DE102017101914A1

DE102017101914A1 - System und Verfahren zum Regenerieren eines Partikelfilters

Info

Publication number: DE102017101914A1
Application number: DE102017101914.6A
Authority: DE
Inventors: Charles E. Dean
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2017-08-17
Also published as: CN107084022B; US10344657B2; CN107084022A; US20170234198A1

Abstract

Ein System und Verfahren zum Verringern von Partikelmaterial-Anhäufung in einem Diesel-Partikelfilter eines Abgassystems eines Fahrzeugs umfasst das Betreiben des Fahrzeugs einschließlich eines Motors, der mit dem Abgassystem in einem Fahrmodus verbunden ist. Mindestens ein Parameter, der Anhäufung von Partikeln in dem Diesel-Partikelfilter anzeigt, wird gegenüber einer vorgegebenen Anhäufungsgrenze für Partikel überwacht und ausgewertet. Die Steuerlogik bestimmt mindestens einen Betriebsparameter des Fahrzeugs und stellt die Getriebeanordnung von einer ersten Getriebeposition auf mindestens eine zweite Getriebeposition ein, um die Motordrehzahl zu erhöhen und einen höheren Abgasstrom zu erzeugen, wenn die Partikelstoffansammlung größer als die vorbestimmte Partikelmasse ist, um den Partikelfilter zu regenerieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und Verfahren zum Regenerieren von Dieselrußpartikelfiltern unter Verwendung eines benutzerdefinierten Getriebeschaltplans.
HINTERGRUND
Verschiedene Vorrichtungen zur Abgasnachbehandlung, wie beispielsweise Partikelfilter und andere Vorrichtungen, können verwendet werden, um Abgasemissionen aus Verbrennungsmotoren zu begrenzen. Ein Abgasnachbehandlungssystem für das Abgas eines Dieselmotors kann einen Dieselpartikelfilter (DPF) zum Reduzieren von Feinstaub (Ruß) beinhalten, der bei der Verbrennung erzeugt wird.
Im Allgemeinen wirkt ein DPF als Abscheider zum Entfernen von Partikeln aus dem Abgasstrom. Ein typischer DPF kann Edelmetalle wie Platin und/oder Palladium, die als Katalysatoren dienen beinhalten, um im Abgasstrom vorhandenen Ruß und Kohlenwasserstoffe weiter zu oxidieren.
Der DPF kann unter Verwendung von überhitztem Abgas regeneriert oder gereinigt werden, um die gesammelten Partikel abzubrennen. Der DPF kann regeneriert oder gereinigt werden, nachdem eine vorgegebene Rußmenge erreicht ist. Der DPF kann durch Ändern des Verbrennungsprozesses des Dieselmotors oder durch Einspritzen von Kraftstoff in den Abgasstrom zum Erhöhen der Abgastemperatur regeneriert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein System und ein Verfahren zum Vermindern der Anhäufung von Partikelmaterial in einen Dieselrußpartikelfilter eines Abgassystems eines Fahrzeugs wird offenbart. Das Fahrzeug einschließlich eines Motors, der mit dem Abgassystem verbunden ist, wird in einem Fahrmodus betrieben. Mindestens ein Parameter, der die Anhäufung von Partikeln in dem Dieselpartikelfilter anzeigt, wird auf eine vorgegebene Anhäufungsgrenze von Partikeln überwacht und bewertet.
Eine Getriebeanordnung ist operativ mit dem Motor verbunden. Eine Steuerung in Kommunikation mit der Getriebeanordnung ermittelt den Zustand der Getriebeanordnung und erhöht die Motorgeschwindigkeit durch die Getriebeanordnung zum Erhöhen des Abgasstroms, wenn die Anhäufung von Partikeln größer ist als die vorgegebene Anhäufungsgrenze von Partikeln.
Die Steuerung beinhaltet Steuerlogik zum Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters des Fahrzeugs und stellt die Getriebeanordnung von einer ersten Position auf mindestens eine zweite Getriebeposition als Reaktion auf den mindestens einen Betriebsparameter des Fahrzeugs zum Erhöhen der Abgastemperatur des Motors bezogen auf einen normalen Fahrmodus. Ein Verfahren zum Regenerieren des Dieselpartikelfilters durch Abbrennen der Anhäufung von Partikeln unter Verwendung des erhöhten Sauerstoffgasflusses in der Abgasströmung des Motors während des Fahrbetriebs.
In einer Ausführungsform der Offenbarung kommuniziert die Steuerung mit einem Dieselpartikelfilter-Auswertungsmodul zum Überwachen des Dieselrußpartikelfilters und mindestens eines Parameters, der die Anhäufung von Partikeln in dem Dieselrußpartikelfilter gegenüber einer vorgegebenen Anhäufung von Partikeln anzeigt. Das Dieselrußpartikelfilter-Auswertungsmodul kann eine Druckdifferenz über dem Dieselpartikelfilter überwachen.
