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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Steuerung des Abgasgegendrucks in einem Verbrennungsmotor nach einem Kaltstart des Motors.
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HINTERGRUND
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Die meisten modernen Kraftfahrzeuge setzen Verbrennungsmotoren für den Antrieb ein. Als Nebenprodukt der Krafterzeugung erzeugt ein Verbrennungsmotor einen Strom von Abgas und gibt auch Wärmeenergie ab. Dementsprechend durchläuft ein Motor nach einem Kaltstart, d. h. wenn der Motor mit einer Temperatur bei oder nahe der Umgebungstemperatur aktiviert wird, eine „Aufwärmphase“, während der die Betriebstemperatur des Motors ständig erhöht wird.
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Während der ersten paar Minuten nach dem Start eines Verbrennungsmotors, der kalt gestartet wurde, kann eine Menge von Abgasemissionen wesentlich höher sein als die Emissionen während des stetigen Motorbetriebs. Bei kalten Motoren verdampft der Kraftstoff nicht vollständig, und erfordert somit fettere Luft-Kraftstoff-Verhältnisse. Fette Luft-Kraftstoff-Verhältnisse erzeugen ihrerseits höhere Emissionen von Kohlenwasserstoffen, Stickoxiden und Kohlenmonoxid, die erst dann zurückgehen, wenn der Motor die Betriebstemperatur erreicht. Kalte Motoren erzeugen auch deswegen erhöhte Abgasemissionen, weil Katalysatoren bei Kälte und bis sie ihre Betriebstemperatur erreicht haben, weniger effizient sind.
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Wenn Verbrennungsmotor kalt gestartet wird die „Aufwärmphase“ durchläuft, kann es ebenfalls dauern, bis ein Fahrgastraum des Trägerfahrzeugs gegenüber der Umgebungstemperatur durchgeheizt ist. Das Aufwärmen des Fahrgastraums wird in Kraftfahrzeugen häufig durch ein System erreicht, das die Abwärme des Motors mittels Motorkühlmittel einfängt und dann das Motorkühlmittel durch einen Wärmetauscher zirkulieren lässt, um die Wärmeenergie auf Luft zu übertragen, die in den Fahrgastraum geleitet wird. Dementsprechend wird das Aufwärmen des Fahrgastraums bei solchen Systemen durch die Motoraufwärmgeschwindigkeit beeinflusst.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Verfahren zur Steuerung einer Aufwärmgeschwindigkeit eines Verbrennungsmotors wird offenbart. Der Motor ist mit einem Abgassystem fluidverbunden, das ausgelegt ist, Motorabgas in die Umgebung zu leiten. Das Verfahren beinhaltet das Identifizieren eines Kaltstarts des Motors. Das Verfahren beinhaltet auch die Regulierung eines Abgasdruckmodulationsventils (EPM-Ventils), das in einem Hauptabgasdurchgang des Abgassystems angeordnet ist, in Reaktion auf den identifizierten Kaltstart des Motors. Gemäß der Offenbarung leitet der Hauptabgasdurchgang Motorabgas in die Umgebung. Diese Regulierung des EPM-Ventils soll einen Strom des Motorabgases in die Umgebung drosseln und den Abgasgegendruck im Hauptabgasdurchgang bis zu einem vorbestimmten Druckwert erhöhen. Des Weiteren wird die betreffende Regulierung des EPM-Ventils eine Last auf den und die Aufwärmgeschwindigkeit des Motors erhöhen.
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Der vorgegebene Druckwert für den erhöhten Gegendruck im Abgassystem kann sich in einem Bereich von 50–100 KPa bewegen.
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Das Abgassystem beinhaltet einen Durchgang für die Abgasrückführung (AGR-Durchgang), der den Hauptabgasdurchgang mit dem Motor fluidverbindet, und ein Niederdruck-Abgasrückführungsventil (LPEGR-Ventil), das im AGR-Durchgang angeordnet ist und in elektronischer Verbindung mit der Steuerung steht. In einem solchen Fall kann das Verfahren auch eine Regulierung des LPEGR-Ventils beinhalten, um den Strom des Motorabgases durch den AGR-Durchgang im Gefolge der Regulierung des EPM-Ventils in Reaktion auf den identifizierten Motorkaltstart selektiv zu steuern.
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Gemäß der Offenbarung kann die Regulierung des LPEGR-Ventils zur selektiven Steuerung des Motorabgasstroms durch den AGR-Durchgang beinhalten, dass bis zu 30 % eines gesamten Abgasstroms zur Abgasrückführung aus dem Hauptabgasdurchgang durch den AGR-Durchgang gelenkt werden.
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Der Motor kann zusätzlich einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) mit verstellbaren Schaufeln beinhalten. In einem solchen Fall kann das Verfahren auch beinhalten, dass das LPEGR-Ventil über die Steuerung dahingehend reguliert wird, dass es das Abgas im Gefolge der Regulierung des EPM-Ventils in Reaktion auf den identifizierten Motorkaltstart zum VGT führt.
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Das Verfahren kann auch eine Minimierung der Kondensation von Feuchtigkeit im Abgas am VGT beinhalten, indem das LPEGR-Ventil in einem vollständig geschlossenen Zustand gehalten wird, wenn eine Umgebungstemperatur der unter –10 Grad Celsius liegt.
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Der Motor kann ein Selbstzündermotor sein, und das Abgassystem kann zusätzlich eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung stromaufwärts vom EPM-Ventil beinhalten. Das Verfahren kann auch eine Erhöhung des Abgasgegendrucks im Hauptabgasdurchgang für eine erste vorgegebene Dauer beinhalten, um derart ein Anspringen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung auszulösen oder zu beschleunigen.
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Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung kann ein Dieselpartikelfilter (DPF) sein.
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Ein Motorkühlmittel kann verwendet werden, um Wärmeenergie vom Motor abzuleiten. In einem solchen Fall kann der Schritt des Identifizierens des Motorkaltstarts durch Erfassen einer Temperatur des Motorkühlmittels über einen Kühlmittelsensor durchgeführt werden, der am Motor angeordnet ist und in elektronischer Verbindung mit der Steuerung steht. Zusätzlich kann das Identifizieren des Motorkaltstarts durchgeführt werden, indem erfasst wird, dass die Temperatur des Motorkühlmittels unter einem vorgegebenen Temperaturwert liegt.
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Der Motor kann in einem Fahrzeug angeordnet sein, das über einen Fahrgastraum und eine Heizung als Teil eines Klimaanlagen-(HVAC-)Systems verfügt, welche zum Aufnehmen des Motorkühlmittels zur Regelung einer Lufttemperatur im Fahrgastraum ausgelegt ist. In einem solchen Fall kann das Verfahren die Erhöhung des Abgasgegendrucks im Hauptabgasdurchgang für eine zweite vorgegebene Dauer beinhalten, um derart die Lufttemperatur im Fahrgastraum, d. h. das Aufwärmen der Heizung zu erleichtern.
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Das Verfahren kann auch im Gefolge des Ablaufs mindestens einer aus der ersten vorgegebenen Dauer und der zweiten vorgegebenen Dauer das EPM-Ventil durch die Steuerung öffnen, um die Drosselung des Abgasstroms durch den Hauptdurchgang aufzuheben und den Abgasgegendruck im Hauptabgasdurchgang unter den vorbestimmten Druckwert zu senken.
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Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung betrifft ein Fahrzeug mit einer Steuerung zum Steuern der Aufwärmgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors, wie oben beschrieben.
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Die vorstehend aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Art(en) zur Umsetzung der beschriebenen Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und hinzugefügten Ansprüchen ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Klimaanlagen-(HVAC-)System, einem Verbrennungsmotor, der fluidverbunden ist mit einem Abgassystem mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, einem Abgasdruckmodulationsventil (EPM-Ventil), einem Niederdruck-Abgasrückführungsventil (LPEGR-Ventil), das in einem AGR-Durchgang angeordnet ist, und einem Turbolader mit variabler Geometrie (VGT), gemäß der Offenbarung.
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2 ist eine schematische perspektivische Nahansicht des in 1 dargestellten Motors.
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3 ist eine schematische Querschnittsansicht des in den 1 und 2 gezeigten VGT.
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4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer Aufwärmgeschwindigkeit des in den 1–2 gezeigten Motors.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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In Bezug auf die Zeichnungen, worin gleiche Bezugszahlen in allen Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, stellt 1 ein Fahrzeug 6 mit einer Vielzahl von Rädern 8 dar, das durch einen Verbrennungsmotor 10 angetrieben werden kann. Wie in 2 gezeigt, umfasst der Verbrennungsmotor 10 einen Zylinderblock 12 mit einer Vielzahl von Zylindern 14, die darin angeordnet sind. Der Verbrennungsmotor 10 beinhaltet auch einen Zylinderkopf 16. Zu jedem Zylinder 14 gehört ein Kolben 18, der sich darin hin und her bewegt. Obwohl der Verbrennungsmotor 10 entweder ein Fremdzündungs-, d. h. Benzinmotor oder ein Selbstzündermotor, d. h. ein Dieselmotor sein kann, wird die vorliegende Offenbarung primär auf Dieselkonfiguration des Verbrennungsmotors fokussieren.
