
4	Fett	Mager	Fett
5	Fett	Fett	Mager
6	Mager	Fett	Fett
7	Fett	Mager	Fett

Tabelle 1

Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl das Verfahren 100 oben unter Bezug auf eine NOx-Regeneration beschrieben ist, es vorteilhaft auf andere Ereignisse angewendet werden könnte, bei denen der Motor für mehrere Verbrennungszyklen einen fetten Abgasstrom liefern muss, wie zum Beispiel eine deSOx-Regeneration.
Typischerweise erfordert ein deNOx- oder deSOx-Regenerationsereignis, dass ein Motor über eine anhaltende Zeitdauer, um ein Beispiel zu geben, das nicht beschränkend aufzufassen ist, fünf bis sechs Sekunden lang, mit fettem Gemisch betrieben wird.
Daher lässt sich zusammenfassend sagen, dass die Kombination von Zylinderverbrennung fetten Gemisches und Zylinderverbrennung mageren Gemisches, auch als "asymmetrische Verbrennung“ bekannt, vorgesehen ist, um die Übertragung von Kraftstoff auf die Zylinderwände des Motors 10, die während Verbrennungsereignissen mit fettem Gemisch auftritt, zu durchbrechen oder zu unterbrechen, wodurch eine Verminderung der Ölverdünnung bewirkt und die Häufigkeit erforderlicher Ölwechsel zur Aufrechterhaltung effektiver Motorschmierung reduziert wird.
Der Fachkundige wird erkennen, dass, obwohl die Erfindung beispielhaft unter Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, diese nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, und dass alternative Ausführungsformen erstellt werden könnten, ohne vom Umfang der Erfindung gemäß Definition durch die angefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Vermindern von Motorölverdünnung eines Mehrzylinder-Magermixmotors, eingerichtet zum Zuführen von Abgas zu einem NOx-Speicherkatalysator, während der NOx-Speicherkatalysator regeneriert wird, das Verfahren umfassend Betreiben des Motors in einem asymmetrischen Verbrennungsmodus, in dem alle Zylinder des Motors in einem Fett/Mager-Wechselschema betrieben werden, um die Übertragung von Kraftstoff auf die Zylinderwände des Motors zu unterbrechen, wodurch eine Verminderung der Übertragung von Kraftstoff in das Öl des Motors bewirkt wird, wobei ein oder mehrere Zylinder des Motors mit fettem Gemisch betrieben werden, während ein oder mehrere Zylinder des Motors mit magerem Gemisch betrieben werden, und die Anzahl der Zylinder des Motors, die mit fettem Gemisch betrieben werden, sowie das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den Fettbetriebzylindern des Motors zugeführten Gemisches und die Anzahl der Zylinder des Motors, die mit magerem Gemisch betrieben werden, sowie das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den Magerbetriebzylindern des Motors zugeführten Gemisches so eingestellt werden, dass ein benötigtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zum NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases erzeugt und eine aktuelle Drehmomentanforderung für den Motor erfüllt wird, wobei das Fett/Mager-Wechselschema wenigstens eines von einem Verbrennungsereignis mit fettem Gemisch gefolgt von einem Verbrennungsereignis mit magerem Gemisch und zwei Verbrennungsereignissen mit fettem Gemisch gefolgt von einem Verbrennungsereignis mit magerem Gemisch umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder Zylinder von Betrieb mit magerem Gemisch auf Betrieb mit fettem Gemisch durch Erhöhen der Masse des dem Zylinder zugeführten Kraftstoffs umgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei jeder Zylinder von Betrieb mit fettem Gemisch auf Betrieb mit magerem Gemisch durch Vermindern der Masse des dem Zylinder zugeführten Kraftstoffs umgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zylinder des Motors, die mit fettem und magerem Gemisch betrieben werden, in einem sequenziellen Schema gewechselt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei alle Zylinder des Motors zu einer gewissen Zeit während der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators mit fettem Gemisch betrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei alle Zylinder des Motors zu einer gewissen Zeit während der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators mit magerem Gemisch betrieben werden.
Kraftfahrzeug mit einem Magermixmotor, eingerichtet zum Zuführen von Abgas zu einem NOx-Speicherkatalysator, einem Kraftstoffeinspritzsystem zum Zuführen von Kraftstoff zum Motor, einem Luftansaugsystem zum Zuführen von Luft zum Motor und einem elektronischen Controller zum Steuern des Betriebs des Motors, wobei der elektronische Controller dafür eingerichtet ist, dass er prüft, ob Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erforderlich ist, und wenn Regeneration des NOx-Speicherkatalysators erforderlich ist, der elektronische Controller dafür eingerichtet ist, den Motor in einem asymmetrischen Verbrennungsmodus zu betreiben, in dem alle Zylinder des Motors in einem Fett/Mager-Wechselschema betrieben werden, um die Übertragung von Kraftstoff auf die Zylinderwände des Motors zu unterbrechen, wodurch eine Verminderung der Übertragung von Kraftstoff in das Öl des Motors bewirkt wird, wobei ein oder mehrere Zylinder des Motors mit fettem Gemisch betrieben werden, während ein oder mehrere Zylinder des Motors mit magerem Gemisch betrieben werden, und die Anzahl der Zylinder des Motors, die mit fettem Gemisch betrieben werden, sowie das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den Fettbetriebzylindern des Motors zugeführten Gemisches und die Anzahl der Zylinder des Motors, die mit magerem Gemisch betrieben werden, sowie das entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis des den Magerbetriebzylindern des Motors zugeführten Gemisches so eingestellt werden, dass ein benötigtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis des zum NOx-Speicherkatalysator strömenden Abgases erzeugt und eine aktuelle Drehmomentanforderung für den Motor erfüllt wird, wobei das Fett/Mager-Wechselschema wenigstens eines von einem Verbrennungsereignis mit fettem Gemisch gefolgt von einem Verbrennungsereignis mit magerem Gemisch und zwei Verbrennungsereignissen mit fettem Gemisch gefolgt von einem Verbrennungsereignis mit magerem Gemisch umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei der elektronische Controller dazu eingerichtet ist, jeden Zylinder von Betrieb mit magerem Gemisch auf Betrieb mit fettem Gemisch durch Erhöhen der Masse des dem Zylinder zugeführten Kraftstoffs umzuschalten.
Fahrzeug nach Anspruch 7 oder nach Anspruch 8, wobei der elektronische Controller dazu eingerichtet ist, jeden Zylinder von Betrieb mit fettem Gemisch auf Betrieb mit magerem Gemisch durch Vermindern der Masse des dem Zylinder zugeführten Kraftstoffs umzuschalten.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der elektronische Controller dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Zylinder des Motors, der mit fettem Gemisch betrieben wird, auf eine sequenzielle Weise zu wechseln.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der elektronische Controller weiterhin dazu eingerichtet ist, den Motor so zu steuern, dass alle Zylinder des Motors zu einer gewissen Zeit während der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators mit fettem Gemisch betrieben werden.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der elektronische Controller weiterhin dazu eingerichtet ist, den Motor so zu steuern, dass alle Zylinder des Motors zu einer gewissen Zeit während der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators mit magerem Gemisch betrieben werden.
Verfahren zum Vermindern von Motorölverdünnung im Wesentlichen wie hierin unter Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
Kraftfahrzeug mit einem Mehrzylinder-Magermixmotor im Wesentlichen wie hierin unter Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben.