DE102016220962A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge Download PDF

Info

Publication number
DE102016220962A1
DE102016220962A1 DE102016220962.0A DE102016220962A DE102016220962A1 DE 102016220962 A1 DE102016220962 A1 DE 102016220962A1 DE 102016220962 A DE102016220962 A DE 102016220962A DE 102016220962 A1 DE102016220962 A1 DE 102016220962A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
nitrogen oxide
oxide generation
flame
amount
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102016220962.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Kyoungchan Han
Junyong Lee
Jun Yu
Kyoung Min Lee
Kyoungdoug Min
Seungha LEE
Gyujin Kim
Youngbok Lee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hyundai Motor Co
SNU R&DB Foundation
Original Assignee
Hyundai Motor Co
Seoul National University R&DB Foundation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hyundai Motor Co, Seoul National University R&DB Foundation filed Critical Hyundai Motor Co
Publication of DE102016220962A1 publication Critical patent/DE102016220962A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/007—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0037—NOx
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/025—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures
    • F02D35/026—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
    • F02D41/1461—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases emitted by the engine
    • F02D41/1462—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases emitted by the engine with determination means using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1412—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a predictive controller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0614—Actual fuel mass or fuel injection amount
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0618—Actual fuel injection timing or delay, e.g. determined from fuel pressure drop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
    • F02D41/0072—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1458—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with determination means using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/405—Multiple injections with post injections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge eines Kompressionszündungsmotors wird bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Prognostizieren eines Zusammensetzungsverhältnisses eines Gases in einer Mischung und einer Flammentemperatur unter Verwendung von Antriebsvariablen eines Motors und Berechnen einer Stickstoffoxid-Erzeugungsrate unter Verwendung des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases in der Mischung und der Flammentemperatur. Zusätzlich wird eine Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um eine Flamme unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und einer gesamten Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge eines Zylinders unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration prognostiziert.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldung
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität auf die und den Nutzen der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2015-0176344 , eingereicht beim Koreanischen Patentamt am 10. Dezember 2015, deren gesamter Inhalt unter Bezugnahme hier eingefügt werden.
  • HINTERGRUND
  • (a) Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge eines Kompressionszündungsmotors (Selbstzünder), und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum genaueren Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge in Echtzeit unter Verwendung eines Verbrennungsdrucks und Antriebsvariablen eines Motors ohne zusätzliche Vorrichtungen zum Analysieren von Abgas oder Sensoren zum Erfassen der NOx-Menge.
  • (b) Stand der Technik
  • Nachdem Emissionsregularien für Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor strenger werden, müssen Emissionen während eines Betriebs des Verbrennungsmotors reduziert werden. Ein entwickeltes Verfahren zum Reduzieren von einer Emission umfasst ein Reduzieren einer Emission, die in jedem Zylinder des Verbrennungsmotors während einer Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt wird. Ein weiteres entwickeltes Verfahren zum Reduzieren einer Emission umfasst eine Verwendung eines Nachverarbeitungssystems eines Abgases im Verbrennungsmotor. Das Nachverarbeitungssystem des Abgases ist eingerichtet, schädliche Materialien, die während einer Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemischs an jedem Zylinder erzeugt werden, in harmlose Materialien zu wandeln. Zu diesem Zweck werden katalytische Konverter zum Umwandeln von Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoff und Stickstoffoxid in harmlose Materialien verwendet.
  • Um giftige Materialien unter Verwendung der katalytischen Konverter des Abgases effizient zu konvertieren, wird es zusätzlich notwendig, die NOx(Mono-Stickstoff-Oxid)-Menge, die im Motor erzeugt wird, genau zu prognostizieren. Gemäß konventionellen Verfahren und Systemen werden Vorrichtungen zum Analysieren des Abgases oder Sensoren zum Erfassen der NOx-Menge verwendet, um die NOx-Menge genau zu prognostizieren. Allerdings verursacht die Verwendung der Vorrichtungen zum Analysieren des Abgases oder die Sensoren zum Erfassen der NOx-Menge eine Erhöhung der Gesamtkosten. Zusätzlich können Zusammensetzungen im Motorabgas die Vorrichtungen zum Analysieren des Abgases oder die Sensoren zum Erfassen der NOx-Menge kontaminieren, was eine Fehlfunktion oder einen Ausfall der Sensoren selbst verursacht.
  • Demnach wurde eine Technik zum Prognostizieren einer NOx-Menge entwickelt. Die Zuverlässigkeit kann allerdings gemäß der Technik aufgrund von komplexen Berechnungsprozessen und vereinfachten Annahmen zum Vereinfachen der Berechnungsprozesse verschlechtert werden. Zusätzlich kann im Stand der Technik, nachdem die NOx-Menge basierend auf dem gemessenen Wert abgeschätzt wird, wenn sich der Motor in einem normalen Zustand befindet, ein Fehler zwischen einer erzeugten Menge und einer prognostizierten Menge aufgrund der Abweichung zwischen den Motoren und der Abweichung eines Umgebungszustand auftreten.
  • Die zuvor in diesem Abschnitt offenbarte Information dient lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrundes der Erfindung, und sie kann deshalb Informationen enthalten, die keinen Stand der Technik bilden, der in diesem Land bereits einem Fachmann bekannt ist.
