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Gebiet der Technik
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen einen Verbrennungsmotor und insbesondere Verfahren und Systeme für Verbrennungsmotoren mit einer oder mehreren Ab gasnachbehandl ungsvorrichtungen.
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Hintergrund
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Verbrennungsmotoren werden in verschiedenen mobilen und stationären Maschinen eingesetzt, um durch die Verbrennung eines Kraftstoffs, wie z. B. Dieselkraftstoff, Energie zu erzeugen. In vielen Anwendungen ist es wünschenswert, die Emission von Feinstaub (z. B. Ruß) und/oder Stickoxiden (NOx), die durch den Betrieb des Motors entstehen, zu reduzieren. Mit diesem Ziel vor Augen können die Abgassysteme von Verbrennungsmotoren eine oder mehrere Vorrichtungen beinhalten, die die Abgase vor der Freisetzung in die Umwelt behandeln. Solche Vorrichtungen, die auch als Nachbehandlungsvorrichtungen bezeichnet werden können, können Partikelfilter, die Feinstaub einfangen, und/oder Katalysatoren beinhalten, die mit dem Abgas reagieren (z. B. durch die Katalyse einer Reaktion), um die NOx-Emissionen zu verringern. Unter bestimmten Bedingungen kann die Leistung der Nachbehandlungsvorrichtung zu gering sein und/oder einen deutlichen Leistungsabfall erleiden. Wenn beispielsweise die Umgebungstemperatur oder die Temperatur des Motors niedrig ist, kann eine Nachbehandlungsvorrichtung, einschließlich eines Katalysators, ineffizient arbeiten. In solchen Fällen können die Abgasemissionen die Emissionsrichtlinien nicht erfüllen, bis die Temperatur der Nachbehandlungsvorrichtung eine Mindesttemperatur erreicht. Darüber hinaus kann der Betrieb eines Verbrennungsmotors im Leerlauf über längere Zeiträume zu Kohlenwasserstoffablagerungen führen, die die Leistung negativ beeinflussen. Zusätzlich zu den Kohlenwasserstoffablagerungen können Schwefelablagerungen sogar Nachbehandlungsvorrichtungen wie Dieselpartikelfilter weitgehend deaktivieren. Um die Leistungsfähigkeit der Nachbehandlungsvorrichtung wiederherzustellen, kann eine Regeneration durchgeführt werden. Die Regeneration kann die Anhebung der Temperatur der Nachbehandlungsvorrichtung auf ein gewünschtes Niveau für einen bestimmten Zeitraum beinhalten, um Kohlenwasserstoffe und/oder Schwefel zu entfernen.
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Eine exemplarische Vorrichtung, einschließlich eines Motorlastmoduls, ist in der Internationalen Veröffentlichung Nr.
WO 2015/035133 A1 („die Veröffentlichung
’133“) an Mehrotra et al. offenbart. Die in der Veröffentlichung
'133 beschriebene Vorrichtung kann eine Anforderung zur Deaktivierung eines Zylinders erzeugen, die zu einer Erhöhung der Verbrennungstemperaturen und damit zu einer Erhöhung der Abgastemperaturen führt. Während die in der Veröffentlichung
'133 beschriebene Zylinderdeaktivierung in einigen Situationen zur Erhöhung der Abgastemperaturen nützlich sein kann, kann die in der Veröffentlichung
'133 beschriebene Vorrichtung in anderen Situationen nicht nützlich sein, z. B. wenn die Zylinderdeaktivierung die Abgastemperaturen nicht auf ein Niveau anhebt, das eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung ausreichend erwärmen oder regenerieren kann.
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Das offenbarte Verfahren und System kann eines oder mehrere der oben genannten Probleme und/oder andere Probleme des Standes der Technik lösen. Der Umfang der aktuellen Offenbarung wird jedoch durch die beigefügten Ansprüche definiert, und nicht durch die Fähigkeit, irgendein spezifisches Problem zu lösen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In einem Aspekt kann ein Verfahren zur Erhöhung der parasitären Belastung eines Verbrennungsmotors das Einspritzen eines Kraftstoffs in eine Brennkammer eines aktiven Zylinders des Verbrennungsmotors, die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs in der Brennkammer des aktiven Zylinders und die Feststellung, dass eine Erhöhung der Temperatur einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung erforderlich ist, beinhalten. Das Verfahren kann das Erhöhen einer parasitären Last auf den Verbrennungsmotor durch Deaktivieren eines Zylinders, wobei für einen Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors kein Kraftstoff in den deaktivierten Zylinder eingespritzt wird, und das weitere Erhöhen der parasitären Last durch Pulsen eines Überströmventilelements eines Überströmventils eines Kraftstoffeinspritzventils in dem deaktivierten Zylinder zwischen einer vollständig geschlossenen Position und einer zumindest teilweise offenen Position beinhalten.
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In einem anderen Aspekt kann ein Verfahren zur Erhöhung der parasitären Belastung eines Verbrennungsmotors das Einspritzen eines Kraftstoffs in eine Brennkammer eines aktiven Zylinders des Verbrennungsmotors, die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs in der Brennkammer des aktiven Zylinders und die Feststellung, dass eine Erhöhung der Temperatur einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung erforderlich ist, beinhalten. Das Verfahren kann auch die Erhöhung einer parasitären Last auf den Verbrennungsmotor durch Ausführen einer ersten Strategie beinhalten, die die Deaktivierung mindestens eines Zylinders, die Bestimmung, dass die erste Strategie keine vorgegebene Abgastemperatur bereitstellt, und die weitere Erhöhung der parasitären Last durch Pulsen eines Überströmventilelements eines Überströmventils eines Kraftstoffeinspritzventils in dem deaktivierten Zylinder zwischen einer vollständig geschlossenen Position und einer zumindest teilweise geöffneten Position beinhaltet.
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In einem anderen Aspekt kann ein Verbrennungsmotor eine Vielzahl von Zylindern beinhalten, wobei jeder der Vielzahl von Zylindern eine Brennkammer aufweist, eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzventilen, die jeweils so ausgebildet sind, dass sie Kraftstoff in eine entsprechende Brennkammer einspritzen, wobei jedes der Kraftstoffeinspritzventile ein Überströmventil mit einem Überströmventilelement aufweist, und eine Nachbehandlungsvorrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie Abgas aufnimmt, das durch die Verbrennung in der Vielzahl von Zylindern erzeugt wird. Der Verbrennungsmotor kann auch einen Sensor beinhalten, der zur Messung einer Abgastemperatur und/oder der Temperatur der Nachbehandlungsvorrichtung ausgebildet ist, sowie eine Steuervorrichtung, die zur Steuerung jedes der Kraftstoffeinspritzventile ausgebildet ist. Die Steuervorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie jedes der Kraftstoffeinspritzventile so steuert, dass ein erstes Kraftstoffeinspritzventil der Vielzahl von Kraftstoffeinspritzventilen Kraftstoff zur Verbrennung in einen aktiven Zylinder der Vielzahl von Zylindern einspritzt, ein Überströmventilelement eines zweiten Kraftstoffeinspritzventils der Vielzahl von Kraftstoffeinspritzventilen in einem deaktivierten Zylinder der Vielzahl von Zylindern zwischen einer vollständig geschlossenen Position und einer zumindest teilweise offenen Position gepulst wird, und das zweite Kraftstoffeinspritzventil Kraftstoff in den deaktivierten Zylinder zu einem Zeitpunkt einspritzt, der die Verbrennung des Kraftstoffs in dem deaktivierten Zylinder vermeidet.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotorsystems, einschließlich eines Nachbehandlungssystems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
- 2A und 2B sind Querschnittsansichten eines Kraftstoffeinspritzventils des Verbrennungsmotors aus 1.
- 3 ist ein Diagramm, das die Verdrängung des Einspritzüberströmventils über die Zeit zeigt, und ein Diagramm, das den Druck über die Zeit während eines Vorgangs zur Erhöhung der parasitären Last auf den Verbrennungsmotor von 1 zeigt.
- 4 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erhöhung einer parasitären Last auf einen Verbrennungsmotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
- 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Erhöhung einer parasitären Last auf einen Verbrennungsmotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
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Ausführliche Beschreibung
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Sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung sind nur exemplarisch und erläuternd und schränken die Merkmale, wie beansprucht, nicht ein. Wie hierin verwendet, sollen die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweisend“, „beinhaltend“ oder andere Varianten davon einen nicht ausschließlichen Einschluss abdecken, sodass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, der/die/das eine Liste von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente beinhaltet, sondern auch andere Elemente beinhalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt oder für einen solchen Prozess, ein solches Verfahren, einen solchen Artikel oder eine solche Vorrichtung inhärent ist. In dieser Offenbarung werden relative Begriffe, wie z. B. „ungefähr“, „im Wesentlichen“, „allgemein“ oder „etwa“ verwendet, um eine mögliche Abweichung von ±10 % des angegebenen Wertes anzugeben.
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1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Verbrennungsmotorsystems 12. Das Verbrennungsmotorsystem 12 kann eine Vielzahl von in einem Motorblock 14 ausgebildeten Motorzylindern 16 beinhalten, wobei die Motorzylinder 16 in Fluidverbindung mit einem Luftansaugsystem 80, einem Abgasrückführungssystem (AGR-System) 30 und einem Abgas- oder Nachbehandlungssystem 60 stehen. Die Motorzylinder 16 verbrennen ein Luft-KraftstoffGemisch und stoßen beim Betrieb des Verbrennungsmotorsystems 12 Verbrennungsgase aus. Während in der exemplarischen Ausgestaltung von 1 sechs Motorzylinder 16 dargestellt sind, kann die Anzahl der Zylinder 16 mehr oder weniger als sechs betragen. Die Motorzylinder 16 können mit dem Ansaugsystem 80 über einen Ansaugkrümmer 20 auf der Ansaugseite des Verbrennungsmotorsystems 12 und mit dem AGR-System 30 und dem Nachbehandlungssystem 60 über einen Abgaskrümmer 22 auf der Abgasseite des Verbrennungsmotorsystems 12 verbunden werden.
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Das Luftansaugsystem 80 kann die Ansaugluft über ein Luftansaugventil 82 empfangen. Ein Ansaugkanal 84 kann das Luftansaugventil 82 mit einem Verdichter 86 verbinden. Der Verdichter 86 kann einen mit dem Ende des Kanals 88 verbundenen Auslass beinhalten, um Druckluft an einen Luftkühler 90 bereitzustellen. Ein Ladedruckrückführungskanal und -ventil 96 können den Kanal 88 mit dem Ansaugkanal 84 verbinden, um einen Teil der Druckluft zurückzuleiten. Wie in 1 dargestellt, kann der Luftkühler 90 zwischen dem Verdichterkanal 88 und einem gekühlten Luftkanal 92, der sich zu einem Mischer 94 erstreckt, angeschlossen sein. In einer exemplarischen Ausgestaltung kann das Luftansaugventil 82, wie in 1 durch gestrichelte Linien dargestellt, innerhalb des gekühlten Luftkanals 92 vorgesehen sein. Der Mischer 94 kann in Fluidverbindung mit den Ansaugkanälen der Motorzylinder 16 stehen, um jeden Motorzylinder 16 mit Ansaugluft zu versorgen. Der Mischer 94 kann außerdem eine Menge zurückgeführter Abgasluft aus dem AGR-System 30 mit der aus dem Luftansaugsystem 80 empfangenen Frischluft mischen.
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Das AGR-System 30 des Verbrennungsmotorsystems 12 kann ein mit dem Abgaskrümmer 22 verbundenes Ansaugende und ein Auslassende am Mischer 94 beinhalten. Zum Beispiel kann sich ein Abgaskanal 32 vom Abgaskrümmer 22 erstrecken, um einen Teil des Abgases aus Zylinder 16 abzuleiten. Der Abgaskanal 32 kann mit einem AGR-Kühler 34 verbunden sein, der vor einem Luftmassenstromsensor 36 vorgesehen ist. Zwischen Luftmassenstromsensor 36 und Mischer 94 kann sich ein AGR-Rückführkanal 38 mit einem AGR-Ventil 40 erstrecken.
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Das Nachbehandlungssystem 60 kann über ein Auslassventil 24 an den Abgaskrümmer 22 angeschlossen sein, um die in den Zylindern 16 erzeugten Abgase zu behandeln und abzuführen. Das Auslassventil 24 kann ein Abgasausgleichsventil sein, das zur Steuerung des Abgasstroms zu einer Turbine 62 ausgebildet ist. Abgase, die aus einem Auslass des Auslassventils 24 austreten, können eine über eine Welle mit dem Verdichter 86 verbundene Turbine 62 antreiben. Ein von der Turbine 62 ausgehender Abgasauslasskanal 64 kann eine Leitung für einen Abgasstrom von der Turbine 62 zu einem Kanister 66 bilden, der ein Gehäuse für eine oder mehrere Nachbehandlungsvorrichtungen bildet. In der exemplarischen Ausgestaltung von 1 können die Nachbehandlungsvorrichtungen im Kanister 66 einen Dieselpartikelfilter (DPF) 68 beinhalten, der zur Reduzierung von Ruß und Feinstaub ausgebildet ist. Der DPF 68 kann einen zusätzlichen Dieselpartikelfilter beinhalten, der mit einem Katalysator beschichtet ist, oder der Dieselpartikelfilter 68 (wie in 1 dargestellt) kann selbst mit einem Katalysator beschichtet sein. Zusätzlich zum DPF 64 können Nachbehandlungsvorrichtungen einen Oxidationskatalysator wie die selektive katalytische Reduktionsvorrichtung (SCR-Vorrichtung) 70 und/oder eine Ammoniakoxidationsvorrichtung 72 beinhalten. Falls gewünscht, können zusätzliche Nachbehandlungsvorrichtungen eingeschlossen werden. Während in 1 ein einzelner Kanister 66 dargestellt ist, kann jede der Nachbehandlungsvorrichtungen in einem zusätzlichen Kanister oder Gehäuse vorgesehen sein.
