DE102017100377A1

DE102017100377A1 - Steuerung der einspritzmenge von kohlenwasserstoff in eine abgasbaugruppe

Info

Publication number: DE102017100377A1
Application number: DE102017100377.0A
Authority: DE
Inventors: Michelangelo Ardanese; Charles E. Dean; Andrea Hidalgo
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2017-07-27
Also published as: CN106988841B; US9714594B1; CN106988841A; US20170211445A1

Abstract

Eine Abgas-Baugruppe beinhaltet ein Abgasrohr zur Aufnahme des Abgases des Verbrennungsmotors, der mindestens einen Zylinder beinhaltet. Eine Oxidationskatalysator-Vorrichtung kann mit dem Abgasrohr wirkverbunden sein und einen Katalysator beinhalten. Ein erster Temperatursensor ist mit der Oxidationskatalysator-Vorrichtung wirkverbunden. Eine Steuerung ist operativ mit dem ersten Temperatursensor verbunden. Eine Kohlenwasserstoff-Einspritzdüse ist mit der Steuerung wirkverbunden und für das selektive Einspritzen einer Menge von Kohlenwasserstoff zu einer Kohlenwasserstoff-Einspritzrate konfiguriert. Die Steuerung beinhaltet einen Prozessor und einen physischen nichtflüchigen Speicher, in dem Anweisungen zur Ausführung eines Verfahrens zum Einstellen des Kohlenwasserstoff-Einspritzrate gespeichert sind. Die Steuerung kann programmiert werden, um die Kohlenwasserstoff-Einspritzrate, die mindestens teilweise auf einer Kombination von Raumgeschwindigkeit, Temperatur des Katalysators in der Oxidationskatalysator-Vorrichtung und Temperatur eines Partikelfilters basiert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft die Steuerung einer Einspritzrate von Kohlenwasserstoff in eine Abgasbaugruppe.
HINTERGRUND
Kohlenwasserstoffe können als Kraftstoff in Verbrennungsmotoren eingespritzt werden, um durch den Verbrennungsvorgang Energie zu erzeugen. Zusätzlich können Kohlenwasserstoffe in eine Abgasbaugruppe zur Wärmegewinnung für verschiedene Vorrichtungen in der Abgasbaugruppe eingespritzt werden. Die eingespritzten Kohlenwasserstoffe können mit Komponenten im Abgas interagieren, um Wärme über eine exotherme Reaktion zu erzeugen. Die Bestimmung der optimalen Geschwindigkeit der Kohlenwasserstoffeinspritzung erfordert den Ausgleich mehrerer Faktoren.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Abgasbaugruppe beinhaltet ein Abgasrohr zum Aufnehmen des Abgases von einem Verbrennungsmotor. Der Verbrennungsmotor beinhaltet mindestens einen Zylinder. Eine Oxidationskatalysatorvorrichtung kann mit dem Abgasrohr wirkverbunden sein und beinhaltet einen Katalysator. Ein erster Temperatursensor ist mit der Oxidationskatalysatorvorrichtung wirkverbunden. Eine Steuereinheit ist mit dem ersten Temperatursensor wirkverbunden. Eine Kohlenwasserstoff-Einspritzdüse ist mit der Steuerung wirkverbunden und so konfiguriert, dass eine Menge von Kohlenwasserstoff selektiv mit einer Kohlenwasserstoffeinspritzrate eingespritzt wird. Die Kohlenwasserstoff-Einspritzdüse kann in fließender Kommunikation mit dem Abgasrohr stehen, so dass die Menge des Kohlenwasserstoffs in das Abgasrohr freigesetzt wird. Die Kohlenwasserstoff-Einspritzdüse kann derart in fließender Kommunikation mit dem Verbrennungsmotor stehen, dass die Menge des Kohlenwasserstoffs in mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors freigesetzt wird.
Die Steuerung ist mit einem Prozessor und einem physischen, nichtflüchtigen Speicher ausgestattet, in dem Anweisungen zur Ausführung eines Verfahrens zur Steuerung der Kohlenwasserstoff-Einspritzrate gespeichert sind. Die Ausführung der Anweisungen durch den Prozessor veranlasst die Steuerung zur Bestimmung einer Raumgeschwindigkeit des Abgases. Die Steuerung kann programmiert werden, um eine Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung festzulegen, die mindestens teilweise auf dem ersten Temperatursensor basiert. Die Steuerung kann programmiert werden, um einen ersten Korrekturfaktor (F₁) festzulegen, der auf der Raumgeschwindigkeit und der Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung basiert. Die Steuerung kann programmiert werden, um die Kohlenwasserstoff-Einspritzmenge zu steuern, welche mindestens teilweise auf dem ersten Korrekturfaktor (F₁) basiert.