In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung kommuniziert die Steuerung mit einem Getriebeanordnungsteuermodul in Kommunikation mit der Getriebeanordnungseinheit und ist konfiguriert, um die Getriebeanordnung zwischen der ersten Getriebeposition und mindestens einer zweiten Position anzupassen. Das Getriebesteuermodul kann die Getriebeanordnung von der ersten Getriebeposition zu mindestens einer zweiten Getriebeposition niedriger als die erste Getriebeposition anpassen. Die Steuerung kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs als mindestens einen Betriebsparameter des Fahrzeugs erfassen, sodass die Getriebeanordnung von einer ersten Position zu mindestens einer zweiten niedrigeren Getriebeposition in Reaktion auf das Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit von mindestens etwa 25 Meilen/h (mph) (etwa 40 km/h) eingestellt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Verringern von Partikeln in einem Dieselrußpartikelfilter eines Abgassystems eines Fahrzeugs den Betrieb des Fahrzeugs in einem Fahrmodus und Überwachen mindestens eines Parameters, der Anhäufung von Partikeln in dem Dieselpartikelfilter anzeigt. Ein Dieselpartikelfilter-Auswertungsmodul wertet mindestens einen Parameter aus, der die Anhäufung von Partikeln gegenüber einer vorgegebenen Anhäufung von Partikeln mit einem Dieselpartikelfilter-Auswertungsmodul anzeigt.
Die Steuerlogik der Steuerung ermittelt einen Zustand einer Getriebeanordnung, die operativ mit dem Motor mit einem Getriebesteuermodul in Kommunikation mit der Getriebeanordnung verbunden ist und die Motordrehzahl mit der Getriebeanordnung zum Erhöhen des Abgasstroms erhöht, wenn die ermittelte Anhäufung von Partikeln größer ist als die vorgegebene Anhäufungsgrenze von Partikeln.
Die Steuerlogik kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermitteln und die Getriebeanordnung von einer ersten Position zu mindestens einer zweiten Getriebeposition in Reaktion auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zum Einstellen der Motordrehzahl und Erhöhen des Abgasstroms der Motor gegenüber einem normalen Fahrmodus einstellen. Der Dieselrußpartikelfilter regeneriert sich durch Abbrennen der Anhäufung von Partikeln unter Verwendung des erhöhten Sauerstoffgasflusses in der Abgasströmung des Motors während des Fahrbetriebs.
In einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Überwachens einer Druckdifferenz über dem Dieselpartikelfilter mit dem Dieselpartikelfilter-Auswertungsmodul. Das Getriebesteuermodul kann die Getriebeanordnung von der ersten Getriebeposition zu mindestens einer zweiten Getriebeposition niedriger als die erste Getriebeposition einstellen. Die Getriebeanordnung kann von der ersten Position zu der mindestens zweiten unteren Getriebeposition in Reaktion auf das Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit von mindestens etwa 25 Meilen/h (mph) (etwa 40 km/h) eingestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung werden ein Fahrzeug umfassend eine Motoranordnung, eine Getriebeanordnung operativ mit der Motoranordnung verbunden und ein Abgassystem verbunden mit der Motoranordnung, einschließlich eines Dieselrußpartikelfilters, bereitgestellt. Das Fahrzeug beinhaltet eine Steuerung in Kommunikation mit der Motoranordnung, Getriebeanordnung und dem Abgassystem mit Steuerlogik, die konfiguriert ist zum Überwachen mindestens eines Parameters, der die Anhäufung von Partikeln in dem Dieselpartikelfilter anzeigt.
Die Steuerlogik wertet mindestens einen Parameter aus, der die Anhäufung von Partikeln gegenüber einer vorgegebenen Anhäufungsgrenze von Partikeln mit einem Dieselpartikelfilter-Auswertungsmodul anzeigt und den Betriebsmodus der Getriebeanordnung mit einem Getriebesteuermodul in Kommunikation mit der Getriebeanordnung ermittelt. Als nächstes ermittelt die Steuerlogik die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und stellt die Getriebeanordnung von einer ersten Position auf mindestens eine zweite Getriebeposition in Reaktion auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zum Erhöhen der Motordrehzahl ein.
Die Steuerlogik wendet eine Last auf den Motor durch die Getriebeanordnung an, um die Abgasströmung vom Motor zu erhöhen, wenn die ermittelte Anhäufung von Partikeln größer ist als die vorgegebene Anhäufungsgrenze für Partikel. Der Dieselpartikelfilter regeneriert sich durch Abbrennen der Anhäufung von Partikeln unter Verwendung des erhöhten Sauerstoffgasflusses in dem Abgasstrom vom Motor.
In einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst das Fahrzeug außerdem ein Dieselrußpartikelfiltermodul in Kommunikation mit der Steuerung konfiguriert zum Überwachen des Dieselpartikelfilters und mindestens einen Parameter, der die Anhäufung von Partikeln in dem Dieselpartikelfilter gegenüber einer vorgegebenen Anhäufungsgrenze für Partikel begrenzt. Ein Getriebesteuergerät in Kommunikation mit der Getriebeanordnung und die Steuerung sind konfiguriert, um die Getriebeanordnung zwischen der ersten Getriebeposition und mindestens einer zweiten Getriebeposition einzustellen. Die Getriebeanordnung wird von einer ersten Position auf mindestens eine zweite niedrigere Getriebeposition in Reaktion auf das Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit von mindestens etwa 25 Meilen/h (mph) (etwa 40km/h) eingestellt.