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Eine Steuervorrichtung 28 des Verbrennungsmotorsystems 12 kann so ausgebildet sein, dass sie Rückmeldeinformationen empfängt, Betriebsmerkmale des Verbrennungsmotorsystems 12 basierend auf der empfangenen Rückmeldung bestimmt und verschiedene Vorgänge des Verbrennungsmotorsystems 12 entsprechend steuert. So kann beispielsweise die Steuervorrichtung 28 Steuersignale an das Luftansaugventil 82, das Rezirkulationsventil 96, das Auslassventil 24, die Einspritzventile 18, das AGR-Ventil 40 sowie an andere Komponenten des Verbrennungsmotorsystems 12 ausgeben. Die Steuervorrichtung 28 kann eine eigenständige Steuervorrichtung, wie beispielsweise ein Motorsteuermodul (MSM), oder ein Teil einer größeren Steuereinheit sein.
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Steuervorrichtung 28 kann Betriebsinformationen (Rückmeldeinformationen) von einem Motordrehzahlsensor (nicht abgebildet), einem Luftmassenstromsensor 36 und Rückmeldungen von jeder der von der Steuervorrichtung 28 gesteuerten Komponenten empfangen. Steuervorrichtung 28 kann auch Rückmeldeinformationen von einer Vielzahl von Sensoren empfangen, die an einer oder mehreren Komponenten des Nachbehandlungssystems 60 vorgesehen sind. Diese Sensoren können einen oder mehrere Temperatursensoren (z. B. Thermistoren) 50, 52, 54, 56 beinhalten. Der Temperatursensor 50 kann zur Erfassung der Abgastemperatur des Verbrennungsmotorsystems 12 ausgebildet sein. Ein Temperatursensor 50 kann an einem stromaufwärtigen Ende von Kanister 66 vorgesehen sein. So kann der Sensor 50 zur Erfassung einer Abgastemperatur ausgebildet sein, wenn das Abgas in den Kanister 66 strömt, bevor es eine Nachbehandlungsvorrichtung erreicht. Alternativ kann der Temperatursensor 50 im Abgasauslasskanal 64 vorgesehen sein, um die Temperatur des aus der Turbine 62 strömenden Abgases zu detektieren, bevor das Abgas in den Kanister 66 eintritt. Die von Sensor 50 gemessene Abgastemperatur kann als Näherungswert für die Temperatur einer oder mehrerer Nachbehandlungsvorrichtungen dienen. So können in einigen Ausführungsformen die Temperatursensoren 52, 54 und/oder 56 eingespart werden. Zusätzlich kann eine Vielzahl von Temperatursensoren 50 an mehreren Positionen vorgesehen sein, um zusätzliche Informationen bezüglich der Abgastemperatur zu liefern.
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Die Sensoren 52, 54 und/oder 56 können im Kanister 66 vorgesehen sein, um die Temperatur einer oder mehrerer Nachbehandlungsvorrichtungen, wie z. B. DPF 68, SCR-Vorrichtung 70 und/oder Ammoniakoxidationsvorrichtung 72, zu bestimmen. Zusätzlich können einer oder mehrere der Sensoren 52, 54 und/oder 56 einen Ruß- oder Feinstaub-Sensor beinhalten. Ruß oder Feinstaub kann durch Differenzdruck-, Radiofrequenz- oder elektrische Nachweisverfahren nachgewiesen werden. In einem Aspekt kann der Sensor 52 einen Rußsensor beinhalten, der zur Erkennung des Vorhandenseins von Ruß im DPF 68 ausgebildet ist. Sensor 52 kann sowohl einen Ruß- als auch einen Temperatursensor beinhalten.
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Während des Betriebs kann das Verbrennungsmotorsystem 12 so ausgebildet sein, dass es Abgase mit einer Temperatur erzeugt, die ausreicht, um eine Nachbehandlungsvorrichtung wie DPF 68, SCR-Vorrichtung 70 und/oder Oxidationsvorrichtung 72 zu regenerieren. Steuervorrichtung 28 kann basierend auf der Rückmeldung von einem oder mehreren der Sensoren 50, 52, 54 und 56 und/oder einer oder mehreren Betriebsbedingungen (z. B. Betriebszeit, Temperatur und/oder Lastfaktor) des Verbrennungsmotorsystems 12 feststellen, dass eine Regenerationsbedingung erfüllt ist. Wenn Steuervorrichtung 28 feststellt, dass eine Regeneration erforderlich ist, kann die Steuervorrichtung 28 eine parasitäre Last auf das Verbrennungsmotorsystem 12 erhöhen, um die Abgastemperaturen auf einen vorgegebenen Regenerationstemperaturschwellenwert zu erhöhen. Während der Regeneration kann die Steuervorrichtung 28 das Verbrennungsmotorsystem 12 ferner steuern, um die Durchführung der Regeneration unterhalb einer vorgegebenen maximalen Abgastemperatur zu gewährleisten. In einem Aspekt kann die Steuervorrichtung 28 eine Vielzahl von vorgegebenen Regenerationstemperaturschwellenwerten speichern, die einer entsprechenden Vielzahl von Regenerationsstrategien (z. B. Rußentfernung, Kohlenwasserstoffentfernung, Schwefelentfernung usw.) entsprechen. So können beispielsweise die minimalen und maximalen Abgastemperaturen für die Regeneration einer Nachbehandlungsvorrichtung 300° C bzw. 450° C für die Rußentfernung, 420° bzw. 520° C für die Schwefelentfernung und 250° bzw. 300° C für die Kohlenwasserstoffentfernung betragen. Die Dauer eines Regenerationsereignisses kann für verschiedene Ereignisse ähnlich unterschiedlich sein.
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Während eines Kaltstarts des Motorsystems 12 kann die Steuervorrichtung 28 basierend auf der Temperaturrückmeldung von einem oder mehreren der Sensoren 50, 52, 54 und 56 feststellen, dass sich das Verbrennungsmotorsystem 12 in einer Kaltstartbedingung befindet, in der ein Aufwärmen erforderlich ist. Wenn ein Aufwärmen erforderlich ist, kann die Steuervorrichtung 28 eine parasitäre Last auf das Verbrennungsmotorsystem 12 erhöhen, um die Abgastemperaturen (und damit die Temperatur der Nachbehandlungsvorrichtung) auf einen vorgegebenen Schwellenwert für die Aufwärmtemperatur zu erhöhen.