  • GEGENSTAND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge eines Kompressionszündungsmotors (Selbstzünders) bereit, die dahingehend Vorteile aufweisen, dass sie die NOx-Menge in Echtzeit unter Verwendung eines Verbrennungsdrucks und von Antriebsvariablen eines Motors ohne zusätzliche Vorrichtungen zum Analysieren eines Abgases oder Sensoren zum Erfassen der NOx-Menge genauer prognostizieren.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge eines Kompressionszündungsmotors bereit, das aufweisen kann: Prognostizieren eines Zusammensetzungsverhältnisses eines Gases in einer Mischung und einer Flammentemperatur unter Verwendung von Antriebsvariablen eines Motors, Berechnen einer Stick(stoff)oxid-Erzeugungsrate unter Verwendung des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases in der Mischung und der Flammentemperatur, Berechnen einer Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um eine Flamme unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate, und Prognostizieren einer gesamten Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge eines Zylinders unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration.
  • Die Antriebsvariablen des Motors können zumindest eine umfassen, die ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: eine Vorsteuerkraftstoffmenge, eine Vorsteuereinspritzzeit, eine Vorsteuereinspritzdauer, eine eingespritzte Kraftstoffmenge, eine Haupteinspritzdauer, eine Haupteinspritzzeit, eine Motorgeschwindigkeit (RPM; U/min), ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF), und eine Abgasrezirkulation (EGR). Das Prognostizieren des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases kann aufweisen: Prognostizieren des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases einer Flammenfläche einer Flamme, die durch Mischen von Kraftstoff und Luft erzeugt wird, unter Verwendung der Antriebsvariablen des Motors.
  • Ferner kann das Berechnen der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate aufweisen: Ableiten der Flammentemperatur einer Verbrennungskammer basierend auf einer Veränderung im Zusammensetzungsverhältnis des Gases im Zylinder aufgrund einer Steuereinspritzung. Das Berechnen der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate kann ferner aufweisen: Ableiten der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate unter Verwendung einer Flammentemperatur und einer Sauerstoffkonzentration und Stickstoffkonzentration in der Verbrennungskammer. Das Berechnen der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme kann aufweisen: Ableiten der Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und des Stickstoffoxid-Erzeugungsgebietes unter Verwendung der Kraftstoffmenge und der Motorgeschwindigkeit und Berechnen der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate, der Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und des Stickstoffoxid-Erzeugungsgebietes.
  • Das Prognostizieren der gesamten Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders kann aufweisen: Berechnen der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um eine Flamme unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme, und Ableiten der gesamten Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders durch Kompensieren der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme mit einer Konzentration des Zylinders. Das Prognostizieren der gesamten Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders kann ferner aufweisen: Linearisieren der gesamten Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders auf einen Stickstoffoxid-Bestimmungswert.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge eines Kompressionszündungsmotors (Selbstzünders), der aufweisen kann: Einen Aufnehmer für Antriebsvariablen, der eingerichtet ist, Antriebsvariablen eines Motors aufzunehmen, einen Berechner, der eingerichtet ist, eine Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und eine Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration aufgrund einer Vorsteuereinspritzung unter Verwendung der Antriebsvariablen des Motors zu berechnen, und eine Steuerung, die eingerichtet ist, eine Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um eine Flamme unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration zu prognostizieren, und eine gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge eines Zylinders aus der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme zu prognostizieren.
  • Der Berechner kann einen Stickstoffoxid-Erzeugungsratenberechner aufweisen, der eingerichtet ist, ein Zusammensetzungsverhältnis eines Gases in einer Mischung und eine Flammentemperatur unter Verwendung der Antriebsvariablen des Motors zu prognostizieren, und die Stickstoffoxid-Erzeugungsrate unter Verwendung des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases und der Flammentemperatur zu prognostizieren. Der Berechner kann ferner einen Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentrationsberechner aufweisen, der eingerichtet ist, eine Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und ein Stickstoffoxid-Erzeugungsgebiet unter Verwendung einer Kraftstoffmenge und einer Motorgeschwindigkeit abzuleiten, und die Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate, der Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und des Stickstoffoxid-Erzeugungsgebietes zu berechnen.
  • Die Steuerung kann einen Prädiktor aufweisen, der eingerichtet ist, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders aus der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme zu prognostizieren. Der Prädiktor kann eine Konzentrationskorrektureinheit aufweisen, die eingerichtet ist, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders durch Kompensieren der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme mit einer gesamten Konzentration des Zylinders abzuleiten. Der Prädiktor kann eingerichtet sein, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders auf einen Stickstoffoxid-Bestimmungswert zu linearisieren.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann es zum Erreichen des Ziels möglich sein, die NOx-Menge in Echtzeit genauer zu prognostizieren, indem die Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und die Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme berechnet wird, die Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme prognostiziert wird, und die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders von der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme prognostiziert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, betrachtet in Kombination mit den beigefügten Figuren, noch deutlicher.