Die vorstehend genannten sowie andere Eigenschaften und Funktionen der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Motoranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Blockschaltbild der Steuerlogik für das System und das Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine Darstellung des Regenerationsvorgangs basierend auf Motordrehzahl und Zeit des Systems und des Verfahrens gemäß der Offenbarung; und
4 ist eine Darstellung des Regenerationsvorganges basierend auf Motordrehzahl und Fahrgeschwindigkeit des Systems und des Verfahrens gemäß der Offenbarung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsformen der Offenbarung ausführlich beschrieben, die in beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Wenn möglich werden die gleichen oder ähnliche Verweisziffern in den Zeichnungen und der Beschreibung für gleiche oder ähnliche Teile oder Schritte verwendet. Die Zeichnungen sind vereinfacht und nicht im exakten Maßstab dargestellt. Zur besseren Übersichtlichkeit und Verständlichkeit werden Richtungsbezeichnungen wie oben, unten, links, rechts, nach oben, über, unter, unterhalb, hinten und vorn mit Bezug auf die Zeichnungen verwendet. Diese und ähnliche richtungsweisende Begriffe sind in keiner Weise zur Begrenzung des Umfangs der Offenbarung auszulegen.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, worin sich dieselben Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Komponenten in den verschiedenen Figuren beziehen, kann in 1 ein Fahrzeug 10 eine Motorbaugruppe 12, eine Getriebeanordnung 14 und eine Steuereinheit 16 beinhalten. Das Fahrzeug 10 kann ein motorisiertes Fahrzeug wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, normale Personenkraftwagen, SUV, Leicht-LKW, schwere Nutzfahrzeuge, Minivans, Busse, Transitfahrzeuge, Fahrräder, Roboter, landwirtschaftliche Fahrzeuge, Sport-bezogene Ausrüstung oder jede beliebige andere Transportvorrichtung beinhalten. Die Motoranordnung 12 kann einen Dieselmotor 18, ein Ansaugsystem 20, ein Abgassystem 22 und ein Kraftstoffsystem 24 beinhalten.
Der Dieselmotor 18 kann eine Kurbelwelle 26 beinhalten, die ein Ausgangsdrehmoment davon bereitstellt. Der Motor 18 kann jeder geeignete Verbrennungsmotor sein, der in der Lage ist, Treibstoffe auf Kohlenwasserstoffbasis in mechanische Leistung umzuwandeln, um als Reaktion auf die Steuerbefehle der Steuerung 16 Drehmoment zu erzeugen. Das Ansaugsystem 20 kann in Verbindung mit dem Dieselmotor 18 sein und kann einen Ansaugkrümmer 28, eine Drosselklappe 30 und eine elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) 32 beinhalten.
ETC 32 kann die Drosselklappe 30 zum Steuern einer Luftzufuhr zu Dieselmotor 18 betätigen. Das Abgassystem 22 kann in Verbindung mit dem Dieselmotor 18 sein und kann einen Abgaskrümmer 34, ein Katalysator 36 und einen Dieselpartikelfilter (DPF) 38 beinhalten. In einer Ausführungsform der Offenbarung kann das Fahrzeugabgassystem möglicherweise mehrere Abgasverbrennungsmodi einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, einen Normalbetriebsmodus, einen Aufwärmbetriebsmodus und einen DPF-Regenerierungsmodus aufweisen. Kraftstoffsystem 24 kann Kraftstoff an den Dieselmotor 18 bereitstellen. Ein Abgasstrom, erzeugt durch Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemischs, kann den Dieselmotor 18 durch das Abgassystem 22 verlassen. Die Strömung von Abgasen durch das Abgassystem 22 in einem normalen Verbrennungsmodus ist, wenn sich das Fahrzeug in einem Fahrmodus befindet, die gleiche wie bei einem herkömmlichen Motor unter normalen Betriebsbedingungen.
Die Getriebeanordnung 14 kann eine Getriebeanordnung 40 und eine Kupplungsvorrichtung 42 beinhalten. Die Getriebeanordnung 40 kann ein Automatikgetriebe oder ein Handschaltgetriebe sein und kann Eingangs- und Ausgangswellen 44, 46 beinhalten. Die Kupplungsvorrichtung 42 kann allgemein in Form eines Drehmomentwandlers mit einer Drehmomentwandlerkupplung (TCC) 48 ausgeführt sein. TCC 48 kann betätigt werden, um Dauereingriff zwischen der Kurbelwelle 26 und der Eingangswelle 44 bereitzustellen. Die Getriebeanordnung 40 kann die Abtriebswelle 46 antreiben, um derselben Drehung zu erlauben, wodurch Übertragen von Antriebsdrehmoment auf die Räder (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10 möglich ist. Eine Gangwechselvorrichtung (nicht dargestellt) kann durch eine mechanische Verbindung (nicht dargestellt) mit der Getriebeanordnung 40 verbunden werden, um dem Bediener des Fahrzeugs 10 das Auswählen eines aus einer Vielzahl von Gängen zu erlauben.
Das Steuermodul 16 kann in Kommunikation mit der Motoranordnung 12, Getriebeanordnung 14 und einem Gaspedal 49 sein. Das Steuermodul 16 kann eine Vielzahl von Fahrzeugüberwachungssystemen oder Modulen einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, ein Motorlast-Steuermodul 50 und ein DPF-Auswertungsmodul 52 beinhalten. Das Motorlast-Steuermodul 50 und DPF-Auswertungsmodul 52 können in Verbindung untereinander zusätzlich zur Steuerung 16 sein.