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2A und 2B sind schematische Ansichten eines Kraftstoffeinspritzventils 18 des Verbrennungsmotorsystems 12. Das Kraftstoffeinspritzventil 18 kann als mechanisch betätigtes und elektronisch gesteuertes Einheitskraftstoffeinspritzventil (MEUI) ausgeführt werden. Ein Einspritzventilkörper 104 kann sich von einem proximalen Ende, in dem ein verdrängbarer Kolben 102 vorgesehen ist, bis zu einem distalen Ende erstrecken, in dem eine oder mehrere Auslassöffnungen 190 ausgebildet sind. Zwischen dem Kolben 102 und den Auslassöffnungen 190 können ein Überströmventil 140, ein direkt gesteuertes Ventil 160 (DOC-Ventil) sowie ein Rückschlagventil 180 vorgesehen sein, um Kraftstoff auf kontrollierte Weise einzuspritzen. Kraftstoff kann über einen oder mehrere Zu- und Rücklaufkanäle 110 in das Innere des Einspritzventilkörpers 104 einströmen.
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Das Überströmventil 140 kann zwischen einem Kraftstoffkanal 106, der vom Kolben 102 ausgeht, und einem Kraftstoffkanal 108 vorgesehen sein. Der Kraftstoffkanal 108 kann in Fluidverbindung mit einem Niederdruckweg stehen, der durch den Zu- und Rücklaufkanal 110 gebildet wird. Ein Überströmventilelement 142 kann zwischen einer offenen Position beabstandet vom Überströmventilsitz 144 (2A) und einer geschlossenen Position in Kontakt mit dem Überströmventilsitz 144 (2B) bewegt werden. Ein distales Ende des Überströmventilelements 142 kann durch ein Federelement 150 in die offene Position vorgespannt werden. Wie in 2A gezeigt, kann das Überströmventil-Magnetventil 146 in elektrischer Verbindung mit der Steuervorrichtung 28 stehen, um eine Bewegung des Überströmventilelements 142 über einen Anker 148 zu steuern. Wenn beispielsweise elektrischer Strom an das Überströmventil-Magnetventil 146 angelegt wird, können der Anker 148 und das Überströmventilelement, wie in 2B dargestellt, distal in Richtung des Federelements 150 bewegt werden.
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Der Kanal 106 kann sich distal in Bezug auf das Überströmventil 140 bis zum DOC-Ventil 160 erstrecken. Das DOC-Ventil 160 kann ein DOC-(Steuer-) Ventilelement 162 beinhalten, das zwischen einer offenen Position, in der das DOC-Ventilelement 162 vom DOC-Ventilsitz 164 beabstandet ist, und einer geschlossenen Position, in der das DOC-Ventilelement 162 auf einem DOC-Ventilsitz 164 ruht, beweglich ist (2A und 2B). Ein proximales Ende des DOC-Ventilelements 162 kann durch das Federelement 150 in die geschlossene Position vorgespannt werden. Wie in 2A gezeigt, kann ein DOC-Ventilmagnet 166 in elektrischer Kommunikation mit der Steuervorrichtung 28 stehen, um eine Bewegung des Steuerventilelements 162 über einen Anker 168 zu steuern. Ähnlich wie bei dem Überströmventil-Magnetventil 146 können der Anker 168 und das DOC-Ventilelement 162, wenn elektrischer Strom an den DOC-Ventilmagnet 166 angelegt wird, beispielsweise proximal in Richtung des Federelements 150 bewegt werden.
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An einem distalen Abschnitt des Kraftstoffeinspritzventils 18 kann ein Rückschlagventil 180 vorgesehen sein. Das Rückschlagventil 180 kann ein Nadelelement 182, einen Rückschlagventilsitz 184, eine Druckkammer 186 und Auslassöffnungen 190 beinhalten. Das Rückschlagventilelement 180 kann zwischen einer geschlossenen Position, in der das Nadelelement 182 auf einem Rückschlagventilsitz 184 ruht, um unter Druck stehenden Kraftstoff in der Druckkammer 186 zurückzuhalten (2A und 2B), und einer offenen Position, in der unter Druck stehender Kraftstoff aus den Auslassöffnungen 190 in die Brennkammer eines Zylinders 16 abgegeben wird, bewegt werden.
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Wenn das DOC-Ventil 160 geschlossen ist, kann das DOC-Ventilelement 162 auf dem DOC-Ventilsitz 164 aufliegen und dadurch eine Steuerkammer 170 von einem Niederdruckkanal 172 isolieren. Die Steuerkammer 170 kann in Fluidverbindung mit dem Kanal 106 stehen, wenn das DOC-Ventilelement 162 auf dem DOC-Ventilsitz 164 ruht. Folglich kann der Druck des Kraftstoffs in der Steuerkammer 170 mit dem Druck des Kraftstoffs in Kanal 106 ansteigen. Die Steuerkammer 170 kann so positioniert werden, dass der darin unter Druck stehende Kraftstoff Druck auf ein proximales Ende der Nadel 182 ausüben kann. Wenn sich das DOC-Ventilelement 162 vom DOC-Ventilsitz 164 wegbewegt, kann der Niederdruckkanal 172 mit der Steuerkammer 170 kommunizieren, sodass die Steuerkammer 170 über den Niederdruckkanal 172 mit dem Zu- und Rücklaufkanal 110 kommunizieren kann.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die offenbarten Aspekte des Verbrennungsmotorsystems 12 können in einer Vielzahl von Maschinen und/oder Fahrzeugen eingesetzt werden. Zum Beispiel kann das Verbrennungsmotorsystem 12 in jeder stationären oder mobilen Maschine, einschließlich einer oder mehrerer Nachbehandlungsvorrichtungen, zur Verbesserung der Emissionsleistung eingebaut werden.