  • 1 ist eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das in Kürze einen Ablauf zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • 3 ist eine Zeichnung, die ein Beispiel einer Kraftstoffeinspritzung eines Kompressionszündungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • 4 ist eine Zeichnung, die ein Flammengebiet gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • 5 ist ein Diagramm, das eine Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge gemäß dem Stand der Technik zeigt,
  • 6 ist ein Diagramm, das eine gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders zeigt, die unter Verwendung eines Zusammensetzungsverhältnisses des Gases in einer Mischung prognostiziert wurde, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 7 ist ein Diagramm, das eine gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders zeigt, die unter Verwendung eines Stickstoffoxid-Erzeugungsgebietes in 6 prognostiziert wurde, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 8 ist ein Diagramm, das eine gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders zeigt, die unter Verwendung einer Zylindergesamtkonzentration in 7 prognostiziert wurde, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
  • 9 ist ein Diagramm, das eine gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders zeigt, die unter Verwendung einer Stickstoffoxid-Zersetzungsreaktion in 8 prognostiziert, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung werden lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schlichtweg durch deren Darstellung gezeigt und beschrieben. Für Fachleute ist ersichtlich, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen in verschiedenen Arten modifiziert werden können, und zwar alle ohne vom Gedanken oder vom Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Die hier verwendete Terminologie dient dem Zweck zum Beschreiben lediglich bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. Wie hier verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“, „eines“ und „der/die/das“ ebenso alle Pluralformen umfassen, außer der Kontext zeigt deutlich etwas anderes an. Es ist ferner ersichtlich, dass die Begriffe „umfassen“ und/oder „umfassend“, wenn in dieser Beschreibung verwendet, die Anwesenheit der genannten Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht die Anwesenheit oder den Zusatz von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen hiervon präkludieren. Wie hier verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ einen oder alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten, gelisteten Gegenstände.
  • Es ist ersichtlich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-...“ oder ähnliche Begriffe, wie hier verwendet, Motorfahrzeuge im allgemeinen umfassen, wie Fahrgastautomobile, umfassend Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastwägen, andere gewerbliche Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, umfassend eine Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeug und ähnliches, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffgetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativem Kraftstoff umfassen (z.B. Kraftstoff, gewonnen aus anderen Quellen als Rohöl).
  • Zusätzlich können einige Verfahren durch zumindest eine Steuerung ausgeführt werden. Der Begriff „Steuerung“ betrifft eine Hardware-Vorrichtung, umfassend einen Speicher und einen Prozessor, die eingerichtet sind, einen oder mehrere Schritte auszuführen, der als eine Algorithmusstruktur interpretiert wird. Der Speicher speichert Algorithmusschritte, und der Prozessor führt spezifisch die Algorithmusschritte aus, um einen oder mehrere der nachfolgend zu beschreibenden Prozesse auszuführen.
  • Ferner kann eine Steuerlogik der vorliegenden Erfindung durch ein nicht-transientes, computerlesbares Medium auf einem computerlesbaren Mittel umfassend, ausführbare Programminstruktionen, die durch einen Prozessor, eine Steuerung und ähnliches ausgeführt werden, implementiert sein. Beispiele eines computerlesbaren Mediums umfassen, obwohl nicht einschränkend, ROMs, RAMs, CD-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Flashspeicher, Speicherkarten/Smartkarten und optische Datenspeicher. Das computerlesbare Aufnahmemedium kann in einem netzwerkverbundenen Computersystem verteilt sein und zum Bespiel durch einen Telematic-Server oder ein Steuergebiet-Netzwerk (CAN) gespeichert und ausgeführt werden.
  • Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge eines Kompressionszündungsmotors werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 bis 9 beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Zeichnung zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Insbesondere wird zur Erleichterung der Erklärung ein Aufbau einer Vorrichtung zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch illustriert, jedoch ist der Kompressionszündungsmotor nicht hierauf beschränkt. Bezug nehmend auf 1 kann die Vorrichtung zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Aufnehmer für Antriebsvariablen 110, einen Berechner 120 und eine Steuerung 130 aufweisen. Die Steuerung 130 kann eingerichtet sein, die anderen Komponenten der Vorrichtung zu betreiben (z.B. den Aufnehmer für Antriebsvariablen 110 und den Berechner 120).
  • Insbesondere kann der Aufnehmer für Antriebsvariablen 110 eingerichtet sein, Antriebsvariablen des Kompressionszündungsmotors aufzunehmen, und kann Antriebsvariablen des Motors zur Steuerung 130 bereitstellen oder übermitteln. Die Antriebsvariablen des Motors können zumindest einen aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend: eine Vorsteuerkraftstoffmenge, eine Vorsteuereinspritzzeit, eine Vorsteuereinspritzdauer, eine eingespritzte Kraftstoffmenge, eine Haupteinspritzdauer, eine Haupteinspritzzeit, eine Motorgeschwindigkeit (RPM; U/min), ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF) und ein EGR.
  • Der Berechner 120 kann eingerichtet sein, die Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und die Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um eine Flamme aufgrund einer Vorsteuereinspritzung unter Verwendung der Antriebsvariablen des Motors zu berechnen. Der Berechner 120 kann einen Stickstoffoxid-Erzeugungsratenberechner 122 und einen Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentrationsberechner 124 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweisen.