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Wie in 2 gezeigt, sind Brennkammern 20 in den Zylindern 14 zwischen der unteren Fläche des Zylinderkopfes 16 und den Oberseiten der Kolben 18 ausgebildet. Wie einem Fachmann bekannt ist, sind die Brennkammern 20 ausgelegt, Kraftstoff und Luft zur Bildung eines Kraftstoff-/Luftgemisches zur nachfolgenden Verbrennung darin aufzunehmen. Der Verbrennungsmotor 10 beinhaltet auch eine Kurbelwelle 22, die ausgelegt ist, innerhalb des Zylinderblocks 12 zu rotieren. Die Kurbelwelle 22 wird von den Kolben 18 als Ergebnis eines erhöhten Drucks aus der Verbrennung des Kraftstoff-/Luftgemisches in den Verbrennungskammern 20 in Rotation versetzt. Nachdem das Kraftstoff-/Luftgemisch in einer speziellen Brennkammer 20 verbrannt ist, dient die Hin- und Herbewegung eines bestimmten Kolbens 18 auch zum Befördern der Verbrennungsabgase 23 aus dem jeweiligen Zylinder 14.
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Ein Strom der Verbrennungsabgase 23 kann gesteuert werden, um eine Abgasbremse im Verbrennungsmotor 10 bereitzustellen. Wie Fachleuten bekannt ist, ist die Abgasbremse ein Mittel zur Verlangsamung eines Dieselmotors, z. B. des Verbrennungsmotors 10, in dem ein Weg des Abgasstroms vom Motor gedrosselt oder versperrt wird, wenn der Kraftstoff zum Motor abgesperrt wird. Das Drosseln des Abgasstroms führt dazu, dass die Abgase im Motor komprimiert werden und einen deutlich erhöhten Staudruck innerhalb des Motors erzeugen. Der erhöhte Gegendruck verlangsamt den Motor, was wiederum das Trägerfahrzeug abbremst. Wenn das Abgasbremsen angewendet wird, ist die Menge des vom Motor erzeugten Drehmoments im Allgemeinen proportional zum Gegendruck im Motor.
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Der Verbrennungsmotor 10 beinhaltet auch ein Ansaugsystem 24, das ausgelegt ist, einen Luftstrom 26 aus der Umgebung zu den Zylindern 14 zu leiten. Wie dargestellt kann das Ansaugsystem 24 eine Einlassluftleitung 28, einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) 30 und einen Ansaugkrümmer (nicht dargestellt) beinhalten. Obwohl nicht dargestellt, kann das Ansaugsystem 24 zusätzlich einen Luftfilter stromaufwärts vom VGT 30 zum Entfernen von Fremdpartikeln und anderen aus der Luft stammenden Fremdkörpern aus dem Luftstrom 26 beinhalten. Die Einlassluftleitung 28 ist ausgelegt, den Luftstrom 26 aus der Umgebung zum VGT 30 zu leiten, während der VGT zum Druckbeaufschlagen des empfangenen Luftstroms und zum Ableiten des druckbeaufschlagten Luftstroms zum Ansaugkrümmer ausgelegt ist. Der Ansaugkrümmer verteilt wiederum den zuvor druckbeaufschlagten Luftstrom 26 zu den Zylindern 14 zum Mischen mit einer entsprechenden Kraftstoffmenge und nachfolgender Verbrennung des resultierenden Kraftstoff-Luft-Gemisches.
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Wie in 3 dargestellt beinhaltet der VGT 30 eine Welle 34 mit einem ersten Ende 36 und einem zweiten Ende 38. Die Welle 34 wird für die Drehbewegung um eine Drehachse 40 durch Lager 42 getragen. Die Lager 42 sind in einem Lagergehäuse 44 befestigt und können durch eine Ölzuführung geschmiert werden. Ein Turbinenrad 46 ist auf die Welle 34 nahe dem ersten Ende 36 montiert und ausgelegt, durch Abgase 23 aus den Zylindern 14 um die Drehachse 40 gedreht zu werden. Das Turbinenrad 46 ist innerhalb eines Turbinengehäuses 48 gesichert, das eine Turbinenschnecke oder Spiralgehäuse 50 beinhaltet. Das Spiralgehäuse 50 definiert einen Einlass 54 zum Turbinenrad 46. Das Spiralgehäuse 50 empfängt die Nachverbrennungsabgase 23 und leitet die Abgase durch den Einlass 54 zum Turbinenrad 46. Dadurch werden das Turbinenrad 46 und die Welle 34 durch die Abgase 23 gemeinsam um die Achse 40 gedreht. Das Spiralgehäuse 50 ist ausgelegt, spezifische Leistungsdaten wie Wirkungsgrad und Ansprechzeit des VGT 30 zu erzielen.