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Das Verbrennungsmotorsystem 12 kann so konfiguriert werden, dass es unter mittlerer oder hoher Last arbeitet, indem jeder (z. B. alle sechs) Zylinder 16 in einem aktiven Betrieb gehalten wird. Ein „aktiver“ oder „aktivierter“ Zylinder ist ein Zylinder, in dem während eines Verbrennungszyklus des Motorsystems 12 (z. B. ein Ansaug-, Leistungs-, Verdichtungs- und Auslasshub) Kraftstoff in einer Brennkammer verbrannt wird. In einem Aspekt kann mäßige Last oder hohe Last einem Zustand entsprechen, in dem ein Lastfaktor des Verbrennungsmotorsystems 12 über 50 % liegt. Der Lastfaktor kann von Steuervorrichtung 28 basierend auf einer maximalen Leistung, einem maximalen Drehmoment, einer maximalen Kraftstoffeinspritzmenge oder anderen Faktoren bestimmt werden. Ein Lastfaktor von 50 % kann zum Beispiel einem Zustand entsprechen, in dem das Verbrennungsmotorsystem 12 50 % einer maximalen Nennleistung abgibt. Die Nennleistung kann ein Nenndrehmoment, eine Nennleistung oder ein anderes Maß für die Nennleistung sein. Ein Lastfaktor von 50 % kann beispielsweise einem Zustand entsprechen, in dem das Verbrennungsmotorsystem während eines Verbrennungszyklus 50 % einer maximalen Nennkraftstoffmenge einspritzt. Der Lastfaktor kann basierend auf einer im Laufe der Zeit eingespritzten Kraftstoffmenge bestimmt werden. In einem Aspekt kann eine Menge an verbranntem Kraftstoff mit einer Motordrehzahl verglichen werden, um einen Lastfaktor zu bestimmen. Während des Betriebs unter mäßiger oder hoher Last können alle Kraftstoffeinspritzventile 18 von der Steuervorrichtung 28 gesteuert werden, um Kraftstoff während eines oder mehrerer Einspritzereignisse innerhalb eines Verbrennungszyklus einzuspritzen.
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Jedes Kraftstoffeinspritzventil 18 in einem aktiven Zylinder 16 kann während eines Einspritzereignisses basierend auf Signalen von Steuervorrichtung 28 Kraftstoff einspritzen. Vor dem Auslösen eines Einspritzereignisses kann sich das Überströmventil 140 in einer offenen Position (2A) befinden, sodass Kraftstoff über den Zu- und Rücklaufkanal 110 in den Kraftstoffkanal 106 eintreten kann. Kraftstoff kann Kraftstoffkanal 106, Kraftstoffkanal 108, Steuerkammer 170 und Druckkammer 186 füllen. Ein Einspritzereignis kann in dem Kraftstoffeinspritzventil 18 jedes aktiven Zylinders 16 durch die Steuervorrichtung 28 eingeleitet werden, was zunächst dazu führen kann, dass das Überströmventil 140 in einen geschlossenen Zustand übergeht, in dem das Überströmventilelement 142 auf dem Überströmventilsitz 144 ruht. Während das Überströmventil 140 geschlossen ist, kann der Kraftstoffkanal 106 gegen den Niederdruck-Kraftstoffkanal 108 abgedichtet werden. Der Kolben 102 kann nach unten bewegt werden (z. B. durch einen Nocken), während das Überströmventil 140 geschlossen ist, wodurch Druck auf den in Kanal 106, Steuerkammer 170 und Druckkammer 186 befindlichen Kraftstoff ausgeübt wird. Danach kann das DOC-Ventil 160 geöffnet werden, wodurch die Kommunikation zwischen der Steuerkammer 170 und dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 172 ermöglicht wird und der Druck in der Steuerkammer 170 sinkt, während der Druck in der Druckkammer 186 unverändert hoch bleibt. Aufgrund des Druckabfalls in der Steuerkammer 170 bewegt der unter Druck stehende Kraftstoff in der Druckkammer 186 das Nadelelement 182 vom Rückschlagventilsitz 184 (proximal) weg, wodurch die Auslassöffnungen 190 geöffnet werden und Kraftstoff aus den Öffnungen 190 in eine Brennkammer des Zylinders 16 eingespritzt wird. In einem Aspekt kann ein Ende der Einspritzung durch die Rückkehr des DOC-Ventilelements 162 zum DOC-Ventilsitz 164 eingeleitet werden. So kann im Standardmodus jedes Kraftstoffeinspritzventil 18 Kraftstoff in eine Brennkammer einspritzen.
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Das Verbrennungsmotorsystem 12 der vorliegenden Offenbarung kann für den Betrieb mit mindestens einem aktiven Zylinder 16 und mindestens einem deaktivierten Zylinder 16 ausgebildet sein. In einem Aspekt ist ein „deaktivierter“ Zylinder ein Zylinder, in dem für mindestens einen Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotorsystems 12 kein Verbrennungsereignis auftritt. Ein „deaktivierter“ Zylinder kann beispielsweise ein Zylinder sein, in dem innerhalb des Zylinders 16 für eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Verbrennungszyklen keine Verbrennung stattfindet. Bei einem deaktivierten Zylinder darf während eines oder mehrerer Verbrennungszyklen kein Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt werden. Ein deaktivierter Zylinder kann ebenfalls ein Zylinder sein, in den Kraftstoff eingespritzt, aber nicht verbrannt wird, wie beispielsweise bei einer nachfolgend beschriebenen Dosierstrategie.
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Ein Zylinder 16 kann deaktiviert werden, wenn die Steuervorrichtung 28 feststellt, dass sich das Verbrennungsmotorsystem 12 in einem Niedriglastzustand befindet. Ein Niedriglastzustand kann ein Zustand sein, in dem der Lastfaktor des Verbrennungsmotorsystems 12 kleiner oder gleich 50 % ist. In einem Aspekt kann der Niedriglastzustand einem Zustand entsprechen, in dem der Lastfaktor kleiner oder gleich 20 % ist. In einem weiteren Aspekt kann der Niedriglastzustand einem Zustand entsprechen, in dem der Lastfaktor kleiner oder gleich 15 % ist.
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4 zeigt einen exemplarischen Ablauf eines Verfahrens 200 zur Erhöhung der parasitären Last auf einen Verbrennungsmotor. Verfahren 200 kann während eines Betriebs des Verbrennungsmotorsystems 12 durchgeführt werden, bei dem während eines Schrittes 202 Kraftstoff in eine Brennkammer von mindestens einem aktiven Zylinder 16 eingespritzt werden kann. In Schritt 204 kann der in Schritt 202 in jeden aktiven Zylinder 16 eingespritzte Kraftstoff verbrannt werden, um einen Kolben in jedem aktiven Zylinder 16 in eine Hubbewegung zu versetzen. Die Schritte 202 und 204 können während des Betriebs des Verbrennungsmotorsystems 12 kontinuierlich von zumindest einem aktiven Zylinder 16 durchgeführt werden.