  • Der Stickstoffoxid-Erzeugungsratenberechner 122 kann eingerichtet sein, eine Zusammensetzungsrate des Gases in einer Mischung und eine Flammentemperatur unter Verwendung von Antriebsvariablen des Motors zu prognostizieren oder zu bestimmen, und die Stickstoffoxid-Erzeugungsrate um die Flamme unter Verwendung eines Zusammensetzungsverhältnisses des Gases in der Mischung und der Flammentemperatur zu berechnen. Der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentrationsberechner 124 kann eingerichtet sein, die Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und das Stickstoffoxid-Erzeugungsgebiet unter Verwendung der Kraftstoffmenge, die zum Zylinder eingespritzt wird, und der Motorgeschwindigkeit (Umdrehungen pro Minute – RPM; U/min) zu berechnen. Der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentrationsberechner 124 kann eingerichtet sein, die Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate, der Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und des Stickstoffoxid-Erzeugungsgebiets zu berechnen. Die Steuerung 130 kann dann eingerichtet sein, eine Stickstoffoxid-Erzeugungsgröße um die Flamme unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme zu prognostizieren oder zu bestimmen, und eine gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsgröße des Zylinders aus der Stickstoffoxid-Erzeugungsgröße um die Flamme zu prognostizieren. Die Steuerung 130 kann einen Prädiktor 132 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen.
  • Insbesondere kann der Prädiktor 132 eingerichtet sein, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsgröße des Zylinders aus der Stickstoffoxid-Erzeugungsgröße um die Flamme zu prognostizieren oder zu bestimmen. Der Prädiktor 132 kann eine Konzentrationskorrektureinheit 134 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen. Die Konzentrationskorrektureinheit 134 kann eingerichtet sein, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders durch Kompensieren der Stickstoffoxid-Erzeugungsgröße um die Flamme mit der Konzentration des Zylinders abzuleiten.
  • Zusätzlich kann der Prädiktor 132 eingerichtet sein, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsgröße des Zylinders auf einen Stickstoffoxid-Bestimmungswert unter Verwendung von zumindest einer der Stickstoffoxid-Erzeugungsreaktion oder der Stickstoffoxid-Zerfallreaktion durch Stickoxid (N2O) zu linearisieren. Demnach kann die Steuerung 130 mit zumindest einem Prozessor implementiert sein, der durch ein bestimmtes Programm betrieben wird, und das bestimmte Programm kann programmiert sein, um jeden Schritt gemäß einem Verfahren zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung durchzuführen.
  • Darüber hinaus ist 2 ein Flussdiagramm, das in Kürze einen Ablauf zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Flussdiagramm wird mit den gleichen Bezugszeichen wie diejenigen des Aufbaus von 1 beschrieben. Bezug nehmend auf 2 kann die Vorrichtung zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingerichtet sein, das Zusammensetzungsverhältnis des Gases in der Mischung aufgrund einer Steuereinspritzung im Schritt S102 zu prognostizieren. Die Vorrichtung zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge 100 kann eingerichtet sein, das Zusammensetzungsverhältnis des Gases der Flammenfläche, an der die Flamme durch Mischen des Kraftstoffes mit Luft erzeugt wird, unter Verwendung der Antriebsvariablen des Motors zu prognostizieren.
  • 3 ist eine Zeichnung, die ein Beispiel einer Kraftstoffeinspritzung eines Kompressionszündungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bezug nehmend auf 3 kann in dem Kompressionszündungsmotor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorsteuereinspritzung (Vorsteuer1, Vorsteuer2) vor einer Haupteinspritzung durchgeführt werden, und eine Nacheinspritzung kann nach der Haupteinspritzung zum Reduzieren von Lärm und ähnlichen Dingen (PM) durchgeführt werden. Zusätzlich kann die Vorrichtung zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingerichtet sein, die Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme durch die Vorsteuereinspritzung (Vorsteuer1, Vorsteuer2) zu prognostizieren, und die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders aus der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme zu prognostizieren.
  • Die Vorrichtung zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eingerichtet sein, die Flammentemperatur in der Verbrennungskammer basierend auf der Veränderung des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases im Zylinder aufgrund der Steuereinspritzung bei Schritt S104 zu prognostizieren. Die Vorrichtung zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge 100 kann eingerichtet sein, die Flammentemperatur der Verbrennungskammer unter Verwendung der folgenden Gleichung 1 zu berechnen. Gleichung 1
    Figure DE102016220962A1_0002
    wobei Tflame die Flammentemperatur T ist, Tad eine adiabatische Flammentemperatur ist, Pi ein Druck beim Start einer Verbrennung ist, Pmax ein maximaler Verbrennungsdruck ist, und K ein spezifisches Wärmeverhältnis des verbrannten Gases (verbrannten Gases) ist.
  • Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, die Stickstoffoxid-Erzeugungsrate unter Verwendung der Flammentemperatur und einer Sauerstoffkonzentration und Stickstoffkonzentration in der Verbrennungskammer bei Schritt S106 zu berechnen. Die Stickstoffoxid-Erzeugungsrate kann unter Verwendung der Flammentemperatur T basierend auf einer Veränderung des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases in der Mischung aufgrund der Steuereinspritzung berechnet werden. Insbesondere kann die Stickstoffoxid-Erzeugungsrate in der Verbrennungskammer unter Verwendung der folgenden Gleichung 2 berechnet werden. Gleichung 2
    Figure DE102016220962A1_0003
    wobei d[NO]/dt die Stickstoffoxid-Erzeugungsrate zu einer Zeit ist, T die Flammentemperatur ist, [O2] die durch einen Sensor gemessene Sauerstoffkonzentration ist, [N2] die Stickstoffkonzentration in der Verbrennungskammer ist und A und B Konstanten sind.