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Der VGT 30 beinhaltet auch einen variablen Leitschaufelmechanismus 52. Wie dargestellt beinhaltet der Schaufelmechanismus 52 eine Vielzahl von beweglichen Schaufeln 56, die im Einlass 54 angeordnet sind. Jede Schaufel 56 ist mit Bezug auf das Turbinengehäuse 48 über eine individuelle Stift- oder Achsanordnung 57 montiert und drehbar. Die Schaufeln 56 sind ausgelegt, sich relativ zum Turbinengehäuse 48 zu bewegen, um ein bestimmtes Aspektverhältnis (A:R) des Einlasses 54 zum Turbinenrad 46 auszuwählen. Wie Fachleuten bekannt ist, wird das Aspektverhältnis (oder A:R) als das Verhältnis der Breite einer Form zu ihrer Höhe definiert. Die Schaufeln 56 sind ausgelegt, sich zwischen und einschließlich ganz offen, wo der Eintritt in den Einlass 54 im Wesentlichen uneingeschränkt ist, indem die Schaufeln im Wesentlichen parallel zum Strom der Nachverbrennungsabgase 23 positioniert sind, und vollständig geschlossen, wo der Eintritt in den Einlass 54 durch die Schaufeln blockiert wird, indem sie im Wesentlichen rechtwinklig zum Strom der Nachverbrennungsabgasen positioniert sind, zu drehen. Der Schaufelmechanismus 52 kann auch ein Stellglied 58 beinhalten. Wie dargestellt ist das Stellglied 58 ausgelegt, selektiv die Position des Schaufelmechanismus 52 und konkret die Schaufeln 56 zu variieren, um ein bestimmtes A:R des Einlasses 54 zum Turbinenrad 46 auszuwählen.
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Der Schaufelmechanismus 52 ist ausgelegt, selektiv das effektive Aspektverhältnis (A:R) des VGT 30 abzuändern, indem er die effektive Geometrie des Turbinengehäuses 48 entsprechend der Betriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors 10 abändert, und damit eine erhöhte Betriebseffizienz des Verbrennungsmotors zu erleichtern. Die Betriebseffizienz des Verbrennungsmotors 10 kann durch Verwendung des Schaufelmechanismus 52 gesteigert werden, weil ein typisches optimales A:R eines Verbrennungsmotors bei niedrigen Betriebsdrehzahlen sehr verschieden von dem A:R bei höheren Betriebsdrehzahlen ist. Wenn das A:R in einem Turbolader mit festem A:R zu groß ist, kann der Turbolader bei niedrigeren Drehzahlen eine unzureichende Aufladung erzeugen, während andererseits der Turbolader bei zu kleinem A:R den Verbrennungsmotor 10 bei höheren Drehzahlen drosseln kann, was zu erhöhtem Abgasgegendruck, Pumpverlusten und letztlich zu niedrigerer Leistungsausgabe führt. Durch Abändern der Geometrie des Turbinengehäuses 48 während der Verbrennungsmotor 10 beschleunigt, kann das A:R des VGT 30 nahe seinem Optimum gehalten werden. Infolge seiner Fähigkeit nahe am optimalen A:R zu operieren, wird der VGT 30 eine geringere Ladeverzögerung und einen geringeren Ladeschwellenwert aufweisen und außerdem bei höheren Drehzahlen im Vergleich zu einem Turbolader mit festem A:R effizienter sein. Ein weiterer Vorteil des VGT 30 liegt darin, dass der VGT kein Bypassventil zur Regelung der Drehzahl des Turbinenrades 46 braucht und typischerweise auch nicht aufweist.
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Der VGT 30 beinhaltet auch ein Verdichterrad 60, das auf der Welle 34 zwischen den ersten und zweiten Enden 36, 38 montiert ist. Das Verdichterrad 60 ist zum Druckbeaufschlagen des aus der Umgebung eingespeisten Luftstroms 26 ausgelegt, der schließlich den Zylindern 14 zugeführt wird. Das Verdichterrad 60 ist innerhalb eines Turbinengehäuses 62 gesichert, das eine Turbinenschnecke oder Spiralgehäuse 64 beinhaltet. Das Spiralgehäuse 64 empfängt den Luftstrom 26 von dem Verdichterrad 60 nachdem der Luftstrom komprimiert wurde. Das Spiralgehäuse 64 ist ausgelegt, spezifische Leistungsdaten wie Höchstluftstrom und Wirkungsgrad des VGT 30 zu erzielen. Dementsprechend wird die Welle 34 durch die Nachverbrennungsabgase 23, die das Turbinenrad 46 antreiben, in Rotation versetzt, welche wiederum an das Verdichterrad 60 weitergegeben wird, da das Verdichterrad fest auf der Welle sitzt. Wie ein technisch versierter Fachmann verstehen wird, beeinflussen der variable Durchfluss und der Druck der Nachverbrennungsabgase 23 die Stärke des Ladedrucks, der von dem Verdichterrad 60 im Betriebsbereich des Verbrennungsmotors 10 erzeugt werden kann.
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Nachdem die Nachverbrennungsabgase 23 das Spiralgehäuse 50 passiert und das Turbinenrad 46 zusammen mit dem Verdichterrad 64 gedreht haben, verlassen die Abgase das Turbinengehäuse 48 über einen Auslass 66 und werden in ein Abgassystem 68 geleitet. Die Abgassystem 68 ist ausgelegt, die Abgase 23 vom Verbrennungsmotor 10 über einen Hauptabgasdurchgang 68A in die Umgebung zu leiten. Wie gezeigt, kann der Hauptabgasdurchgang 68A eine Anzahl von Abgasnachbehandlungsvorrichtungen beinhalten, die ausgelegt sind, weitgehend kohlenstoffhaltige partikelförmige Nebenprodukte der Motorverbrennung methodisch aus den Nachverbrennungsabgasen 23 zu entfernen und die Emissionen solcher Partikel in die Umgebung zu reduzieren. Wie in 1 gezeigt, können derlei Abgasnachbehandlungsvorrichtungen einen Dieselpartikelfilter (DPF) 70, einen Katalysator zur selektiven katalytische Reduktion (SCR) 72 und eine Mager-NOX-Falle (LNT) 74 beinhalten. Obwohl nicht eigens dargestellt, können einige andere Ausführungsformen des Abgassystems 68 auch einen Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) beinhalten.
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Das Abgassystem 68 beinhaltet auch ein Abgasdruckmodulationsventil (EPM-Ventil) 76. Das EPM-Ventil 76 ist ausgelegt, selektiv den Hauptabgasdurchgang 68A zu drosseln, um einen Abgasgegendruck darin zu variieren. Zusätzlich beinhaltet das Abgassystem 68 einen Durchgang für die Abgasrückführung (AGR-Durchgang) 68B, der den Hauptabgasdurchgang 68A mit dem Verbrennungsmotor 10 fluidverbindet, und ein Niederdruck-Abgasrückführungsventil (LPEGR-Ventil) 78, das im AGR-Durchgang angeordnet ist. Das LPEGR-Ventil 78 ist ausgelegt, den Strom der Motorabgase 23 durch den AGR-Durchgang 68B zur Abgasrückführung in den Verbrennungsmotor 10 selektiv zu steuern. Im konkreten Fall des Verbrennungsmotors, der den VGT 30 beinhaltet, kann das LPEGR-Ventil 78 die Abgase 23 direkt zum VGT leiten.
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Wie in 1 dargestellt beinhaltet das Fahrzeug 6 auch eine Steuerung 80, die ausgelegt ist, den Betrieb des Verbrennungsmotors 10 zu regulieren. Sowohl das EPM-Ventil 76 als auch das LPEGR-Ventil 78 stehen in elektronischer Verbindung mit der Steuerung 80. Die Steuerung 80 ist ausgelegt, das EPM-Ventil 76 zu regulieren, um den Abgasgegendruck im Hauptabgasdurchgang 68A zu variieren, und das LPEGR-Ventil 78 zu regulieren, um den Strom der Motorabgase 23 durch den AGR-Durchgang 68B selektiv zu steuern. Die Steuerung 80 kann eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) beinhalten, welche verschiedene Funktionen am Fahrzeug 6 reguliert, oder als eigenes elektronisches Steuergerät (ECU) für den Verbrennungsmotor 10 ausgelegt sein. In beiden Konfigurationen beinhaltet die Steuerung 80 einen Prozessor 80A und einen greifbaren, nichtflüchtigen Speicher, 80B, der Anweisungen für das EPM-Ventil 76 und das LPEGR-Ventil 78 beinhaltet, welche darin programmiert sind. Somit ist der Prozessor 80A ausgelegt, die Anweisungen aus dem Speicher in der Steuerung 80 zur Regelung des Verbrennungsmotors 10 auszuführen, einschließlich des Betriebs des EPM-Ventils 76 und des LPEGR-Ventils 78. Der nichtflüchtige Speicher 80B kann auch Betriebsanweisungen für das Stellglied 58 des VGT 30 beinhalten. Das Stellglied 58 kann eine elektromechanische Konfiguration haben und in elektronischer Verbindung mit der Steuerung 80 stehen. Dementsprechend kann das Stellglied 58 ein Befehlssignal 82 von der Steuerung 80 empfangen, um die Position der Schaufeln 56 abzuändern und ein bestimmtes A:R für den Einlass 54 auszuwählen.
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Zusätzlich kann die Steuerung 80 programmiert sein, das EPM-Ventil 76 dahingehend zu regulieren, dass es den Gegendruck im Hauptabgasdurchgang 68A steigert, sobald der Verbrennungsmotor 10 einen Kaltstart durchläuft. Ein Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 ist im Allgemeinen ein Zustand, bei dem der Motorstart erfolgt, nachdem der Verbrennungsmotor für einen längeren Zeitraum außer Betrieb war und erheblich oder annähernd auf die Umgebungstemperatur abgekühlt ist. Ein Indikator für die Temperatur des Verbrennungsmotors 10 kann eine Temperatur eines Motorkühlmittels 84 sein. Die Temperatur des Motorkühlmittels 84 kann direkt durch einen Kühlmittelsensor 86 erfasst werden. Der betreffende Kühlmittelsensor 86 kann in elektronischer Verbindung mit der Steuerung 80 stehen. Die Steuerung 80 kann konfiguriert sein, ein Auftreten des Kaltstarts des Verbrennungsmotors 10 über den Kühlmittelsensor 86 zu identifizieren, der erfasst, dass die Temperatur des Motorkühlmittels 84 unter einem vordefinierten Temperaturwert liegt, etwa einem im Wesentlichen der Umgebungstemperatur äquivalenten Wert. Insbesondere kann die Steuerung 80 programmiert werden, das EPM-Ventil 76 in Folge des erfassten Kaltstarts dahingehend zu regulieren, dass es den Gegendruck im Abgassystem 68 bis zu einem vorbestimmten Druckwert 88 erhöht. Solch ein vorgegebener Abgasdruckwert 88 kann im Bereich von 50–100 KPa liegen.
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Der aktuelle Abgasgegendruck im Hauptabgasdurchgang 68A kann über einen Drucksensor 89 erfasst und der Steuerung 80 zur Regulierung in einem geschlossenen Regelkreis über die Steuerung übermittelt werden, oder die Position des EPM-Ventils 76 kann empirisch zur Steuerung im offenen Regelkreis kalibriert werden. Es ist vorgesehen, dass eine angemessene Erhöhung des Gegendrucks im Hauptabgasdurchgang 68A über eine teilweise geschlossene Position des EPM-Ventils 76 erreicht werden kann. In Reaktion auf den identifizierten Kaltstart des Verbrennungsmotors kann die Steuerung 80 konfiguriert werden, das EPM-Ventil 76 zu regulieren, um einen Strom der Motorabgase 32 in die Umgebung zu drosseln. Eine solche Erhöhung des Gegendrucks des Abgases 32 im Hauptabgasdurchgang 68A soll wiederum eine Last auf den Verbrennungsmotor 10 erhöhen und ein beschleunigtes Aufwärmen desselben beeinflussen.
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Die Steuerung 80 kann auch konfiguriert werden, das LPEGR-Ventil 78 dahingehend zu regulieren, dass es die Abgase 23 zur VGT 30 lenkt, in Folge der Erhöhung des Gegendrucks im Hauptabgasdurchgang 68A über das EPM-Ventil 76 in Reaktion auf den identifizierten Kaltstart des Verbrennungsmotors 10. Die Steuerung 80 kann zusätzlich konfiguriert werden, die Kondensation von Feuchtigkeit in den Abgasen 23 am VGT 30 zu minimieren, die auftreten kann, wenn heißen Abgase in Kontakt mit deutlich kühleren Komponenten des VGT kommen. Um die Kondensation von Feuchtigkeit in den Abgasen 23 derart zu minimieren, kann die Steuerung programmiert werden, das LPEGR-Ventil 78 in einem vollständig geschlossenen Zustand zu halten, wenn eine Umgebungstemperatur der unter –10 Grad Celsius liegt. Zur Erleichterung einer solchen Steuerung des LPEGR-Ventils 78, kann die Umgebungstemperatur über einen eigenen Sensor 90 erfasst kann und der Steuerung 80 übermittelt werden, in 1 gezeigt.
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Namentlich kann die Steuerung 80 konfiguriert werden, bis zu etwa 30 % des gesamten Stroms der Abgase 23 im Hauptabgasdurchgang 68A, über die Regulierung des LPEGR-Ventils 78 zur Abgasrückführung durch den AGR-Durchgang 68B zu lenken. Wie oben beschrieben kann die Regulierung des LPEGR-Ventils 78 verwendet werden, um die Abgase 23 zur VGT 30 zu lenken. Dementsprechend kann in einer bestimmten Ausführungsform ein solcher spezifischer Prozentsatz an AGR auch direkt zum VGT 30 geleitet werden. Zusätzlich kann die Steuerung 80 in der Situation, bei der das LPEGR-Ventil 78 reguliert wurde, den Strom des Motorabgases durch den AGR-Durchgang 68B zu öffnen, auch das Stellglied 58 dahingehend regulieren, dass es den Strom der Abgase 23 durch den VGT 30 über bestimmte Positionen des Schaufelmechanismus 52 selektiv drosselt. Eine derartige Regulierung des Stellglieds 58 kann dazu dienen, die Menge an AGR sowie den Abgasgegendruck während eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors 10 genauer zu steuern.
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Die Steuerung 80 kann zusätzlich konfiguriert werden, ein Anspringen von oben erörterten Abgasnachbehandlungsvorrichtung(en) auszulösen, d. h. zu erleichtern oder zu beschleunigen, indem sie den Abgasgegendruck im Hauptabgasdurchgang 68A für eine erste vorgegebene Dauer 92-1 erhöht. Die spezifische erste Zeitdauer 92-1, für die der erhöhte Abgasgegendruck gelten kann, kann in über einen Zeitgeber (nicht dargestellt) erfasst werden, den die Steuerung 80 verwendet. In der offenbarten Ausführungsform, worin der Verbrennungsmotor 10 ein Selbstzündermotor ist, der eine oder alle der oben erörterten Abgasnachbehandlungsvorrichtung(en) beinhaltet, zumindest aber den DPF 70 stromaufwärts vom EPM-Ventil 76, kann die Steuerung 80 konfiguriert werden, ein Anspringen solcher Abgasnachbehandlungsvorrichtung(en) auszulösen.
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Unter Wiederaufnahme der Bezugnahme auf 1, kann das Fahrzeug 6, das den Verbrennungsmotor 10 einsetzt, auch einen Fahrgastraum 6A mit einem Klimaanlagen-(HVAC-)System 94 zur Steuerung von Temperatur und Feuchtigkeit in diesem beinhalten. Das HVAC-System 94 beinhaltet einen Kühlmittel-Luft-Wärmeaustauscher oder eine Kühlmittel-Luft-Heizung 94A, darauf ausgelegt, das Motorkühlmittel 84 zur Regelung einer Temperatur von Luft innerhalb des Fahrgastraums 6A aufzunehmen. Wie Fachleuten bekannt ist, verwendet ein solches HVAC-System 94 üblicherweise noch ein wählbares Geschwindigkeitsgebläse (nicht dargestellt), um die Kabinenluft durch die Heizung 94A zu treiben. In einer solchen Ausführungsform kann die Steuerung 80 zusätzlich konfiguriert sein, den Abgasgegendruck im Hauptabgasdurchgang 68A für eine zweite vorgegebene Dauer 92-2 zu erhöhen, um dadurch die Last auf den Verbrennungsmotor 10 und so die Abweisung thermischer Energie zu erhöhen und das Motorkühlmittel 84 in der Folge eines Kaltstarts schneller aufzuheizen. Somit wird dann rasch aufgeheiztes Motorkühlmittel 84 zur Heizung 94A zirkuliert, was eine schnellere Erwärmung der Heizung, der Kabinenluft, die durch den Heizer geleitet wird, und folglich der Lufttemperatur innerhalb des Fahrgastraums 6A erleichtert.
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Die Steuerung 80 kann zusätzlich konfiguriert werden, das EPM-Ventil 76 zu öffnen und damit die Drosselung des Stroms der Abgase 23 über den Hauptdurchgang 68A aufzuheben und den Abgasgegendruck im Hauptdurchgang unter den Bereich des vorbestimmten Druckwerts 88 zu senken. Ein solches Öffnen des EPM-Ventils 76 kann nach einem Ablauf mindestens einer aus der ersten vorgegebenen Dauer und 92-1 der zweiten vorgegebenen Dauer 92-2 hervorgerufen werden. Alternativ kann ein solches Öffnen des EPM-Ventils 76 hervorgerufen werden, nachdem über den Kühlmittelsensor 86 erfasst wurde, dass die Temperatur des Motorkühlmittels 84 über einen vorgegeben Kühlmitteltemperatur-Schwellenwert 96, angestiegen ist und/oder ein Anspringen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung, wie des DPF 70, über die Steuerung 80 erfasst wurde. Dementsprechend kann in einer derartigen Ausführungsform die Steuerung 80 mit dem Kühlmitteltemperatur-Schwellenwert 96 programmiert werden.
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4 stellt ein Verfahren 100 zur Steuerung zur Steuerung einer Aufwärmgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 10 dar, wie oben in Bezug auf die 1–3 beschrieben. Das Verfahren beginnt bei Rahmen 102 mit dem Identifizieren eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors 10 über die Steuerung 80. Wie oben beschrieben kann ein Auftreten des Kaltstarts des Verbrennungsmotors 10 über den Kühlmittelsensor 86 identifiziert werden, der erfasst, dass eine Temperatur des Motorkühlmittels 84 unter einem vorbestimmten Wert oder Schwellenwert liegt. Namentlich wäre die Temperatur des Kühlmittels 84, wenn der Verbrennungsmotor 10 kalt gestartet wird, im Wesentlichen äquivalent der Umgebungstemperatur.
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In der Folge und in Reaktion auf die Identifizierung des Kaltstarts des Verbrennungsmotors 10, geht das Verfahren zu Rahmen 104 über. In Rahmen 104 beinhaltet das Verfahren die Regulierung des EPM-Ventils 76 über die Steuerung 80, um den Strom der Abgase 23 in die Umgebung zu drosseln. Wie mit Bezug auf die 1–3 beschrieben wurde, soll ein derartiges Drosseln des Stroms der Abgase 23 den Abgasgegendruck im Hauptabgasdurchgang 68A bis zum vorbestimmten Druckwert 88 erhöhen und derart eine Last auf den und die Aufwärmgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 10 steigern. Wie oben erörtert kann solch ein vorgegebener Abgasdruckwert 88 im Bereich von 50–100 KPa liegen.
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In der Ausführungsform des Abgassystems 68, die eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung wie das DPF 70 beinhaltet, kann das Verfahren in Rahmen 104 die Erhöhung des Abgasgegendrucks im Hauptabgasdurchgang 68A für die erste vorgegebene Dauer 92-1 beinhalten, wodurch ein Anspringen der konkreten Abgasnachbehandlungsvorrichtung ausgelöst wird. Zusätzlich kann das Verfahren in der Ausführungsform, worin der Verbrennungsmotor 10 im Fahrzeug 6 mit der Heizung 94A für den Fahrgastraum 6A angeordnet ist, in Rahmen 104 die Erhöhung des Abgasgegendrucks im Hauptabgasdurchgang 68A für die zweite vorgegebene Dauer 92-2 beinhalten. In einer solchen Ausführungsform, und wie oben erörtert, soll das Erhöhen des Abgasgegendrucks im Hauptabgasdurchgang 68A für die zweite vorgegebene Dauer 92-2 die Lufttemperatur innerhalb des Fahrgastraums 6A über eine schnellere Heizungsaufwärmung erhöhen.
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In der Ausführungsform von Abgassystem 68, welche den AGR-Durchgang 68B und das im AGR-Durchgang angeordnete LPEGR-Ventil 78 beinhaltet, kann das Verfahren nach Rahmen 104 zu Rahmen 106 übergehen. Gemäß der Offenbarung kann das Verfahren in Rahmen 106 die Regulierung des LPEGR-Ventils 78 beinhalten, um selektiv den Strom des Motorabgases durch den AGR-Durchgang 68B zu steuern. Wie oben beschrieben kann die Regulierung des LPEGR-Ventils 78 verwendet werden, um die Abgase 23 zur VGT 30 zu lenken. Andererseits kann das Verfahren in einer alternativen Ausführungsform nach Rahmen 104 zu Rahmen 108 übergehen, worin das Verfahren beinhaltet, das LPEGR-Ventil 78 in vollständig geschlossenem Zustand zu halten, wenn die Temperatur der Umgebungsluft unterhalb von –10 Grad Celsius liegt.
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Nach entweder Kasten 104 oder Kasten 106 und nach Ablauf mindestens einer der ersten oder zweiten vorherbestimmten Dauer 92-1, 92-2, d. h. nach dem Anspringen der Abgasnachbehandlungsvorrichtung und/oder der gewünschten Heizungs-Aufwärmphase, kann das Verfahren zu Rahmen 110 übergehen. In Rahmen 110 kann das Verfahren das Öffnen des EPM-Ventils 76 beinhalten, um die Drosselung des Stroms der Abgase 23 über den Hauptdurchgang 68A aufzuheben und den Abgasgegendruck im Hauptdurchgang unter den vorbestimmten Druckwert 88 zu senken, um so den Verbrennungsmotor 10 auf den ursprünglichen oder Start-Rückstaudruckbetrieb zurückzuführen. Das Verfahren kann aus jedem Rahmen 104–110 zu Rahmen 102 zurückkehren, in der Folge jeden Abschaltens des Verbrennungsmotors 10.
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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 hinzugefügten Ansprüchen 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 hinzugefügten Ansprüche.