Ein Partikelfilter kann mit dem Abgasrohr wirkverbunden werden. Ein Partikelfilter-Temperatursensor kann mit dem Partikelfilter wirkverbunden werden. Die Steuerung kann programmiert werden, um eine Temperatur des Partikelfilters festzulegen, welche mindestens teilweise auf dem Partikelfilter-Temperatursensor basiert. Die Steuerung kann programmiert werden, um einen zweiten Korrekturfaktor (F₂) festzulegen, der mindestens teilweise auf der Temperatur des Partikelfilters basiert. Die Steuerung kann programmiert werden, um die Kohlenwasserstoff-Einspritzmenge zu steuern, welche mindestens teilweise auf einer begrenzten Summe des ersten und zweiten Korrekturfaktors (F₁, F₂) basiert. Die begrenzte Summe ist definiert als eine Summe des ersten und zweiten Korrekturfaktors (F₁, F₂), welche über die Steuerung auf einen Maximalwert 1 und einen minimalen Wert 0 begrenzt ist.
Die Steuerung kann programmiert werden, um die Kohlenwasserstoff-Einspritzrate zu begrenzen, welche mindestens teilweise auf einer Kombination von Raumgeschwindigkeit, Katalysatortemperatur in der Oxidationskatalysatorvorrichtung und Temperatur des Partikelfilters basiert. Ein Luftmassensensor kann konfiguriert werden, um eine Durchflussmenge der Ansaugluft, die in den Verbrennungsmotor eintritt, wahrzunehmen. Die Bestimmung der Raumgeschwindigkeit kann das Erreichen einer Abgasdurchflussmenge beinhalten, welche mindestens teilweise auf dem Luftmassensensor und einer Kraftstoffdurchflussmenge basiert. Die Bestimmung der Raumgeschwindigkeit kann das Erreichen einer Leistungsdichte des Abgases an einer vorbestimmten Temperatur und einem vordefinierten Druck beinhalten. Die Bestimmung der Raumgeschwindigkeit kann das Erreichen eines Luftraumvolumens der Oxidationskatalysatorvorrichtung beinhalten.
Die oben genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Funktionen und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische fragmentarische Ansicht einer Abgasbaugruppe und einer Steuerung; und
in 2 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens dargestellt, das auf dem Controller von 1 zu gespeichert und ausführbar ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, worin sich die gleichen Referenznummern auf die gleichen Komponenten beziehen, zeigt 1 eine schematische Ansicht einer Abgasbaugruppe 10. Die Baugruppe 10 kann in einer Vorrichtung 16 verwendet werden, welche ein Fahrzeug, ein Fahrrad, ein Roboter, ein landwirtschaftliches Gerät, eine Sportausrüstung oder jede andere drehmomenterzeugende Vorrichtung sein kann. Die Vorrichtung 16 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 12 mit mindestens einem Zylinder 14. Der Verbrennungsmotor 12 kann jeder geeignete Motor sein, der in der Lage ist, Kraftstoffe in mechanische Leistung umzuwandeln, um ein Drehmoment zu erzeugen. Die Offenbarung gilt jedoch für jede Art von Motor. Bezugnehmend auf 1 ist ein Abgasrohr 18 in fließender Kommunikation mit und zur Aufnahme des Abgases 20 des Verbrennungsmotors 12 konfiguriert. Eine Oxidationskatalysatorvorrichtung 22 ist mit dem Abgasrohr 18 wirkverbunden und beinhaltet mindestens einen Oxidationskatalysator 24. Ein erster Temperatursensor 26 ist mit der Oxidationskatalysatorvorrichtung 22 wirkverbunden. Der erste Temperatursensor 26 kann Sonden, die sich in einer stromauf- oder stromabwärtigen Position oder die sich beide in einer stromauf- und stromabwärtigen Position der Oxidationskatalysatorvorrichtung 22 befinden, beinhalten.
Der Oxidationskatalysator 24 kann aus einem Edelmetall, wie Palladium, Platin bzw. Aluminiumoxid, oder einer Kombination aus allen dreien hergestellt sein. Der Oxidationskatalysator 24 kann jeder geeignete, den Fachleuten bekannte Katalysator sein. Der Oxidationskatalysator 24 interagiert bei Erwärmung auf Zündtemperatur mit den Komponenten im Abgas 20, wie unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid, und oxidiert diese zu Kohlendioxid und Wasser. Eine Beispielreaktion ist unten gezeigt: 2CO + O₂ → 2CO₂ C_xH_2x+2 + [(3x + 1)/2] O₂ → x CO₂ + (x + 1) H₂O
Bezugnehmend auf 1 kann ein Partikelfilter 28 mit dem Abgasrohr 18 wirkverbunden sein und sich hinter der Oxidationskatalysatorvorrichtung 22 befinden. Der Partikelfilter 28 ist so konfiguriert, dass er vom Verbrennungsmotor 12 produzierte Teilchen oder produziertes Partikelmaterial herausfiltert. Diese Partikel können Ruß, Kohlenwasserstoffe, Asche und Schwefelsäure beinhalten. In regelmäßigen Abständen muss der Partikelfilter 28 thermisch regeneriert werden, um die angesammelten Partikel zu entfernen. Bezugnehmend auf 1 kann der Partikelfilter 28 eine Vielzahl von Kanälen 29 beinhalten, die einendig sind und entsprechende poröse Wände haben. Das Abgas 20 geht durch die porösen Wände der Kanäle, wobei gefilterte Teilchen an den Wänden der Kanäle 29 hängen bleiben. Die Kanäle 29 können aus Keramik oder einem anderen geeigneten Materialien bestehen. Der Partikelfilter 28 ist derart konfiguriert, dass er eine thermische Regeneration durchläuft, wenn das Abgas 20 im Partikelfilter 28 über eine Regenerierungs- oder Verbrennungstemperatur erhitzt wird, wodurch die Partikel verbrennen oder verkohlen. In einem Beispiel liegt die erforderliche Regenerationstemperatur zwischen 600–750 ° C. Ein Partikelfilter-Temperatursensor 30 ist mit dem Partikelfilter 28 wirkverbunden. Der Partikelfilter-Temperatursensor 30 kann Sonden beinhalten, die sich in einer stromauf- oder stromabwärtigen Position, oder die sich beide in einer stromauf- und stromabwärtigen Position des Partikelfilters 28 befinden.