  • Zusätzlich kann die Vorrichtung zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge 100 eingerichtet sein, um die Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate bei Schritt S108 zu berechnen. Die Vorrichtung kann dann eingerichtet sein, die Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und das Stickstoffoxid-Erzeugungsgebiet unter Verwendung der Kraftstoffmenge, die zum Zylinder eingespritzt wird, und der Motorgeschwindigkeit abzuleiten. Die Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme kann unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate, der Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und des Stickstoffoxid-Erzeugungsgebiets berechnet werden. Insbesondere kann die Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme unter Verwendung der folgenden Gleichung 3 berechnet werden. Gleichung 3
    Figure DE102016220962A1_0004
    wobei NOmol die Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme ist, S das Flammenerzeugungsgebiet ist, T die Flammenerzeugungsdauer, mfuel die Kraftstoffmenge ist, die zum Zylinder eingespritzt wird, und RPM die Motorgeschwindigkeit ist.
  • Die Vorrichtung zum Prognostizieren der NOx-Erzeugungsmenge 100 kann eingerichtet sein, die Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate um die Flamme und der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme bei Schritt S110 zu prognostizieren. Ferner kann die Vorrichtung zum Prognostizieren der NOx-Erzeugungsmenge 100 eingerichtet sein, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders durch Kompensieren der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme mit der Konzentration des Zylinders bei Schritt S112 abzuleiten.
  • 4 ist eine Zeichnung, die ein Flammgebiet gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Bezug nehmend auf 4 kann im Zylinder S ein Flammgebiet A, in dem die Flamme erzeugt wird, und ein Nicht-Verbrennungsgebiet B, in dem die Flamme nicht erzeugt wird, umfasst sein. Die Vorrichtung zum Prognostizieren der NOx-Erzeugungsmenge 100 kann eingerichtet sein, die Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration vom Flammgebiet A abzuleiten.
  • Demnach kann die Vorrichtung zum Prognostizieren der NOx-Erzeugungsmenge 100 eingerichtet sein, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders durch eine Kompensation der Konzentration basierend auf sowohl dem Flammengebiet A als auch dem Nicht-Verbrennungsgebiet B zu berechnen. Insbesondere kann die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders unter Verwendung der folgenden Gleichung 4 berechnet werden. Gleichung 4
    Figure DE102016220962A1_0005
    wobei Stickstoffoxid die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders ist, NOmol die Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme ist, VolumeA ein Volumen des Flammengebiets ist, PHI ein Druck in der Verbrennungskammer ist, TA die Flammentemperatur im Flammengebiet A ist, und TB eine Temperatur im Nicht-Verbrennungsgebiet B ist.
  • Die Vorrichtung zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eingerichtet sein, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders auf einen Stickstoffoxid-Bestimmungswert bei Schritt S114 zu linearisieren. Zusätzlich kann die Vorrichtung eingerichtet sein, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders auf den Stickstoffoxid-Bestimmungswert unter Verwendung einer Stickstoffoxid-Erzeugungsreaktion durch N2O zu linearisieren. Die folgende Gleichung 5 kennzeichnet die Stickstoffoxid-Erzeugungsreaktion durch N2O gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Gleichung 5
    • N2O + O ⇔ 2NO O + N2 + M ⇔ N2O + M N2O + H ⇔ N2 + OH N2O + O ⇔ N2 + O2 N2O + H ⇔ NO + NH ... ⇒ 2NO
  • Ferner kann die Vorrichtung zum Prognostizieren der NOx-Erzeugungsmenge 100 eingerichtet sein, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders basierend auf der Stickstoffoxid-Zerfallreaktion, bei der Stickstoffoxid durch die Umkehrreaktion zerlegt wird, auf den Stickstoffoxid-Bestimmungswert zu linearisieren.
  • 5 ist ein Diagramm, das eine Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge gemäß dem Stand der Technik zeigt, und 6 ist ein Diagramm, das eine gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders zeigt, die unter Verwendung eines Zusammensetzungsverhältnisses des Gases in einer Mischung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung prognostiziert wird. 7 ist ein Diagramm, das eine gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders zeigt, die unter Verwendung eines Stickstoffoxid-Erzeugungsgebiets in 6 prognostiziert wurde, 8 ist ein Diagramm, das eine gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders zeigt, die unter Verwendung einer Zylindergesamtkonzentration in 7 prognostiziert wurde, und 9 ist ein Diagramm, das eine gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders zeigt, die unter Verwendung einer Stickstoffoxid-Zerfallreaktion in 8 prognostiziert wurde.