In einer Ausführungsform der Offenbarung kann die Steuerung 16 in Verbindung mit dem Kraftstoffsystem 24 und dem ETC 32 zum Steuern des Luftstroms und des Kraftstoffstroms im Dieselmotor 18 stehen. DAs Steuermodul 16 kann zusätzlich mit einem Fahrpedalsensor 53 des Fahrpedals 49 verbunden sein und kann ein Signal empfangen, das die Gaspedalposition davon anzeigt. Das Steuermodul 16 kann im Allgemeinen eine Betriebsdrehzahl des Dieselmotors 18 ermitteln und kann den Betrieb des Dieselmotors 18 im Leerlauf steuern.
Das Motorlast-Steuermodul 50 kann in Verbindung mit der Getriebeanordnung 40, einem Getriebeflüssigkeits-Temperatursensor 54 und der Kupplungsvorrichtung 42 sein. Das Motorlast-Steuermodul 50 kann mit einem Getriebesteuermodul (TCM) zusammenarbeiten, welches nachstehend näher beschrieben wird, um einen Betriebszustand der Gänge des Getriebes 40 zu ermitteln. Das Motorlast-Steuermodul 50 kann selektiv die Abtriebswelle 46 des Getriebes 40 einrücken und kann selektiv das TCC 48 zum Bereitstellen einer Last an den Dieselmotor 18 betätigen. Das Motorlast-Steuermodul 50 kann zusätzlich die Temperatur des Getriebefluids durch den Getriebefluid-Temperatursensor 54 überwachen.
Das DPF-Modul 52 kann mit dem Motorlast-Steuermodul 50 verbunden sein. Das DPF-Modul 52 kann eine Anhäufung von Ruß oder Partikeln im DPF 38 ermitteln. Das DPF-Modul 52 kann zum Überwachen verschiedener Echtzeit-Betriebsparameter des Abgasstromes und zum Abschätzen und der Menge der Partikelmasse in dem DPF 38 bezogen auf eine vorbestimmte Anhäufungsgrenze für Partikel angewendet werden. Wenn die Schätzung die vordefinierte Anhäufungsgrenze für Partikel oder den Schwellenwert überschreitet, kann das DPF-Modul 52 eine Regenerierung des DPF 38 vom Motor (oder einem zugehörigen Motorsteuergerät) zum Freibrennen des aufgefangenen Rußes innerhalb des DPF 38 anfordern, wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist.
Das DPF 38 kann konfiguriert sein, um Partikelmaterial, d. h. Ruß, aus dem durch das Abgassystem 22 gelieferten Abgas des Dieselmotors 18 zu filtern. Das DPF 38 kann ein oder mehrere Substrate (nicht dargestellt) beinhalten, die eine Vielzahl von Öffnungen definieren, durch die das Abgas strömen muss. Wenn das Abgas durch das Abgassystem 22 zum DPF 38 strömt, kann sich suspendiertes Partikelmaterial auf dem Substrat abscheiden, wo es aus dem Durchfluss abgetrennt werden kann. Über die Lebensdauer des Fahrzeugs 10 muss das DPF 38 gelegentlich zum Entfernen des aufgefangenen Rußes regeneriert werden.
In einer Konfiguration kann das DPF 38 durch Erhitzen der durch das Abgassystem 22 an das DPF 38 gelieferten Abgase auf eine genügend hohe Temperatur zum Abbrennen des Partikelmaterials von dem Substrat regeneriert werden. Generell kann der Vorgang des „Abbrennens“ des Partikelmaterials das Umwandeln der eingefangenen rußigen partikelförmigen Stoffe in Kohlendioxid beinhalten, der in einer zulässigeren Weise in die Atmosphäre verteilt abgegeben werden darf.
In einer Ausführungsform der Offenbarung kann die Steuerung 16 eine Anzeige eines aktuellen Motorlastparameters von dem Motorlast-Steuermodul 50 in Kombination mit Informationen über die Anhäufung von Partikeln aus dem DPF-Auswertungsmodul 52 empfangen. Die Steuerung 16 kann Daten vom Motorlast-Steuermodul 50 und/oder des DPF-Moduls 52 als Eingaben in ein Partikelmaterial-Auswertungs-Modell verwenden, das den Status/die Kapazität des DPF 38 schätzen kann.
Wenn das DPF-Modul 52 ermittelt, dass das DPF 38 eine Regenerierung erfordert, kann die Steuerung 16 ein Steuersignal an den Motor 18 oder ein zugehöriges Motorsteuergerät bereitstellen, um den Betrieb des Motors 18 anzupassen und die Regenerierung durch Erhöhen der Abgastemperatur auszulösen. In einer Ausführungsform der Offenbarung kann die Steuerung 16 die Abgastemperatur durch Einspritzen von Kraftstoff aus dem Kraftstoffsystem 24 in den Abgasstrom erhöhen. Alternativ kann die Steuerung die Abgastemperatur durch Anweisung des TCM zum Herunterschalten des Getriebes 40 erhöhen, wodurch die Motordrehzahl und somit die Motorabgastemperatur ohne das Einspritzen von Kraftstoff aus dem Kraftstoffsystem in den Abgasstrom erhöht wird.
Das Motorsteuergerät 16 kann einen Computer und/oder Prozessor und jegliche Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw. beinhalten, die zum Überwachen und Steuern des Betriebs der verschiedenen Komponenten der Motoranordnung 12 erforderlich sind. Als solches kann ein Steuerverfahren, das operativ zum Starten eines Regenerierverfahrens ist, als Software oder Firmware verbunden mit Steuerung 16 ausgeführt werden. Dabei ist zu bemerken, dass die Steuerung 16 sämtliche Einrichtungen beinhalten kann, die geeignet sind, Daten von verschiedenen Sensoren zu analysieren, Daten zu vergleichen und die für das Steuern und Überwachen der Motoranordnung 12 erforderlichen Entscheidungen zu treffen.
Mit Bezug auf 2 ist die Steuerlogik 100 zum Regenerieren des DPF 38 dargestellt. Während des Betriebes der Motoranordnung 12 kann das DPF 38 Partikelmaterial einsammeln, das im Abgas aus dem Dieselmotor 18 vorhanden ist. Das DPF 38 kann regeneriert oder gereinigt werden, wenn eine vorgegebene Anhäufungsgrenze für von Partikel im DPF 38 überschritten wird. Das DPF 38 kann durch Oxidieren oder Freibrennen des gesammelten Kohlenstoffs und anderer Partikel oberhalb einer vorgegebenen Temperaturgrenze, wie beispielsweise eine Temperatur größer als mindestens 550 Grad Celsius und in einer Umgebung mit Sauerstoffüberschuss gereinigt oder regeneriert werden.
Dementsprechend kann die Steuerlogik 100 eventuell bei Eintrittsblock 102 beginnen, worin die Steuerung die Steuerlogik 100 zum Auslösen des DPF-Auswertverfahren ausführt. Die Steuerung unterweist das DPF-Modul zum Überwachen mindestens eines Parameters, der Ruß oder Anhäufung von Partikelmaterial in dem DPF bei Schritt oder Block 104 anzeigt. In einer Ausführungsform der Offenbarung kann das DPF-Modul 52 eine Ansammlung von Partikelmaterial innerhalb des DPF 38 in einer Vielzahl von Arten, einschließlich einer Partikelmaterial-Belastungs-Berechnung und/oder eines Algorithmus auf Basis der Betriebszeit des Dieselmotors 18, die von dem Fahrzeug zurückgelegte Strecke 10 und den Kraftstoffverbrauch des Dieselmotors 18 berechnen.
Bei Schritt oder Block 106 kann das DPF-Auswertmodul 52 einen Vergleich zwischen dem Partikelmaterial-Anhäufungs-Parameter und einem vorermittelten Schwellenwert oder Grenzwert bestimmen, ob ein DPF-Regenerieren erforderlich sein kann. Das Ermitteln, ob der Regenerierungsmodus eingeleitet wird, kann basierend auf einem oder mehreren von einigen Faktoren oder Parametern geschehen. Die Steuerung 16 kann Motorlaufzeit, Fahrzeugkilometerstand oder Kraftstoffverbrauch seit der letzten Regenerierung nachverfolgen und den Regenerierungsvorgang nach einem vorermittelten Betrag von Motorlaufzeit, Fahrzeugkilometerstand oder Kraftstoffverbrauch einleiten, falls nötig.
Für ein weiteres Beispiel kann die Steuerung 16 den Druckabfall am DPF 38 durch Berechnen der Differenz des gemessenen Drucks zwischen einem stromaufwärtigen Drucksensor und einem stromabwärtigen Drucksensor berechnen und den Regeneriervorgang einleiten, wenn eine vorgegebene Druckdifferenz über das DPF 38 erreicht ist. In einer Ausführungsform der Offenbarung kann das Schätzverfahren bei stationärem Betrieb, bei einer stationären Betriebstemperatur, im Gegensatz zu einem Kaltstart und bei einer hohen Abgas-Massenflussrate am zuverlässigsten sein. Diese idealen Bedingungen können beispielsweise während konstanter Autobahnfahrt auftreten.
Wenn die ermittelte Anhäufung von Partikeln kleiner ist als der vorgegebene Grenzwert, kann die Steuerung 16 den Steuerlogik-Regenerierungsvorgang beenden wie durch Linie 108 dargestellt. Wenn die ermittelte Anhäufung von Partikeln gleich oder größer ist als der vorgegebene Grenzwert, kann die Steuerlogik 100 zu Schritt oder Block 110 gehen, wobei die Steuerlogik eine Betriebsart oder einen Zustand der Getriebeanordnung 14 des Fahrzeugs 10 auswertet und ermittelt. Ermitteln der Betriebsart der Getriebeanordnung 14 des Fahrzeugs 10 kann, ist jedoch nicht hierauf beschränkt, eine Auswertung des Getriebemoduls des Fahrzeugs und/oder eine Gangstellung der Getriebeanordnung 14 beinhalten, entweder einzeln oder in beliebiger Kombination.
In einer Ausführungsform der Offenbarung ist die Steuerung 16 mit einem Getriebesteuermodul (TCM) verbunden. Das TCM kann elektrisch mit dem Motorlast-Steuermodul 50 verbunden und kann konfiguriert sein, um das TCM-gestartete Übertragen von Getriebe-zu-Motor-Anforderungen für Änderungen bei der Motordrehzahl zu überwachen. Das TCM überwacht und steuert das Getriebe 40, um das Fahrzeug in eine von einer Vielzahl von verfügbaren Übertragungsmodi zu versetzen einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, einen Vorwärts- oder Fahrmodus, Rückwärtsmodus, Leerlaufstellung oder Parkmodus zu versetzen.
Wenn das TCM erfasst, dass sich das Getriebe 40 in einem Rückwärtsmodus, Neutral- oder Parkmodus befindet, kann die Steuerung 16 den Steuerlogik-Regeneriervorgang an Linie 112 beenden. Wenn das TCM erfasst, dass sich das Getriebe in einem Betriebsmodus befindet, kann Steuerlogik 100 dann zu Schritt oder Block 114 zum Auswerten und Ermitteln des Betriebszustandes des Fahrzeugs 10 vorangehen. Das Bestimmen des Betriebszustandes des Fahrzeugs 10 ergibt sich aus dem Auswerten von mindestens einem Parameter des Fahrzeugs oder mehrerer Faktoren einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, einen Motordrehzahl-Parameter 18, einen Motorlast-Parameter und/oder die Betriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10, entweder einzeln oder in beliebiger Kombination.
In einer Ausführungsform der Offenbarung kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 von mindestens etwa 25 Meilen/h (mph) (etwa 40 km/h) im Allgemeinen der Steuerlogik 100 anzeigen, dass das Fahrzeug 10 im Zustand zur Regeneration ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein Motordrehzahl-Parameter von mindestens etwa 1000 Umdrehungen pro Minute (/min) der Motorkurbelwelle 26 mit dem Fahrzeug in einem Fahrmodus anzeigen, dass das Fahrzeug 10 im Zustand zur Regeneration ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein Gang des Getriebes 40 in mindestens einer Fahrmodusposition anzeigen, dass das Fahrzeug 10 im Zustand zur Regeneration ist. Es kann sein, dass, wenn der Dieselmotor 18 in einem Fahrmodus ist, das Fahrzeug 10 im Zustand zur Ausführung des Regenerierungsvorgangs ist.
Ist das Fahrzeug 10 nicht im Zustand zur Regeneration des DPF 38, kann die Steuerlogik 100 das Regenerierungsverfahren, wie dargestellt durch Linie 116, beenden. Ist der Betriebszustand des Fahrzeugs 10 im Zustand zur Regenerierung des DPF 38, kann die Steuerlogik 100 zu Schritt oder Block 118 vorangehen, worin die Steuerlogik das TCM anweist, eine kundenspezifische Getriebeschaltungsstrategie zum Einstellen des Getriebes 40 von einer ersten zu einer zweiten niedrigeren Getriebeposition zum Erhöhen der Motordrehzahl bei gleichzeitigem Aufrechterhalten der Fahrzeuggeschwindigkeit zum Erhöhen der Abgasströmung zum DPF 38 durchzuführen, wenn die ermittelte Anhäufungsstufe von Partikeln größer ist als die vorgegebene Anhäufung von Partikeln.
In einer Ausführungsform der Offenbarung kann ein Regenerieren des DPF 38 das Erhöhen der Motordrehzahl des Dieselmotors 18 infolge Verstellens des Getriebes von der ersten Getriebeposition zu mindestens einer zweiten niedrigeren Getriebeposition beinhalten. Die erhöhte Motordrehzahl kann einen höheren Abgasstrom gegenüber einem normalen Fahrmodus erzeugen, was einen höheren Sauerstoffmassenstrom durch das DPF 38 bedingt.
Es ist ersichtlich, dass die Steuerlogik 100, realisiert durch Steuerung 16, den Regeneriervorgang in dem DPF 38 durch verschiedene bekannte Mittel anstößt. Die besonderen Aktionen der Steuerung 16 können von Motor- und Fahrzeug-Betriebsbedingungen sowie von Umgebungsbedingungen abhängen. Im Wesentlichen wird der Sauerstoffmassenstrom als Ergebnis einer erhöhten Abgasströmung, die von höheren Motordrehzahlen erzeugt wird, durch das Einstellen des Getriebes auf einen niedrigeren Gang im normalen Betriebsmodus ausreichend angehoben, um das Partikelmaterial oder den Rußaufbau im DPF 38 zum Freibrennen und Verbessern des Betriebs des DPF 38 und Rückführen des DPF 38 in einen normalen Betriebszustand zu verwenden.
Neben der erhöhten Motorlast, die durch die Getriebeanordnung 14 verursacht wird, kann das Regenerieren des DPF 38 das Steuern von verschiedenen Betriebskenngrößen der Motoranordnung 12 beinhalten. Das Steuern von Betriebskenngrößen der Motoranordnung 12 kann das Erhöhen der Anzahl von Kraftstoffeinspritzvorgängen pro Zylinderzündung, Verspäten des Einspritzzeitpunkts, Einspritzen von Kraftstoff in den Abgasstrom und Betätigen des Drosselventils 30 beinhalten.
Unter Bezugnahme nun zusätzlich auf die 3 und 4 wird eine weitere Beschreibung der Verwendung der Steuerlogik der Steuerung der vorliegenden Offenbarung zum Verringern oder Eliminieren der Anhäufung von Partikeln in dem DPF während eines normalen Abgasverbrennungsbetriebs des Fahrzeugs in einem Fahrmodus bereitgestellt. 3 veranschaulicht die Wirkung der Motorgeschwindigkeit auf den Regeneriervorgang mit einer x-Achse des Graphen, der die Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute (/min) definiert und die y-Achse des Graphen, der die erforderliche Zeit oder Dauer definiert, um einen Regenerierungsvorgang zu vervollständigen, gezeigt in Sekunden. Unter einigen Fahrzeugbetriebsbedingungen erzeugt eine niedrige Drehzahl um 1000 /min, dargestellt durch Leitung 60, einen minimalen Sauerstoffgehalt im Abgas, da die niedrige Motordrehzahl keinen ausreichenden Luftstrom erzeugt. Die resultierenden Sauerstoffpegel, die sich aus der niedrigen Motordrehzahl ergeben, begrenzen die Wirksamkeit des DPF-Regenerierprozess und erhöhen wesentlich die Menge an benötigter Zeit bis zur vollständigen Regenerierung.
Umgekehrt, dargestellt durch Linie 62, führt das Verwenden von höheren Motordrehzahlen von mindestens ungefähr 2000/min zu genügend Sauerstoff, um einen effizienteren Regenerierungsvorgang sicherzustellen und möglichen Kohlenwasserstoff-Schlupf oder Leckage während des Vorgangs zu begrenzen. 4 veranschaulicht ein Diagramm der Fahrzeuggeschwindigkeit in Meilen pro Stunde (mph) entlang der x-Achse und einer y-Achse, was die Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute (/s) veranschaulicht. Wie in 4 gezeigt, kann unter Verwendung der Getriebekalibrierungsstrategie der vorliegenden Offenbarung zum Einstellen der Getriebeanordnung von einer ersten Getriebeposition wie der 9^te Gang mit einer Vielzahl von Motordrehzahl- und Fahrgeschwindigkeits-Datenpunkten, verbunden durch die Linie 64, auf mindestens eine zweite oder niedrigere Getriebeposition wie den 8^ten Gang umgestellt werden, wie dargestellt und durch Nummer 66 referenziert.
Das Regenerierverfahren, dargestellt durch Linie und Nummer 68, kann unter Verwendung niedriger Gänge zum Erzielen höherer Motordrehzahlen bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten erreicht werden und kann dann in der normalen Getriebebetriebsart erzeugt werden wie referenziert durch Linie und Nummer 70. In einer Ausführungsform der Offenbarung können Motordrehzahlen zwischen etwa 1700/min bis etwa 2300/min verwendet werden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Verwenden eines numerisch niedrigeren Ganges bei normalen Autobahngeschwindigkeiten, beispielsweise des achten Ganges anstelle des neunten Ganges, kann Motordrehzahlen erzeugen, die besser an die Erfordernisse des DPF-Regenerierungsvorgangs angepasst sind, was auch vorteilhaft für die Regenerierungsdauer, den Regenerierungskraftstoffverbrauch, den Emissionen-nach-oben-Anpassungsfaktor (UAF) und den Diagnose-geringe-Regenerierung-Anpassungsfaktor (IRAF) sein kann.
Bei Schritt oder Block 120 wertet die Steuerlogik 100 das DPF 38 zum Ermitteln aus, ob die Regenerierung abgeschlossen ist. Ist der Regenerierungsvorgang nicht vollständig, ermöglicht die Steuerlogik 100 das Weiterführen des Regenerierungsvorgangs wie durch Linie 122 dargestellt. Die Steuerung 16 kann dann mit dem Verfahren fortfahren, bis der erwünschte Umfang die Menge an Regenerierung erreicht wird. Dies kann beispielsweise erzielt werden auf Basis eines vordefinierten Druckabfalls über dem DPF 38, einer vorgegebenen Länge der Regenerierungsdauer oder eines Partikelmaterial-Regenerierungs-Algorithmus, der die Menge des Partikelmaterial-Abbrands schätzt. Wenn die Regeneration abgeschlossen ist, wird der Regenerationsvorgang im Schritt 124 gestoppt und der Normalbetrieb wieder aufgenommen.
Die Steuerung 16 kann ein computerlesbares Medium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet) einschließlich aller nichtflüchtigen (z. B. konkreten) Medien beinhalten, die am Bereitstellen von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt sind, die von einem Computer gelesen werden könnten (z. B. durch den Prozessor eines Computers). Ein derartiges Medium kann in einem beliebigen Format vorliegen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Nichtflüchtige Medien können beispielsweise optische oder magnetische Disketten und andere persistente Speicher sein. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, 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 mit dem Prozessor gekoppelten Systembus beinhalten. Einige Formen von einem computerlesbaren Medium 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 hierin beschriebene Datenspeicher können verschiedene Arten von Mechanismen zum Speichern, zum Zugreifen 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 die Structured Query Language (SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen gespeicherter Prozeduren wie beispielsweise die vorstehend aufgeführte PL/SQL-Sprache einsetzen.
Die ausführliche 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 Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche.

Claims

Verfahren zum Verringern von Partikelmaterial-Anhäufung in einem Dieselrußpartikelfilter eines Abgassystems eines Fahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte: Betreiben des Fahrzeugs einschließlich eines Motors mit dem Abgassystem in einem Fahrmodus; Überwachen mindestens eines Parameters, der Anhäufung von Partikeln in dem Dieselpartikelfilter anzeigt; Auswerten des mindestens einen Parameter, der Anhäufung von Partikeln gegenüber einer vorgegebenen Anhäufungsgrenze von Partikeln; Bestimmen eines Zustands einer Getriebeanordnung, die operativ mit dem Motor verbunden ist; Steigern der Drehzahl durch die Getriebeanordnung zum Erhöhen des Abgasstroms durch den Diesel-Partikelfilter, wenn die Anhäufung von Partikeln größer ist als die vorgegebene Anhäufungsgrenze für Partikel, worin der Schritt des Erhöhens der Motordrehzahl Folgendes beinhaltet: Bestimmen mindestens eines Betriebsparameters des Fahrzeugs, Einstellen der Getriebeanordnung von einer ersten Position auf mindestens eine zweite Getriebeposition als Reaktion auf den mindestens einen Betriebsparameter des Fahrzeugs zum Erhöhen der Motordrehzahl des Motors gegenüber einem normalen Fahrmodus, und Regenerieren des Diesel-Partikelfilters durch Abbrennen der Anhäufung von Partikeln unter Verwendung des erhöhten Abgasstroms aus der erhöhten Motordrehzahl während des Fahrbetriebs.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Bereitstellens eines Diesel-Partikelfiltermoduls zum Überwachen des Diesel-Partikelfilters und Auswerten mindestens eines Parameters, der Anhäufung von Partikelmaterial in dem Dieselpartikelfilter gegenüber einer vorgegebenen Anhäufung von Partikeln anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend den Schritt des Überwachens einer Druckdifferenz über dem Diesel-Partikelfilter mit dem Diesel-Partikelfilter-Auswertungsmodul.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Bereitstellens eines Getriebesteuermoduls in Kommunikation mit der Getriebeanordnung und konfiguriert, um die Getriebeanordnung zwischen der ersten Getriebeposition und mindestens einer zweiten Getriebeposition einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 4, worin das Getriebesteuermodul die Getriebeanordnung von der ersten Getriebeposition auf mindestens eine zweite Getriebeposition niedriger als die erste Getriebeposition einstellt.
System zum Verringern von Partikelmaterial in einem Diesel-Partikelfilter eines Abgassystems eines Fahrzeugs, umfassend; eine Motoranordnung; eine Getriebeanordnung, die operativ mit der Motoranordnung verbunden ist; ein Abgassystem, das mit der Motoranordnung einschließlich eines Diesel-Partikelfilters verbunden ist; und eine Steuerung in Kommunikation mit der Motoranordnung, Getriebeanordnung und dem Abgassystem, wobei die Steuerung einschließlich der Steuerlogik konfiguriert ist zum: Überwachen mindestens eines Parameters, der Anhäufung von Partikeln in dem Diesel-Partikelfilter anzeigt, Auswerten mindestens eines Parameters, der Anhäufung von Partikeln gegenüber einer vorgegebenen Anhäufungsgrenze für Partikeln mit einem Diesel-Partikelfilter-Auswertungsmodul, Bestimmen des Betriebsmodus der Getriebeanordnung mit einem Getriebesteuermodul in Kommunikation mit der Getriebeanordnung; Bestimmen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Einstellen der Getriebeanordnung von einer ersten Getriebeposition auf mindestens eine zweite Getriebeposition in Reaktion auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Erhöhen der Motordrehzahl durch Einstellen der Getriebeanordnung von der ersten Getriebeposition auf die mindestens eine zweite Getriebeposition zum Erhöhen des Abgasstroms durch den Diesel-Partikelfilter, wenn die ermittelte Anhäufung von Partikeln größer ist als die vorgegebene Anhäufung von Partikeln, und Regenerieren des Diesel-Partikelfilters durch Abbrennen der Anhäufung von Partikeln unter Verwendung des erhöhten Sauerstoffgasflusses aus dem Abgasstrom des Motors.
System nach Anspruch 6, ferner umfassend ein Diesel-Partikelfilter-Auswertungsmodul in Kommunikation mit der Steuerung, konfiguriert zum Überwachen des Diesel-Partikelfilters und Auswerten mindestens eines Parameters, der Anhäufung von Partikeln in dem Diesel-Partikelfilter gegenüber einer vorgegebenen Anhäufung von Partikeln.
System nach Anspruch 6, weiterhin umfassend ein Getriebesteuermodul in Kommunikation mit der Getriebeanordnung und Steuerung konfiguriert, um die Getriebeanordnung zwischen der ersten Getriebeposition und mindestens einer zweiten Getriebeposition.
System nach Anspruch 6, worin das Getriebesteuermodul die Getriebeanordnung von der ersten Getriebeposition auf die mindestens eine zweite Getriebeposition niedriger als die erste Getriebeposition einstellt.
System nach Anspruch 9, worin die Getriebeanordnung von einer ersten Position auf mindestens eine zweite niedrigere Getriebeposition in Reaktion auf das Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit von mindestens etwa 25 Meilen/h (mph) (etwa 40 km/h) eingestellt wird.