Bezugnehmend auf 1 erhält der Verbrennungsmotor 12 die Ansaugluft 36 durch einen Einlass 32. Ein Luftmassensensor 34 ist mit dem Einlass 32 wirkverbunden und so konfiguriert, dass der Massendurchsatz der Ansaugluft 36, die in den Verbrennungsmotor 12 eintritt, gemessen wird. Die Baugruppe 10 kann einen selektiven Katalysator 38 (SCR) zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas 20 beinhalten. Der selektive Katalysator 38 (SCR) kann sich stromaufwärts oder stromabwärts vom Partikelfilter 28 befinden, oder ein gemeinsames Gehäuse mit dem Partikelfilter 28 haben.
Bezugnehmend auf 1 ist eine Steuerung 50 mit verschiedenen Bauteilen der Baugruppe 10 wirkverbunden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf den ersten Temperatursensor 26, den Partikelfilter-Temperatursensor 30 und andere Bauteile der Baugruppe 10. Die Steuerung 50 ist derart programmiert, dass sie eine Anforderung zur Kohlenwasserstoffeinspritzung (R) (Nachverbrennung) erhält. Eine Kohlenwasserstoff-Einspritzdüse 42 ist mit der Steuerung 50 wirkverbunden und so konfiguriert, dass sie selektiv eine Menge der Kohlenwasserstoffe 44 als Antwort auf die Anforderung zur Kohlenwasserstoffeinspritzung (R) einspritzt. Die Kohlenwasserstoffe 44 können stromaufwärts in die Strömung des Abgases 20 jedes Verfahrens oder jeder Vorrichtung der Baugruppe 10 eingebracht werden. Die eingespritzten Kohlenwasserstoffe verbrennen im Abgas 20, wobei sie Wärme erzeugen, die von verschiedenen Bauteilen der Baugruppe 10 angefordert wird. Zum Beispiel benötigt der Partikelfilter 28, wie oben beschrieben, Wärme zur thermischen Regeneration. Es versteht sich von selbst, dass die Anforderung zur Kohlenwasserstoffeinspritzung (R) zum Erwärmen einer oder mehrerer Komponenten der Baugruppe 10 oder für andere Zwecke sein kann.
Bezugnehmend auf 1 kann die Kohlenwasserstoff-Einspritzdüse 42 eine oder beide der ersten Einspritzdüse 46 und zweiten Einspritzdüse 48 beinhalten. Die erste Einspritzdüse 46 ist in fließender Kommunikation mit dem Abgasrohr 18 und zum Einspritzen einer Menge von Kohlenwasserstoff konfiguriert, die in das Abgasrohr 18 freigesetzt wird. Die Kohlenwasserstoffe 44 können nach der Verbrennung durch die zweite Einspritzdüse 48 in den Zylinder 14 des Verbrennungsmotors 12 eingespritzt werden. Anders ausgedrückt, ist die zweite Einspritzdüse 48 in fließender Kommunikation mit dem Verbrennungsmotor 12 und so konfiguriert, dass sie eine Menge von in den Zylinder 14 freigesetztem Kohlenwasserstoff einspritzt.
Die optimale Rate der Kohlenwasserstoffeinspritzung reagiert auf mehrere Faktoren. Eine zu geringe Einspritzmenge erzeugt nicht genügend Wärme und eine zu hohe Einspritzmenge hat einen unerwünschten Kohlenwasserstoff-Rutsch zum Endrohr und übermäßige Wärmeerzeugung zur Folge. Die Steuerung 50 beinhaltet mindestens einen Prozessor 52 und mindestens einen Speicher 54 (oder jedes andere, nicht-flüchtige, konkrete, computerlesbare Speichermedium) auf welchem die Befehle zum Ausführen von Verfahren 100 zur Steuerung der Kohlenwasserstoff-Einspritzrate gespeichert sind, welches in 2 gezeigt wird. Die Steuerung 50 in 1 ist speziell programmiert, um die Schritte des Verfahrens 100 auszuführen. Der Speicher 54 kann von der Steuerung 50 ausführbare Anweisungssätze speichern, und der Prozessor 52 kann den auf dem Speicher 54 gespeicherten und von der Steuerung 50 ausführbaren Anweisungssatz ausführen. Das Verfahren 100 verbessert die Funktionsweise der Baugruppe 10 (und damit die Vorrichtung 16, wie einem Fahrzeug) durch Zulassen einer optimalen Wärmeerzeugung in der Baugruppe unter Reduzierung des Kohlenwasserstoff-Schlupfs am Abgasrohr 18, was verschiedene unerwünschte Auswirkungen haben kann.