  • Bezug nehmend auf 6 bis 9 kann in der Vorrichtung zum Prognostizieren der NOx-Erzeugungsmenge 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Veränderung des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases in der Mischung aufgrund der Vorsteuereinspritzung, des Stickstoffoxid-Erzeugungsgebiets, der Zylindergesamtkonzentration und der Stickstoffoxid-Zerfallreaktion nacheinander beachtet werden. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge auf den Stickstoffoxid-Messwert zu linearisieren, der der Stickstoffoxid-Bestimmungswert ist, und die gesamte NOx-Menge im Zylinder kann genauer prognostiziert werden.
  • Wie zuvor beschrieben können die Vorrichtung und das Verfahren zum Prognostizieren der NOx-Erzeugungsmenge eines Kompressionszündungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingerichtet sein, die Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und die Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme zu berechnen, sie prognostiziert die Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme und prognostiziert die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders aus der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme. Deshalb ist es möglich, die NOx-Menge in Echtzeit genauer zu prognostizieren.
  • In den vorangegangenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nicht nur eine Vorrichtung und ein Verfahren implementiert, und können deshalb durch Programme realisiert werden, die Funktionen entsprechend dem Aufbau der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oder einem Aufnahmemedium, auf dem die Programme aufgenommen sind, realisieren.
  • Während diese Erfindung im Zusammenhang mit demjenigen beschrieben wurde, was im Augenblick als beispielhafte Ausführungsformen betrachtet wird, ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen umfassen soll, die im Gedanken und Bereich der beigefügten Ansprüche liegen.
  • 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
    • KR 10-2015-0176344 [0001]

Claims (20)

  1. Verfahren zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge eines Kompressionszündungsmotors, umfassend: Prognostizieren, durch eine Steuerung, eines Zusammensetzungsverhältnisses eines Gases in einer Mischung und einer Flammentemperatur unter Verwendung von Antriebsvariablen eines Motors, Berechnen, durch die Steuerung, einer Stickstoffoxid-Erzeugungsrate unter Verwendung des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases in der Mischung und der Flammentemperatur, Berechnen, durch die Steuerung, einer Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um eine Flamme unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate, und Prognostizieren, durch die Steuerung, einer gesamten Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge eines Zylinders unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Antriebsvariablen des Motors zumindest einen aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend: eine Vorsteuerkraftstoffmenge, eine Vorsteuereinspritzzeit, eine Vorsteuereinspritzdauer, eine eingespritzte Kraftstoffmenge, eine Haupteinspritzdauer, eine Haupteinspritzzeit, eine Motorgeschwindigkeit (U/min; RPM), ein Luft/Kraftstoffverhältnis (AF) und eine Abgasrezirkulation (EGR).
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem das Prognostizieren des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases ein Prognostizieren, durch die Steuerung, des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases einer Flammenfläche einer Flamme, die durch Mischen von Kraftstoff und Luft erzeugt wird unter Verwendung der Antriebsvariablen des Motors, umfasst.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem das Berechnen der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate umfasst: Ableiten, durch die Steuerung, der Flammentemperatur einer Verbrennungskammer, basierend auf einer Veränderung im Zusammensetzungsverhältnis des Gases im Zylinder aufgrund einer Vorsteuereinspritzung.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem das Berechnen der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate ferner aufweist: Ableiten, durch die Steuerung, der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate unter Verwendung einer Flammentemperatur und einer Sauerstoffkonzentration und Stickstoffkonzentration in der Verbrennungskammer.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem das Berechnen der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme umfasst: Ableiten, durch die Steuerung, einer Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und eines Stickstoffoxid-Erzeugungsgebiets unter Verwendung der eingespritzten Kraftstoffmenge und der Motorgeschwindigkeit, und Berechnen, durch die Steuerung, der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate, der Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und des Stickstoffoxid-Erzeugungsgebiets.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem das Prognostizieren der gesamten Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders umfasst: Berechnen, durch die Steuerung, der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um eine Flamme unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um die Flamme, und Ableiten der gesamten Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders durch Kompensieren der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme mit einer Gesamtkonzentration des Zylinders.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem das Prognostizieren der gesamten Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders ferner umfasst: Linearisieren, durch die Steuerung, der gesamten Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders auf einen Stickstoffoxid-Bestimmungswert.
  9. Vorrichtung zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge eines Kompressionszündungsmotors, umfassend: einen Aufnehmer für Antriebsvariablen, der eingerichtet ist, Antriebsvariablen eines Motors aufzunehmen, einen Berechner, der eingerichtet ist, eine Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und eine Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration aufgrund einer Vorsteuereinspritzung unter Verwendung der Antriebsvariablen des Motors zu berechnen, und eine Steuerung, die eingerichtet ist, eine Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um eine Flamme unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration zu prognostizieren, und eine gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge eines Zylinders aus der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme zu prognostizieren.
  10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der der Berechner aufweist: einen Stickstoffoxid-Erzeugungsratenberechner, der eingerichtet ist, ein Zusammensetzungsverhältnis eines Gases in einer Mischung und eine Flammentemperatur unter Verwendung der Antriebsvariablen des Motors zu prognostizieren, und die Stickstoffoxid-Erzeugungsrate unter Verwendung des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases und der Flammentemperatur zu prognostizieren.