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Während des Betriebs des Verbrennungsmotorsystems 12 kann die Steuervorrichtung 28 in Schritt 206 bestimmen, ob eine Regeneration oder eine Aufwärmung einer Nachbehandlungsvorrichtung (z. B. von einer oder mehreren Nachbehandlungsvorrichtungen wie DPF 68, SCR-Vorrichtung 70 und/oder Oxidationsvorrichtung 72) erforderlich ist. Eine Aufwärmung kann erforderlich sein, wenn die Steuervorrichtung 28 feststellt, dass sich das Verbrennungsmotorsystem 12 in einer Kaltstartbedingung befindet, wenn die Temperatur des Motorabgases, die Temperatur des Verbrennungsmotors oder die Temperatur einer Nachbehandlungsvorrichtung unterhalb einer vorgegebenen Temperatur liegt. Die vorgegebene Schwellenwerttemperatur kann beispielsweise eine vorgegebene Temperatur des Abgases, eine vorgegebene Betriebstemperatur des Motors oder eine vorgegebene Betriebstemperatur einer Nachbehandlungsvorrichtung sein. In einem Aspekt kann die vorgegebene Schwellenwerttemperatur niedriger sein als eine normale Betriebstemperatur nach dem Aufwärmen des Verbrennungsmotorsystems 12. Beispielsweise kann die vorgegebene Schwellenwerttemperatur des Abgases oder der Nachbehandlungsvorrichtung 650 Grad Fahrenheit, 550 Grad Fahrenheit, 450 Grad Fahrenheit oder einen anderen Wert betragen. Die vorgegebene Schwellenwerttemperatur für den Verbrennungsmotor kann 200 Grad Fahrenheit, 150 Grad Fahrenheit, 100 Grad Fahrenheit oder ein anderer Wert sein. Steuervorrichtung 28 kann die Abgastemperatur über den Temperatursensor 50, die Temperatur der Nachbehandlungsvorrichtung über einen oder mehrere der Sensoren 52, 54 und 56 und die Temperatur des Verbrennungsmotors über einen Sensor (nicht abgebildet) in einem Kühlmittelkanal oder an einer anderen Stelle bestimmen. Die Kaltstartbedingung kann anhand der Bestimmung definiert werden, dass der Motor aus einem Stillstand gestartet wurde. Diese Bestimmung kann die einzige Bedingung für die Kaltstartbedingung sein, oder die Kaltstartbedingung kann basierend auf einem Start des Motors in Kombination mit einer Bestimmung, dass eine Temperatur niedriger als eine vorgegebene Schwellenwerttemperatur ist, definiert werden.
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Wie oben erwähnt, kann Schritt 206 auch die Bestimmung beinhalten, ob eine Regeneration einer Nachbehandlungsvorrichtung erforderlich ist. In einem Beispiel ist eine Regeneration erforderlich, wenn seit einer vorhergehenden Regeneration eine vorgegebene Zeit vergangen ist. Zusätzlich oder alternativ dazu kann in Schritt 206 bestimmt werden, dass eine Regeneration erforderlich ist, wenn Bedingungen vorliegen, die der Leistung einer Nachbehandlungsvorrichtung abträglich sind. Zum Beispiel kann eine Regeneration erforderlich sein, wenn eine vorgegebene Menge Ruß in einer Nachbehandlungsvorrichtung vorhanden ist. In Schritt 206 kann eine Regeneration erforderlich sein, wenn ein Katalysator (z. B. SCR-Vorrichtung 70 und/oder Ammoniakoxidationsvorrichtung 72) während einer vorgegebenen Zeitspanne unter einer gewünschten Temperatur betrieben wurde. Die Regeneration kann ferner aufgrund der Feststellung, dass eine vorgegebene Menge Schwefel in der SCR-Vorrichtung 70 vorhanden ist, erforderlich sein. Zusätzlich kann Schritt 206 die Feststellung beinhalten, dass das Motorsystem 12 für eine vorgegebene Zeitspanne im Leerlauf oder bei niedriger Last betrieben wurde (z. B. ein Lastfaktor bleibt für eine vorgegebene Zeitspanne unter einem vorgegebenen Wert).
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Wenn eine Regeneration oder ein Aufwärmen nicht erforderlich ist (Schritt 206 = NEIN), kann das Verfahren 200 zu den Schritten 202 und 204 zurückkehren, in denen das Verbrennungsmotorsystem 12 ohne Erhöhung der parasitären Last auf das Verbrennungsmotorsystem 12 weiter betrieben wird.
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Wenn eine Regeneration oder Aufwärmung erforderlich ist (Schritt 206 = JA), kann ein Schritt 208 durchgeführt werden, um die parasitäre Last zu erhöhen und die Temperatur der Nachbehandlungsvorrichtung zu erhöhen. Schritt 208 kann die Deaktivierung von mindestens einem Zylinder 16 beinhalten. In einem Beispiel können drei Zylinder 16 deaktiviert werden. Es können jedoch weniger Zylinder 16 (z. B. ein Zylinder oder zwei Zylinder) deaktiviert werden. Die Deaktivierung eines oder mehrerer Zylinder in Schritt 208 kann eine parasitäre Last auf das Verbrennungsmotorsystem 12 um einen ersten Wert erhöhen, um die Abgastemperatur auf eine erste Temperatur zu erhöhen. So kann beispielsweise durch die Deaktivierung eines oder mehrerer Zylinder die Belastung des Verbrennungsmotorsystems 12 zunehmen, da die Kolben in den deaktivierten Zylindern von weniger Zylindern und weniger Verbrennungsereignissen angetrieben werden. Die Last kann auch zunehmen, da weniger Zylinder Antriebsleistung an ein Getriebe oder an Hilfsvorrichtungen bereitstellen. Das Verbrennungsmotorsystem 12 kann die Menge oder die Rate einer Kraftstoffeinspritzung erhöhen, um diese erhöhte Last zu erreichen, wodurch sich die Abgastemperatur erhöhen kann.
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Schritt 210 kann zur weiteren Erhöhung der parasitären Last auf das Verbrennungsmotorsystem 12 durchgeführt werden. Schritt 210 kann das Pulsieren eines oder mehrerer Überströmventilelemente 142 von Einspritzventilen 18 in deaktivierten Zylindern 16 beinhalten. Beispielsweise kann das Überströmventilelement 142 auf eine Weise in Bewegung gesetzt werden, die in dem oberen Diagramm in 3 dargestellt ist. Im Verdrängungsdiagramm von 3 kann eine untere Position einer offenen Position des Überströmventils 140 entsprechen, in der das Überströmventilelement 142 vom Überströmventilsitz 144 beabstandet ist (2A). Eine obere Position des Verdrängungsdiagramms von 3 entspricht einer geschlossenen Position des Überströmventils 140, in der das Überströmventilelement 142 auf dem Überströmventilsitz 144 ruht (2B). Während das Überströmventilelement 142 auf die in 3 dargestellte Weise gepulst wird, kann das DOC-Ventilelement 162 in einer konstanten (geschlossenen) Position gehalten werden, die einer Position entspricht, in der das DOC-Ventilelement 162 auf dem DOC-Ventilsitz 164 ruht und die Steuerkammer 170 gegenüber dem Niederdruck-Kraftstoffkanal 172 fluidisch abdichtet. Das DOC-Ventilelement 162 kann für eine Vielzahl von Verbrennungszyklen in dieser Position gehalten werden, außer wenn im deaktivierten Zylinder 16 eine Dosierstrategie durchgeführt wird.
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Wie aus dem Druckdiagramm von 3 ersichtlich, steigt der Druck des Kraftstoffs in den Kanälen 106 und der Druckkammer 186, wenn sich das Überströmventilelement 142 in der geschlossenen Position befindet. Dieser Druck kann entlastet werden, indem das Überströmventilelement 142 in eine vollständig geöffnete Position zurückkehren kann, wodurch unter Druck stehendes Fluid zum Kraftstoffkanal 108 und zum Zu- und Rücklaufkanal 110 fließen kann. In einem Aspekt kann vor der Rückführung des Überströmventilelements 142 in die vollständig geöffnete Position das Überströmventilelement 142 zwischen der vollständig geschlossenen Position (2B) und einer teilweise geöffneten Position verschoben werden, um den Druck auf einem hohen Niveau (z. B. 75 % oder mehr eines maximalen Drucks) zu halten. In einem Aspekt kann das Überströmventilelement 142 in einem Einspritzzyklus mehrmals zwischen einer vollständig geschlossenen und einer teilweise geöffneten Position hin- und herbewegt werden. Das Element 142 kann zwei-, drei-, vier-, vier-, fünfmal (3) oder mehr als fünfmal in eine teilweise geöffnete Position versetzt werden, bevor es in eine vollständig geöffnete Position zurückkehrt. Durch diese Art der Hin- und Herbewegung des Elements 142 kann der Druck auf einem relativ hohen Niveau gehalten werden, ohne die Komponenten der Kraftstoffeinspritzventile 18 einem übermäßigen Druck auszusetzen. Der Anstieg des Drucks innerhalb der einzelnen Kraftstoffeinspritzventile 18 kann die parasitäre Last auf das Verbrennungsmotorsystem 12 durch Erhöhung eines Drucks, gegen den Kraftstoff gepumpt wird, erhöhen.
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Schritt 210 kann eine parasitäre Last um einen zweiten Wert erhöhen, der in Kombination mit dem oben besprochenen ersten Wert zu einer ausreichenden parasitären Last führen kann, um eine Abgastemperatur auf eine zweite Temperatur zu erhöhen, die gleich oder größer als der Schwellenwert der Aufwärmtemperatur oder der Schwellenwert der Regenerationstemperatur ist. Schritt 210 kann das Pulsieren einer Vielzahl von Überströmventilelementen 142 von Einspritzventilen 18 beinhalten, die für die jeweils deaktivierten Zylinder 16 vorgesehen sind. Wenn drei Zylinder 16 deaktiviert sind, können bei einem Aspekt ein, zwei oder drei Elemente 142 gepulst werden. Durch die Erhöhung der Anzahl der gepulsten Elemente 142 kann der zweite Wert der parasitären Last entsprechend erhöht werden.
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Schritt 210 kann wiederholt durchgeführt werden, um die Temperatur der Nachbehandlungsvorrichtung zu erhöhen oder um eine erhöhte Temperatur aufrechtzuerhalten. In einem Aspekt kann Schritt 210 (und Schritt 208) abgebrochen werden, wenn die Abgastemperatur den Schwellenwert der Aufwärmtemperatur erreicht (z. B. wenn in Schritt 204 eine Kaltstartbedingung bestimmt wurde). Schritt 210 (und Schritt 208) kann durchgeführt werden, um eine Abgastemperatur über dem Schwellenwert der Regenerationstemperatur für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechtzuerhalten, basierend auf einer Bestimmung in Schritt 206, dass eine vorgegebene Menge Ruß vorhanden ist, eine Niedertemperaturbedingung einer Nachbehandlungsvorrichtung für eine vorgegebene Zeitdauer gemessen wurde, eine vorgegebene Menge Schwefel vorhanden ist und/oder das Motorsystem 12 für eine vorgegebene Zeitdauer im Leerlauf oder bei niedriger Last betrieben wurde, was eine Kohlenwasserstoffentfernung erforderlich macht. Der Schwellenwert für die Regenerationstemperatur und die vorgegebene Zeitspanne können basierend auf der in Schritt 206 bestimmten besonderen Bedingung bestimmt werden.
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5 zeigt ein weiteres exemplarisches Verfahren 300 zur Erhöhung der parasitären Last auf einen Verbrennungsmotor. Schritt 300 kann einen Schritt 302 beinhalten, bei dem Kraftstoff in mindestens einen aktiven Zylinder 16 eingespritzt werden kann, und einen Schritt 304, bei dem der in den mindestens einen aktiven Zylinder 16 eingespritzte Kraftstoff verbrannt wird. Die Schritte 302 und 304 können in der gleichen Weise wie die Schritte 202 und 204 durchgeführt werden und können während des Betriebs des Verbrennungsmotorsystems 12 kontinuierlich von zumindest einem aktiven Zylinder 16 durchgeführt werden.
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Schritt 306 kann die Bestimmung beinhalten, ob eine Regeneration oder Aufwärmung einer Nachbehandlungsvorrichtung erforderlich ist. Schritt 306 kann auf die gleiche Weise wie der oben erörterte Schritt 206 durchgeführt werden. Wenn keine Aufwärmbedingung oder Regeneration erforderlich ist (Schritt 306 = NEIN), kehrt Verfahren 300 zu den Schritten 302 und 304 zurück.
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Wenn eine Bestimmung in Schritt 306 positiv ausfällt (Schritt 306 = JA), kann eine Bedingung für die Erhöhung der Temperatur einer Nachbehandlungsvorrichtung vorliegen, und das Verfahren kann zu Schritt 308 übergehen. In Schritt 308 kann eine erste Strategie bestimmt werden, um eine parasitäre Last auf dem Verbrennungsmotorsystem 12 zu erhöhen. Diese erste Strategie kann zum Beispiel den Betrieb eines Lüfters des Verbrennungsmotorsystems 12 beinhalten, auch wenn der Betrieb des Lüfters nicht erforderlich ist. Anstelle oder zusätzlich zum Betrieb eines Lüfters können bei der ersten Strategie auch andere Hilfsvorrichtungen betrieben werden. Die erste Strategie kann die Deaktivierung eines oder mehrerer Zylinder 16, den Betrieb eines oder mehrerer Lüfter, das teilweise Schließen eines Lufteinlassdrosselventils, wie z. B. des Luftansaugventils 82, oder die Verzögerung des Einspritzzeitpunkts beinhalten. In einem Aspekt kann die erste Strategie mehr als eine oder alle diese Maßnahmen beinhalten.
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Die erste Strategie kann eine parasitäre Last um einen ersten Wert erhöhen und dadurch eine Abgastemperatur auf eine erste Temperatur erhöhen. Während des Betriebs der ersten Strategie kann Steuervorrichtung 28 feststellen, ob der vorgegebene Temperaturschwellenwert erreicht wurde, indem sie die parasitäre Last um den ersten Wert erhöht. Wie oben erwähnt, kann der vorgegebene Temperaturschwellenwert einen Schwellenwert für die Aufwärm- oder Regenerationstemperatur des Abgases beinhalten. Wenn festgestellt wird, dass die Abgastemperatur über dem relevanten Schwellenwert liegt, kann die Bestimmung in Schritt 310 positiv ausfallen (Schritt 310 = JA) und Verfahren 300 kann zu den Schritten 302 und 304 zurückkehren.
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Wenn Steuervorrichtung 28 feststellt, dass die erste Strategie die vorgegebene Temperatur nicht erreicht, kann in einem Schritt 312 eine zweite Strategie durchgeführt werden. Wenn nicht zu erwarten ist, dass die erste Strategie die Temperatur über die vorgegebene Temperatur erhöht, kann Steuervorrichtung 28 proaktiv zu Schritt 312 übergehen und die zweite Strategie einleiten. In Schritt 312 kann eine zweite Strategie durchgeführt werden, um die parasitäre Last auf das Verbrennungsmotorsystem 12 weiter zu erhöhen. In einem Aspekt kann die zweite Strategie das Pulsen eines Überströmventilelements 142 eines Kraftstoffeinspritzventils 18 beinhalten. Das Kraftstoffeinspritzventil 18, in dem das Überströmventilelement 142 gepulst wird, kann innerhalb eines Zylinders angeordnet sein, der bei der ersten Strategie (z. B. in Schritt 308) deaktiviert wurde. Alternativ kann Schritt 312 die Deaktivierung eines oder mehrerer Zylinder 16 und das Pulsieren der Überströmventilelemente 142 der darin befindlichen Kraftstoffeinspritzventile 18 beinhalten. Somit kann Schritt 312 die parasitäre Last auf das Verbrennungsmotorsystem 12 um einen zweiten Wert erhöhen. Schritt 312 kann auf die gleiche Weise wie der obige Schritt 210 durchgeführt werden.
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In einem Aspekt können die Schritte 210 und 312 ohne Einspritzung von Kraftstoff für einen oder mehrere Verbrennungszyklen durchgeführt werden. Alternativ können die Schritte 210 und 312 eine Dosierstrategie beinhalten. Um eine Dosierstrategie durchzuführen, kann Steuervorrichtung 28 ein Überströmventilelement 142 dazu veranlassen, auf die oben beschriebene Weise zu pulsieren. Anstatt jedoch in jedem Verbrennungszyklus keinen Kraftstoff einzuspritzen, kann eine bestimmte Menge Kraftstoff eingespritzt werden. Diese Dosierung kann durch das Öffnen des DOC-Ventils 160 erleichtert werden, z. B. indem das DOC-Ventilelement 162 vom DOC-Ventilsitz 164 wegbewegt wird, und zwar zu einem Zeitpunkt, zu dem sich unter Druck stehender Kraftstoff in der Druckkammer 186 befindet. Diese Bewegung des DOC-Ventilelements 162 kann zu einer Einspritzung einer vorgegebenen Kraftstoffmenge in die Brennkammer eines deaktivierten Zylinders 16 führen. Die Verbrennung dieses Dosierkraftstoffs kann jedoch durch Steuerung des Zeitpunkts der Dosiereinspritzung verhindert werden. Der Dosierkraftstoff kann zerstäuben und durch eine Öffnung des Auslassventils ohne Verbrennung aus der Brennkammer austreten. Dieser Dosierkraftstoff kann dann über das Nachbehandlungssystem 60 zu einer Nachbehandlungsvorrichtung gelangen, wo sich der Dosierkraftstoff entzündet. Beispielsweise kann der Dosierkraftstoff in den DPF 68 übergehen, wo der Dosierkraftstoff verbrennt, wodurch eine Regeneration des DPF 68 durchgeführt wird. In einem Aspekt kann der Dosierkraftstoff durch ein Kraftstoffeinspritzventil 18, in dem das Überströmventilelement 142 gepulst wird, eingespritzt werden, wie zum Beispiel in 3 dargestellt. So kann eine Einspritzung von Dosierkraftstoff durchgeführt werden, indem das DOC-Ventilelement 162 vom DOC-Ventilsitz 164 zu einem Zeitpunkt wegbewegt wird, zu dem der Kraftstoffdruck innerhalb desselben Einspritzventils 18 relativ hoch ist. Da die Steuervorrichtung 28 den Druck in Kraftstoffeinspritzventil 18 steuern kann (z. B. durch teilweises oder vollständiges Öffnen des Überströmventils 140), kann eine Einspritzung von Dosierkraftstoff bei einem höheren Druck als dem Druck erfolgen, bei dem der Kraftstoff dem Kraftstoffeinspritzventil 18 zugeführt wurde.
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Durch Steuerung des Betriebs von Überströmventil-Magnetventil 146 und DOC-Ventilmagnet 166 kann die Steuervorrichtung 28 den Betrieb jedes Kraftstoffeinspritzventils 18 steuern, um eine ausreichende parasitäre Last zu erzeugen, indem Kraftstoff ohne ein Verbrennungsereignis in Zylinder 16 unter Druck gesetzt wird. Die durch die Strategie des Pulsierens eines Überströmventilelements erzeugte parasitäre Last kann in Kombination mit zusätzlichen Strategien die Fähigkeit eines Motors, selbst unter niedrigen externen Lastbedingungen eine Regeneration durchzuführen, verbessern. Beispielsweise kann eine Kombination einer Strategie, die eine oder mehrere der folgenden Strategien beinhaltet: Manipulieren des Einlassdrosselventils, Deaktivieren des Zylinders oder optimierter (z. B. verzögerter) Einspritzzeitpunkt, in Kombination mit dem Pulsieren eines Überströmventils, die parasitäre Last ausreichend erhöhen, um die Temperatur eines Nachbehandlungssystems zu erhöhen und die Gesamtemissionen zu reduzieren. Das offenbarte System und Verfahren kann während eines Zertifizierungszyklus oder einer Evaluierung betrieben und durchgeführt werden, um ein Aufwärmen zu erleichtern, damit das Nachbehandlungssystem auf Betriebstemperatur gebracht werden kann. Wie oben erwähnt, kann diese Strategie durchgeführt werden, um eine Nachbehandlungsvorrichtung auf eine Regenerationstemperatur zu erwärmen.
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Für Fachleute auf dem Gebiet ist offensichtlich, dass an dem offenbarten Verfahren und dem System zur Abgasnachbehandlung verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsformen des Verfahrens und des Systems für die Abgasnachbehandlung werden für Fachleute auf dem Gebiet unter Berücksichtigung der Spezifikation und einem Praktizieren der verschiedenen hierin offenbarten Systeme offensichtlich sein. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele als nur exemplarisch angesehen werden, wobei ein tatsächlicher Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente angegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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