Nun bezugnehmend auf 2 wird ein Flussdiagramm des Verfahrens 100 abgebildet, das auf der Steuerung 50 aus 1 gespeichert und von dieser ausgeführt werden kann. Der Start und das Ende sind jeweils durch „S“ und „E“ gekennzeichnet. Das Verfahren 100 muss nicht in der bestimmten, hier genannten Reihenfolge angewendet werden. Darüber hinaus muss beachtet werden, dass einige Schritte im Verfahren 100 eliminiert werden müssen. Bezugnehmend auf 2 kann das Verfahren 100 mit Block 102 beginnen, worin die Steuerung 50 so programmiert oder konfiguriert ist, dass bestimmt werden kann, wenn eine Anforderung zur Kohlenwasserstoffeinspritzung (angedeutet in Block 102 als „R?”) gestellt wurde. Wenn nicht, wird das Verfahren 100 am Beginn fortgesetzt, wie durch Leitung 103 dargestellt. Wenn ja, wird das Verfahren 100 mit Block 104 fortgesetzt.
In Block 104 von 2 ist die Steuerung 50 so programmiert, dass eine Raumgeschwindigkeit (SV) des Abgases 20 bestimmt werden kann. Block 104 kann eine Abgas-Durchflussmenge (mit der Einheit Masse pro Zeit) des Abgases 20 erhalten. Der Abgasdurchsatz ist die Summe des Massenluftdurchsatzes (erfasst durch den Luftmassensensor 34 von 1) und der in den Zylinder 14 eingespritzten Treibstoffmenge (Pre-Combustion). Block 104 kann eine Leistungsdichte (in der Einheit Masse pro Volumen) des Abgases 20 mit einer vordefinierten Temperatur und einem vordefinierten Druck erhalten. Beispielsweise können die vordefinierte Temperatur und ein vordefinierter Druck die Normtemperatur 0 °C und Normdruck 1 bar sein. Block 104 kann ein Luftraumvolumen der Oxidationskatalysatoreinheit 22, d. h. das Volumen des Luftraums, welches zur Wechselwirkung in der Oxidationskatalysatoreinheit 22 zur Verfügung steht, erhalten. Die Leistungsdichte und das Luftraumvolumen kann unter Testbedingungen erreicht werden. Die Raumgeschwindigkeit (SV) des Abgases 20 wird in umgekehrten Zeiteinheiten folgendermaßen definiert:
In Block 106 von 2 ist die Steuerung 50 derart programmiert, das die Temperatur (T₁) der Oxidationskatalysatorvorrichtung 22 festgestellt werden kann, die mindestens teilweise auf dem ersten Temperatursensor 26 basiert. Der erste Temperatursensor 26 kann Sonden in der Oxidationskatalysatorvorrichtung 22 beinhalten, die stromaufwärts oder stromabwärts oder die beide stromaufwärts und stromabwärts positioniert sind. Die Temperatur (T₁) kann ein Mittelwert mehrerer Messwerte sein, die mehrfach und an den jeweiligen Positionen (stromaufwärts/ stromabwärts) der Oxidationskatalysatorvorrichtung 22 gemessen wurden.
In Block 108 von 2 ist die Steuerung 50 so programmiert, dass ein erster Korrekturfaktor (F1) bestimmt wird, der auf der Raumgeschwindigkeit (SV), der Temperatur (T₁) der Oxidationskatalysatorvorrichtung 22 und einer ersten Nachschlagquelle basiert. Die Nachschlagquelle kann ein Diagramm, eine Tabelle, eine Grafik oder jede andere Art von Datenspeicher sein. Der erste Korrekturfaktor (F₁) ist teilweise ein Maß der Konvertierungsfähigkeit oder des Leistungsvermögens des Oxidationskatalysators 24 bei der Umwandlung des eingespritzten Kohlenwasserstoffs. In Tabelle 1 unten ist ein Beispiel einer ersten Nachschlagquelle dargestellt. Es versteht sich, dass die Werte in Tabelle 2 rein beispielhaft sein sollen. Die obere oder erste Reihe listet die Werte der Raumgeschwindigkeit (SV) in inversen Stunden im Bereich von 10.000 bis 45.000 auf. In der ersten Spalte sind die Temperaturwerte (T₁) in Grad Celsius von 100 bis 250 aufgelistet. Laut Tabelle 1 entspricht eine Raumgeschwindigkeit (SV) von etwa 30.000 inversen Stunden und eine Temperatur (T₁) von 180° C einem ersten Korrekturfaktor (F₁) von 0,80 (fettgedruckt). TABELLE 1
In einer ersten Ausführungsform geht das Verfahren 100 geht von Block 108 auf Block 110 weiter, wie mit Linie 109 dargestellt. In Block 110 von 2 ist die Steuerung 50 so programmiert, dass sie eine Basiseinspritzrate (B) festlegt. Die Basiseinspritzrate (B) kann für jede Baugruppe 10 kalibriert oder unter Verwendung eines Fachleuten bekannten Verfahrens berechnet werden. Die Basiseinspritzrate (B) kann unter Verwendung eines separaten Algorithmus, der hier nicht angegeben ist, festgelegt werden, um die Menge der Kraftstoffeinspritzung zu schätzen, die erforderlich ist, um das Abgassystem auf eine gewünschte Temperatur zu bringen.
In Block 112 von 2 ist die Steuerung 50 so programmiert, dass sie die Kohlenwasserstoff-Einspritzrate steuert, die mindestens teilweise auf dem ersten Korrekturfaktor (F₁) basiert. In der ersten Ausführungsform ist die Steuerung 50 so programmiert, dass die Kohlenwasserstoff-Einspritzdüse 42 eine korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge einspritzt, welche die Basiseinspritzmenge (B) mal dem ersten Korrekturfaktor (F₁) ist, sodass: Korrigierte Einspritzmenge = (F₁·B).
In einer zweiten Ausführungsform können zusätzliche Blöcke 114, 116 und 118 enthalten sein, und das Verfahren 100 geht von Block 108 zu Block 114 weiter. In Block 114 von 2 ist die Steuerung 50 so programmiert, dass sie die Temperatur (T₂) des Partikelfilters 28 festlegt, die mindestens teilweise auf dem Partikelfilter-Temperatursensor 30 basiert. Der Partikelfilter Temperatursensor 30 kann Sonden des Partikelfilters 28 beinhalten, die stromaufwärts oder stromabwärts, oder beide stromaufwärts und stromabwärts positioniert sind. Die Temperatur (T₂) kann ein Mittelwert mehrerer Messwerte sein, die mehrfach und in den jeweiligen Positionen (stromaufwärts/ stromabwärts) des Partikelfilters 28 gemessen wurden.
In Block 116 von 2 ist die Steuerung 50 so programmiert, dass sie einen zweiten Korrekturfaktor (F₂) auf der Grundlage der Temperatur (T₂) des Partikelfilters 28 und einer zweiten Nachschlagquelle festlegt. Die Nachschlagquelle kann ein Diagramm, eine Tabelle, eine Grafik oder jede andere Art von Datenspeicher sein. In der Tabelle 2 unten ist ein Beispiel einer zweiten Nachschlagquelle dargestellt. Die obere oder erste Reihe listet die Temperaturwerte (T₂) des Partikelfilters 28 in Celsius von 100 bis 350 auf. Es versteht sich, dass die in Tabelle 2 dargestellten Werte nur beispielhaft sind. Laut Tabelle 2 unten entspricht eine Temperatur (T₂) des Partikelfilters von 220 °C einem zweiten Korrekturfaktor (F₂) von 0,10 (fettgedruckt).
TABELLE 2
In Block 116 von 2 ist die Steuerung 50 so programmiert, dass sie eine begrenzte Summe („LS”) des ersten und zweiten Korrekturfaktors (F₁, F₂) erhält. Die begrenzte Summe (LS) ist als eine Summe (F₁ + F₂) des ersten und zweiten Korrekturfaktors definiert, die auf einen Maximalwert von 1 und einen minimalen Wert 0 begrenzt ist. Wenn die Summe größer 1 ist, ist somit die begrenzte Summe 1. Ist die Summe kleiner 0, ist die begrenzte Summe auf 0 begrenzt.
Im der zweiten Ausführungsform geht das Verfahren 100 von Block 116 zu Block 112 weiter, in welchem die Steuerung 50 so programmiert ist, dass sie die Kohlenwasserstoff-Einspritzmenge steuert. In der zweiten Ausführungsform ist die Steuerung 50 so programmiert, dass die Kohlenwasserstoff Einspritzdüse 42 eine korrigierte Kraftstoffeinspritzmenge einspritzt, welche die Basiseinspritzmenge (B) multipliziert mit der begrenzten Summe (LS) ist, sodass: Korrigierte Rate = (LS·B).
Das Zahlenbeispiel dient illustrativen Zwecken und soll nicht einschränkend sein. In diesem Beispiel ist der Abgasdurchsatz 52. 3 kg/h, und die Leistungsdichte des Abgases 20 ist 1,16 kg/m³ (bei einer Standardtemperatur von 0 °C und einem Normdruck von 1 bar). Das Luftraumvolumen der Oxidationskatalysatorvorrichtung 22 ist 0,0015 m³ (1,5 Liter). Die Raumgeschwindigkeit (in Einheiten von inversen Stunden oder hr^–1) wird folgendermaßen ermittelt:
Laut Tabelle 1 führt eine Raumgeschwindigkeit (SV) von etwa 30,000 inversen Stunden und eine angenommene Temperatur (T₁) von 180 °C führt zu einem ersten Korrekturfaktor (F₁) von 0,80 (fettgedruckt). In der ersten Ausführungsform mit einem ersten Korrekturfaktor (F₁) von 0,80 wäre eine Kohlenwasserstoffeinspritzung (Nachverbrennung) erlaubt und die Basiseinspritzrate (B) würde durch einen Faktor 0,80 eingestellt werden.
In der zweiten Ausführungsform mit einem ersten Korrekturfaktor (F₁) von 0,80 würde die Temperatur (T₂) des Partikelfilters 28 festgelegt werden. Ist die Temperatur (T₂) des Partikelfilters 28 200 °C, wäre der zweite Korrekturfaktor (F₂), gemäß Tabelle 2, 0,10. In diesem Fall sind die Summe von (F₁ + F₂) und die begrenzte Summe (LS) 0,90. In diesem Fall wäre die Kohlenwasserstoffeinspritzung (Nachverbrennung) erlaubt und die Basiseinspritzrate (B) würde durch einen Faktor 0,90 eingestellt werden.
In der zweiten Ausführungsform wäre der zweite Korrekturfaktor (F₂) –1,00, nach Tabelle 2, wenn die Temperatur (T₂) des Partikelfilters 28 150 °C wäre. Die Summe von (F₁ + F₂) ist ein negativer Wert (0,80–1,00 = –0,20), vorausgesetzt der erste Korrekturfaktor (F₁) ist 0,8, wie oben beschrieben. Somit ist die begrenzte Summe (LS) Null. In diesem Fall ist die Kohlenwasserstoffeinspritzung (Nachverbrennung) nicht zugelassen, da der Partikelfilter 28 nicht heiß genug ist, um die Kohlenwasserstoffe, die an der Oxidationskatalysatorvorrichtung 22 vorbeischlupfen, umzuwandeln.
Die Baugruppe 10 kann mehrere Oxidationskatalysatorvorrichtungen beinhalten, die stromaufwärts oder stromabwärts in der Oxidationskatalysatorvorrichtung 22 positioniert sind. Jede Oxidationskatalysatorvorrichtung in der Baugruppe 10 würde eine unabhängige Kohlenwasserstoff-Begrenzungskalibrierung beinhalten. Unter Bezugnahme auf 1 kann eine zusätzliche Oxidationskatalysatorvorrichtung 58 beispielsweise mit dem Abgasrohr 18 wirkverbunden sein und stromaufwärts an der Oxidationskatalysatorvorrichtung 22 positioniert werden. Die zusätzliche Oxidationskatalysatorvorrichtung 58 beinhaltet einen zusätzlichen Katalysator 56. Ein zusätzlicher Temperatursensor 60 kann mit der zusätzlichen Oxidationskatalysatorvorrichtung 58 wirkverbunden sein. Die Steuerung 50 kann programmiert werden, um einen unabhängigen Korrekturfaktor für die zusätzliche Oxidationskatalysatorvorrichtung 58 festzulegen, welcher mindestens teilweise auf dem Messwert des zusätzlichen Temperatursensors 60 und der ersten Nachschlagquelle (ein Beispiel dafür ist in Tabelle 1 dargestellt) basiert.
Die Steuerung 50 von 1 kann ein integraler Bestandteil eines Moduls bzw. ein separates Modul sein, das mit anderen Steuerungen der Baugruppe 16 wirkverbunden ist. Die Vorrichtung 16 kann verschiedene Formen annehmen und mehrere und/oder alternative Komponenten und Einrichtungen beinhalten. Die Steuerung 50 beinhaltet ein computerlesbares Medium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet), einschließlich aller nicht-transitorischen (z. B. konkreten) Medien, die an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt sind, die von einem Computer gelesen werden könnten (z. B. durch den Prozessor eines Computers). Ein solches Medium kann in einem beliebigen Format vorliegen, einschließlich aber nicht beschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Bei den nichtflüchtigen Medien kann es sich beispielsweise um optische oder magnetische Disketten und andere persistente Speicher handeln. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) umfassen, die einen Hauptspeicher darstellen können. Derartige Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien, einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik, übertragen werden, einschließlich der Drähte, die einen an den Prozessor gekoppelten Systembus beinhalten. Einige Formen von einem Computer lesbarer Medien beinhalten beispielsweise eine Floppy Disk, eine flexible Platte, Festplatte, Magnetband, ein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, DVD, ein anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein anderes physisches Medium mit Lochmustern, einen RAM, einen PROM, einen EPROM, einen FLASH-EEPROM, einen anderen Speicherchip oder eine Speicherkassette oder ein anderes Medium, von dem ein Computer lesen kann.
Nachschlagetabellen, Datenbanken, Datendepots oder andere hier beschriebene Datenspeicher können verschiedene Arten von Mechanismen zur Speicherung, zum Zugriff und zum Abrufen verschiedener Arten von Daten beinhalten, einschließlich einer hierarchischen Datenbank, eines Satzes von Dateien in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, eines relationalen Datenbankverwaltungssystems (RDBMS) usw. Jeder dieser Datenspeicher kann in einem Computergerät beinhaltet sein, das ein Computerbetriebssystem, wie beispielsweise eines der vorstehend aufgeführten, einsetzt und auf das über ein Netzwerk in einer oder mehreren der Vielzahl von Arten zugegriffen werden kann. Ein Dateisystem kann durch ein Computerbetriebssystem zugänglich sein und Dateien beinhalten, die in verschiedenen Formaten gespeichert sind. Ein RDBMS kann zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen gespeicherter Prozeduren, wie beispielsweise die oben aufgeführte PL/SQL-Sprache, die Structured Query Language (SQL) einsetzen.
Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, während der Umfang der Offenbarung jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert wird. Während einige der besten Modi und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konzepte und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den beigefügten Patentansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufgefasst werden. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder einer Vielzahl von anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche.

Claims

Abgasbaugruppe, umfassend: ein Abgasrohr zum Aufnehmen des Abgases; eine Oxidationskatalysatorvorrichtung, die mit dem Abgasrohr wirkverbunden ist und einen Katalysator beinhaltet; einen ersten Temperatursensor, der mit der Oxidationskatalysatorvorrichtung wirkverbunden ist; eine Steuerung, die mit dem ersten Temperatursensor wirkverbunden ist; eine Kohlenwasserstoff-Einspritzdüse, die mit der Steuerung wirkverbunden und so konfiguriert ist, dass sie selektiv eine Menge von Kohlenwasserstoff mit einer Kohlenwasserstoff-Einspritzrate einspritzt; worin die Steuerung mit einem Prozessor und einem konkreten, nicht-flüchtigen Speicher, in dem sich aufgezeichnete Anweisungen zur Ausführung eines Verfahrens zur Steuerung der Kohlenwasserstoffeinspritzrate befinden, wobei die Ausführung der Anweisungen durch den Prozessor die Steuerung anweisen zum: Bestimmen einer Raumgeschwindigkeit für das Abgas; Bestimmen einer Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung, die mindestens teilweise auf dem ersten Temperatursensor basiert; Bestimmen eines ersten Korrekturfaktors (F₁), der auf der Raumgeschwindigkeit, basiert, die Temperatur der Oxidationskatalysatorvorrichtung und eine erste Nachschlagquelle; und zum Steuern der Kohlenwasserstoff-Einspritzrate, die mindestens teilweise auf dem ersten Korrekturfaktor (F₁) basiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren Folgendes umfassend: einen Partikelfilter, der mit dem Abgasrohr wirkverbunden ist; einen Partikelfilter-Temperatursensor, der mit dem Partikelfilter wirkverbunden ist; worin die Steuerung programmiert ist zum: Bestimmen einer Temperatur des Partikelfilters, die mindestens teilweise auf dem Partikelfilter-Temperatursensor basiert; und zum Bestimmen eines zweiten Korrekturfaktors (F₂), der auf der Temperatur des Partikelfilters und eines zweiten Nachschlagdepots basiert; zum Steuern der Kohlenwasserstoff-Einspritzrate, die mindestens teilweise auf einer begrenzten Summe des ersten und zweiten Korrekturfaktors (F₁, F₂) basiert, wobei die begrenzte Summe als eine Summe des ersten und zweiten Korrekturfaktors (F₁, F₂) definiert ist, welche auf einen Maximalwert 1 und einen Minimalwert 0 begrenzt sind.
Baugruppe nach Anspruch 1, worin die Kohlenwasserstoff-Einspritzdüse in fließender Kommunikation mit dem Abgasrohr steht und die Menge des Kohlenwasserstoffs in das Abgasrohr freigesetzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren Folgendes umfassend: einen Verbrennungsmotor, der mit dem Abgasrohr wirkverbunden ist und mindestens einen Zylinder hat; worin die Kohlenwasserstoff-Einspritzdüse in fließender Kommunikation mit dem Verbrennungsmotor steht und die Menge des Kohlenwasserstoffs in mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors freigesetzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren Folgendes umfassend: einen Verbrennungsmotor, der mit dem Abgasrohr wirkverbunden ist und mindestens einen Zylinder hat; einen Luftmassensensor, der mit dem Verbrennungsmotor wirkverbunden ist und so konfiguriert ist, dass die Durchflussmenge der Ansaugluft, die in den Verbrennungsmotor eintritt, abgetastet wird; und worin dieses Festlegen einer Raumgeschwindigkeit das Erhalten einer Abgasdurchflussmenge beinhaltet, die mindestens teilweise auf dem Luftmassensensor und eine Kraftstoffdurchflussmenge basiert.
Baugruppe nach Anspruch 1, worin dieses Festlegen einer Raumgeschwindigkeit den Erhalt einer Leistungsdichte des Abgases zu einer vorbestimmten Temperatur und einem vordefinierten Druck beinhaltet.
Baugruppe nach Anspruch 1, worin die genannte Festlegung einer Raumgeschwindigkeit den Erhalt eines Luftraumvolumens der Oxidationskatalysatorvorrichtung beinhaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren Folgendes umfassend: den Verbrennungsmotor, der mit der Steuerung wirkverbunden ist; einen Luftmassensensor, der mit dem Verbrennungsmotor wirkverbunden ist und zur Erfassung eines Massendurchsatzes der Ansaugluft, die in den Verbrennungsmotor eintritt, konfiguriert ist; und worin dieses Festlegen einer Raumgeschwindigkeit Folgendes beinhaltet: das Erhalten einer Abgasdurchflussmenge, die mindestens teilweise auf dem Luftmassensensor und einer Kraftstoffdurchflussmenge basiert; das Erhalten einer Leistungsdichte des Abgases zu einer vorbestimmten Temperatur und einem vordefinierten Druck; und das Erhalten eines Luftraumvolumens der Oxidationskatalysatorvorrichtung.
Verfahren zum Steuern einer Abgas-Baugruppe, wobei die Vorrichtung einen Oxidationskatalysator, ein Partikelfilter, einen Partikelfilter-Temperatursensor, einen ersten Temperatursensor, eine Kohlenwasserstoff-Einspritzdüse zum selektiven Einspritzen einer Kohlenwasserstoffmenge zu einer Kohlenwasserstoff-Einspritzrate, eine Steuerung und ein Abgasrohr zum Aufnehmen des Abgases hat, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: das Erfassen einer Temperatur der Oxidationskatalysator-Vorrichtung über den ersten Temperatursensor; das Bestimmen einer Raumgeschwindigkeit für das Abgas; das Bestimmen eines ersten Korrekturfaktors (F₁), der auf der Raumgeschwindigkeit basiert, die Temperatur der Oxidationskatalysator-Vorrichtung und ein erstes Nachschlagdepot über die Steuerung; das Erfassen einer Partikelfilter-Temperatur über einen Partikelfilter-Temperatursensor; das Festlegen eines zweiten Korrekturfaktors (F₂), der auf der Temperatur des Partikelfilters und einem zweiten Nachschlagdepot über die Steuerung basiert; und das Steuern der Kohlenwasserstoff-Einspritzrate, die mindestens teilweise auf einer begrenzten Summe des ersten und zweiten Korrekturfaktors (F₁, F₂) basiert, wobei die begrenzte Summe als eine Summe des ersten und zweiten Korrekturfaktors definiert ist, die auf einen Maximalwert 1 und einen Minimalwert 0 begrenzt sind, über die Steuerungseinheit.
Abgas-Baugruppe, umfassend: einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder; ein Abgasrohr zur Aufnahme des Abgases des Verbrennungsmotors; eine Oxidationskatalysator-Vorrichtung mit einem Katalysator; einen Partikelfilter, der mit dem Abgasrohr wirkverbunden ist; einen Partikelfilter-Temperatursensor, der mit dem Partikelfilter wirkverbunden ist; einen ersten Temperatursensor, der mit der Oxidationskatalysator-Vorrichtung wirkverbunden ist; eine Steuerung, die mit dem ersten Temperatursensor wirkverbunden ist; eine Kohlenwasserstoff-Einspritzdüse, die mit der Steuerung wirkverbunden ist und zum selektiven Einspritzen einer Menge von Kohlenwasserstoff zu einer Kohlenwasserstoff-Einspritzrate konfiguriert ist; worin die Steuerung einen Prozessor und einen konkreten, nicht-flüchtigen Speicher beinhaltet, in dem Anweisungen zur Ausführung eines Verfahrens zur Steuerung der Kohlenwasserstoffeinspritzrate gespeichert sind, wobei die Ausführung der Anweisungen durch den Prozessor die Steuerung zu Folgendem veranlasst: Bestimmen einer Raumgeschwindigkeit für das Abgas; Bestimmen einer Temperatur der Oxidationskatalysator-Vorrichtung, die mindestens teilweise auf dem ersten Temperatursensor basiert; Bestimmen eines ersten Korrekturfaktors (F₁), der auf der Raumgeschwindigkeit, die Temperatur der Oxidationskatalysator-Vorrichtung und einer ersten Nachschlagquelle basiert; Bestimmen einer Temperatur des Partikelfilters, der mindestens teilweise auf dem Partikelfilter-Temperatursensor basiert; und Bestimmen eines zweiten Korrekturfaktors (F₂), der auf der Temperatur des Partikelfilters und einer zweiten Nachschlagquelle basiert; Steuern der Kohlenwasserstoff-Einspritzrate, die mindestens teilweise auf einer Summe (F₁ + F₂) des ersten und zweiten Korrekturfaktors basiert.