  11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, bei der der Berechner aufweist: einen Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentrationsberechner, der eingerichtet ist, eine Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und ein Stickstoffoxid-Erzeugungsgebiet unter Verwendung einer eingespritzten Kraftstoffmenge und einer Motorgeschwindigkeit abzuleiten, und die Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate, der Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und des Stickstoffoxid-Erzeugungsgebiets zu berechnen.
  12. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Steuerung aufweist: einen Prädiktor, der eingerichtet ist, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders aus der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme zu prognostizieren.
  13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, bei der der Prädiktor aufweist: eine Konzentrationskorrektureinheit, die eingerichtet ist, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders durch Kompensieren der Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge um die Flamme mit einer Gesamtkonzentration des Zylinders abzuleiten.
  14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der der Prädiktor eingerichtet ist, die gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge des Zylinders auf einen Stickstoffoxid-Bestimmungswert zu linearisieren.
  15. Nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium, umfassend Programminstruktionen, ausgeführt durch eine Steuerung, zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge eines Kompressionszündungsmotors, wobei das computerlesbare Medium aufweist: Programminstruktionen, die ein Zusammensetzungsverhältnis eines Gases in einer Mischung und eine Flammentemperatur unter Verwendung von Antriebsvariablen eines Motors prognostizieren, Programminstruktionen, die eine Stickstoffoxid-Erzeugungsrate unter Verwendung des Zusammensetzungsverhältnisses des Gases in der Mischung und der Flammentemperatur berechnen, Programminstruktionen, die eine Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration um eine Flamme unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate berechnen, und Programminstruktionen, die eine gesamte Stickstoffoxid-Erzeugungsmenge eines Zylinders unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate und der Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration prognostizieren.
  16. Nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium gemäß Anspruch 15, bei dem die Antriebsvariablen des Motors zumindest eine umfassen, die ausgewählt ist aus der Gruppe, aufweisend: eine Vorsteuerkraftstoffmenge, eine Vorsteuereinspritzzeit, eine Vorsteuereinspritzdauer, eine eingespritzte Kraftstoffmenge, eine Haupteinspritzdauer, eine Haupteinspritzzeit, eine Motorgeschwindigkeit (U/min; RPM), ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF) und eine Abgasrezirkulation (EGR).
  17. Nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium gemäß Anspruch 16, ferner aufweisend Programminstruktionen, die das Zusammensetzungsverhältnis des Gases einer Flammenfläche einer Flamme prognostizieren, die durch Mischen von Kraftstoff und Luft unter Verwendung der Antriebsvariablen des Motors erzeugt wurde.
  18. Nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium gemäß Anspruch 17, ferner umfassend Programminstruktionen, die die Flammentemperatur einer Verbrennungskammer basierend auf einer Veränderung im Zusammensetzungsverhältnis des Gases im Zylinder aufgrund einer Vorsteuereinspritzung ableiten.
  19. Nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium gemäß Anspruch 18, ferner umfassend Programminstruktionen, die die Stickstoffoxid-Erzeugungsrate unter Verwendung einer Flammentemperatur und einer Sauerstoffkonzentration und Stickstoffkonzentration in der Verbrennungskammer ableiten.
  20. Nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium gemäß Anspruch 16, ferner aufweisend: Programminstruktionen, die eine Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und ein Stickstoffoxid-Erzeugungsgebiet unter Verwendung der eingespritzten Kraftstoffmenge und der Motorgeschwindigkeit ableiten, und Programminstruktionen, die die Stickstoffoxid-Erzeugungskonzentration unter Verwendung der Stickstoffoxid-Erzeugungsrate, der Stickstoffoxid-Erzeugungszeit und des Stickstoffoxid-Erzeugungsgebiets berechnen.
DE102016220962.0A 2015-12-10 2016-10-25 Vorrichtung und Verfahren zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge Withdrawn DE102016220962A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0176344 2015-12-10
KR1020150176344A KR101734240B1 (ko) 2015-12-10 2015-12-10 녹스 발생량 예측 장치 및 이를 이용한 녹스 발생량 예측 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016220962A1 true DE102016220962A1 (de) 2017-06-14

Family

ID=58741933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016220962.0A Withdrawn DE102016220962A1 (de) 2015-12-10 2016-10-25 Vorrichtung und Verfahren zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10253674B2 (de)
KR (1) KR101734240B1 (de)
CN (1) CN106968816B (de)
DE (1) DE102016220962A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101807056B1 (ko) * 2016-07-19 2017-12-08 현대자동차 주식회사 디젤 엔진의 압력 예측 장치 및 이를 이용한 압력 예측 방법
JP6772976B2 (ja) * 2017-07-07 2020-10-21 株式会社豊田自動織機 エンジンの制御装置
KR102394626B1 (ko) * 2017-11-30 2022-05-09 현대자동차주식회사 엔진의 이산화질소 배출량 예측 방법
KR102474612B1 (ko) * 2018-05-03 2022-12-06 현대자동차주식회사 운행거리를 반영한 엔진의 질소산화물 제어 방법
KR102506940B1 (ko) * 2018-09-28 2023-03-07 현대자동차 주식회사 녹스 발생량 예측 및 제어 방법
CN111272969B (zh) * 2020-01-19 2022-02-22 西安热工研究院有限公司 一种300MW煤粉锅炉的NOx生成浓度的预测方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0176344B1 (ko) 1994-08-01 1999-03-20 엄길용 브라운관용 게터착탈장치

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6882929B2 (en) 2002-05-15 2005-04-19 Caterpillar Inc NOx emission-control system using a virtual sensor
US6775623B2 (en) 2002-10-11 2004-08-10 General Motors Corporation Real-time nitrogen oxides (NOx) estimation process
JP4126560B2 (ja) * 2004-09-15 2008-07-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2007127004A (ja) 2005-11-01 2007-05-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 内燃機関の状態量推定装置、内燃機関の制御装置、及び内燃機関の状態量推定方法
JP2008184908A (ja) 2007-01-26 2008-08-14 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp エンジン制御装置
CN102192019A (zh) * 2010-03-02 2011-09-21 通用汽车环球科技运作公司 用于发动机管理系统的燃烧温度估计系统和方法
KR101234637B1 (ko) 2010-11-18 2013-02-19 현대자동차주식회사 질소산화물의 양을 예측하는 방법 및 이를 이용한 배기 장치
US20130074515A1 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 General Electric Company Gas turbine engine system and method of providing a fuel supplied to one or more combustors in a gas turbine engine system
KR101317413B1 (ko) 2011-11-22 2013-10-10 서울대학교산학협력단 녹스 제어 시스템 및 방법
KR101317410B1 (ko) * 2011-11-22 2013-10-10 서울대학교산학협력단 녹스 발생량 예측 방법
JP2014145271A (ja) * 2013-01-28 2014-08-14 Toyota Motor Corp 火花点火式内燃機関の排気浄化装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0176344B1 (ko) 1994-08-01 1999-03-20 엄길용 브라운관용 게터착탈장치

Also Published As

Publication number Publication date
US10253674B2 (en) 2019-04-09
US20170167350A1 (en) 2017-06-15
CN106968816A (zh) 2017-07-21
CN106968816B (zh) 2021-06-01
KR101734240B1 (ko) 2017-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016220962A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Prognostizieren einer NOx-Erzeugungsmenge
DE102017200145B4 (de) Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere eines NOx-Speicher-Katalysators sowie Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage und Fahrzeug
DE102012105625B4 (de) System und Verfahren zum Steuern von NOx
DE102012106929A1 (de) Verfahren zum Vorhersagen der NOx-Erzeugungsmenge
DE102018117271A1 (de) Modellbasierte Überwachung für eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung in einer Nachbehandlungsanordnung
DE102013203495A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Stickoxid-Speicherkatalysators
DE102018126767A1 (de) Verfahren zur Überwachung der Wirksamkeit eines Dreiwegekatalysators eines Ottomotors
DE102020108463A1 (de) Abgas-reinigungssystem, welches einen drei-wege-katalysator verwendet, und steuerverfahren eines solchen
DE102015202364A1 (de) Verfahren zum diagnostizieren eines abgassensors
DE102008004221A1 (de) Bestimmung einer während des Betriebs einer Brennkraftmaschine auftretenden NOx- und Rußemission
DE102008001121A1 (de) Verfahren zur Diagnose einer im Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgassonde und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102017211220A1 (de) Verfahren zur Diagnose einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, sowie der mit der Brennkraftmaschine verbundenen Vorrichtungen, sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens
DE102016001367A1 (de) Verfahren und System zum Ansteuern eines Verbrennungsmotors und/oder einer Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Fahrzeugs, Fahrzeug mit einem solchen System sowie Computerprogrammprodukt zum Durchführen eines solchen Verfahren und Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung mit einem derartigen Computerprogrammprodukt
DE102019006426A1 (de) Katalysator-Verschlechterungs-Diagnosesystem und Katalysator-Verschlechterungs-Diagnoseverfahren
EP2401485B1 (de) Verfahren zum betrieb eines abgassystems
DE102018116870A1 (de) Verfahren zum Bestimmen der Beladung eines Partikelfilters mit Asche
DE102014112615B4 (de) Sauerstoff-Spülungssteuerverfahren und Fahrzeugabgassystem für Katalysatoren von zwei Typen
DE102014117811B4 (de) Verfahren zum Steuern der Ammoniakmenge, die in einem Selektive-katalytische-Reduktion-Katalysator absorbiert ist, und Abgassystem, welches dieses nutzt
DE102016124190A1 (de) Vorrichtung zum Voraussagen des Drucks eines Dieselmotors und Druckvorhersageverfahren, welches diese Vorrichtung verwendet
DE102010046491A1 (de) Verfahren zum Bestimmen einer Schadstoffemission im Brennraum eines Dieselmotors
DE102018120393A1 (de) Systeme und verfahren zur steuerung der kraftstoffzufuhr für einen motor
DE102017211163A1 (de) Verfahren zum Sperren oder Freigeben einer Schubabschaltung
DE102014200360A1 (de) Elektronische Steuereinrichtung zur Erkennung von Gemischunterschieden in einer Brennkraftmaschine
DE102021100357A1 (de) Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters im Schubbetrieb
DE102016219549A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere eines NOx-Speicher-Katalysators eines autonom fahrenden Fahrzeugs mit Parallelhybridantrieb sowie Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage und Fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee