DE102021132576A1

DE102021132576A1 - System und verfahren zum vorausschauen auf fahrzeugemissionen

Info

Publication number: DE102021132576A1
Application number: DE102021132576.5A
Authority: DE
Inventors: Mitchell Bieniek; Michael Hopka; Michiel J. Van Nieuwstadt; Brien Lloyd Fulton
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2022-06-15
Also published as: US11187178B1; CN114623002A

Abstract

Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Motors, der ein Nachbehandlungssystem beinhaltet, werden beschrieben. In einem Beispiel sind Verkehrsdaten und Navigationssystemdaten eine Grundlage zum Entscheiden, ob die Wärmeabgabe eines Motors erhöht werden soll oder nicht, um den Betrieb des Nachbehandlungssystems sicherzustellen. Insbesondere können ein oder mehrere Aktoren eingestellt werden, um den Kraftstoffverbrauch zu minimieren und/oder Einspeisegasemissionen zu reduzieren, während ausreichend Wärme erzeugt wird, um den Betrieb des Nachbehandlungssystems aufrechtzuerhalten.

Description

Gebiet der Technik
Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen Fahrzeugmotoren und insbesondere Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Motors, der ein Nachbehandlungssystem beinhaltet.
Allgemeiner Stand der Technik
Ein Abgasnachbehandlungssystem kann einen Katalysator (z. B. einen Oxidationskatalysator oder einen Dreiwegekatalysator), einen Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (selective catalytic reduction - SCR) und/oder eine Mager-NOx-Falle (lean NOx trap - LNT) zum Auffangen von NOx beinhalten. Diese Komponenten des Nachbehandlungssystems können am effizientesten bei Temperaturen betrieben werden, die höher als Umgebungstemperaturen sind. Daher kann es wünschenswert sein, diese Vorrichtungen bei höheren Temperaturen zu halten. Ein Fahrzeug kann jedoch längere Zeit im Verkehr angehalten werden, sodass sich der Motor des Fahrzeugs im Leerlauf befindet. Der Motor im Leerlauf kann sehr wenig Wärme erzeugen, insbesondere falls der Motor ein Dieselmotor ist. Folglich kann die Temperatur des Nachbehandlungssystems des Motors gesenkt werden, was dazu führt, dass Auspuffemissionen zunehmen. Daher kann es wünschenswert sein, eine Möglichkeit zum Aufrechterhalten oder Erhöhen der Motorabgastemperatur während Motorleerlauf- und Niedriglastbedingungen bereitzustellen, sodass Motoremissionen reduziert werden können.
Kurzdarstellung
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die vorstehend erwähnten Nachteile erkannt und ein Verfahren zum Betreiben eines Motors entwickelt, das Folgendes umfasst: Vorhersagen von Fahrzeugbetriebsbedingungen einschließlich eines Abgastemperaturprofils gemäß Navigationsdaten und Verkehrsdaten entlang einer Fahrtroute; und Einstellen eines oder mehrerer Aktoren, um eine angeforderte Menge an Abgaswärme bereitzustellen, um die Abgastemperatur aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen, und um Motoreinspeisegasemissionen bereitzustellen, die erforderlich sind, um ein Zielemissionsniveau zu erreichen, während der Kraftstoffverbrauch auf Grundlage einer erwarteten Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Motorlastprofils, das auf der Fahrtroute basiert, minimiert wird.
Durch Einstellen eines oder mehrerer Motoraktoren, um die Motorabgastemperatur zu erhöhen und Motoreinspeisegasemissionen bereitzustellen, die erforderlich sind, um ein Zielemissionsniveau zu erreichen, während der Kraftstoffverbrauch minimiert wird, kann es möglich sein, Fahrzeugemissionsanforderungen auch während Bedingungen zu erfüllen, bei denen sich ein Motor länger als gewünscht im Leerlauf befindet. Zum Beispiel kann der geografische Standort eines Fahrzeugs über ein Navigationssystem bestimmt werden und die Position des Fahrzeugs kann verwendet werden, um Geschwindigkeitsbegrenzungen der Straße, Stoppanforderungen, Straßensteigungen und Fahrzeugverkehrsbedingungen zu bestimmen. Diese Betriebsbedingungen können für einen Vorausschauhorizont (z. B. einen Abschnitt oder eine Strecke einer Straße entlang einer Fahrtroute eines Fahrzeugs, wie etwa 500 Meter eines Abschnitts einer Straße) bestimmt werden und diese Betriebsbedingungen können die Grundlage für das Schätzen von Emissionen von Motoreinspeisegasen (z. B. Motorabgasen, die aus Zylindern austreten und die nicht über ein Nachbehandlungssystem verarbeitet worden sind) und Motorabgastemperaturen sein. Falls erwartet wird, dass Fahrzeugauspuffemissionen aufgrund von Fahrzeugfahrbedingungen über gesetzlichen Emissionsniveaus liegen, kann der Motorbetrieb eingestellt werden, bevor das Fahrzeug den Standort erreicht, an dem der Motor weniger Kapazität aufweist, um Motorabgase auf einer höheren Temperatur zu halten, wodurch der effiziente Betrieb der Nachbehandlungsvorrichtung verlängert wird, wenn der Motor den Standort erreicht, an dem der Motor weniger Kapazität aufweist, um höhere Einspeisegastemperaturen aufrechtzuerhalten. Ferner können die Motoreinspeisegasemissionen gesenkt werden, während Anstrengungen unternommen werden, um die Kraftstoffeffizienz des Motors während Fahrzeugbetriebsbedingungen aufrechtzuerhalten, die zu niedrigeren Motordrehzahlen und -lasten führen können. Zum Beispiel können Maßnahmen ergriffen werden, um die HC und NOx des Einspeisegases zu senken.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bereitstellen. Insbesondere kann der Ansatz Auspuffemissionsniveaus reduzieren. Zusätzlich kann der Ansatz die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs maximieren, während die Temperatur des Nachbehandlungssystems aufrechterhalten wird. Ferner kann der Ansatz A-priori-Daten anwenden, um Motorbetriebsbedingungen in der Zukunft zu schätzen, sodass Abhilfemaßnahmen angewendet werden können, bevor Motoremissionen zunehmen können.
Die vorstehenden Vorteile sowie andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung erschließen sich ohne Weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn diese für sich oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche definiert ist, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile beheben.
Figurenliste

1 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung eines beispielhaften Motors;
2 zeigt eine beispielhafte Motorbetriebsabfolge gemäß dem Verfahren aus 3 und 4;
3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben eines Motors auf eine Weise, die Auspuffemissionen reduzieren kann; und
4 zeigt eine beispielhafte Betriebsumgebung für ein Fahrzeug, das das in dieser Schrift beschriebene System beinhaltet.

Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung betrifft das Verbessern von Fahrzeugemissionen während des effizienten Betreibens eines Motors. In einem Beispiel werden GPS-Daten und Verkehrsdaten angewendet, um den Motorbetrieb zu einem zukünftigen Zeitpunkt und an einem zukünftigen Standort entlang der Fahrtroute eines Fahrzeugs zu modellieren. Der modellierte Motorbetrieb ist eine Grundlage zum Bestimmen, ob die Effizienz eines Abgasnachbehandlungssystems während einer Fahrtroute aufrechterhalten werden kann oder nicht, ohne Abhilfemaßnahmen zu ergreifen. Der Motor kann weiterhin ohne Einstellungen der Fahrzeugroutensteuerung betrieben werden, falls erwartet wird, dass Fahrzeugemissionen innerhalb gesetzlicher Grenzwerte liegen. Einstellungen der Motorsteuerung können jedoch vorgenommen werden, falls erwartet wird, dass Fahrzeugemissionen außerhalb gesetzlicher Grenzwerte liegen. Das Fahrzeug kann ein Motorsystem beinhalten, wie es in 1 gezeigt ist. Das Motorsystem kann gemäß der Abfolge aus 2 und den Verfahren in 3 betrieben werden. Das Motorsystem kann in einem Fahrzeug beinhaltet sein, das auf einer Route fährt und GPS-Daten und Verkehrsdaten empfängt, wie in 4 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Brennkraftmaschine 10, die eine Vielzahl von Zylindern umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, durch eine elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 dazu ein, den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen.
Der Motor 10 beinhaltet eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 32 mit einem Kolben 36, der darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Ein Zylinderkopf 13 ist an einem Motorblock 14 befestigt. Es ist gezeigt, dass die Brennkammer 30 über ein Einlassventil 52 bzw. Auslassventil 54 mit einem Ansaugkrümmer 44 und einem Abgaskrümmer 48 kommuniziert. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben werden. In anderen Beispielen kann der Motor die Ventile jedoch über eine einzelne Nockenwelle oder Schubstangen betreiben. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden. Das Einlasstellerventil 52 kann durch einen variablen Ventilanschalt-/-abschaltaktor 59 betrieben werden, der ein nockengetriebenes Ventilbetätigungselement sein kann (z. B. wie in den US-Patenten Nr. 9,605,603 ; 7,404,383 ; und 7,159,551 gezeigt, die hiermit alle durch Bezugnahme für alle Zwecke in vollem Umfang einbezogen sind). Gleichermaßen kann das Auslasstellerventil 54 durch einen variablen Ventilanschalt-/-abschaltaktor 58 betrieben werden, der ein nockengetriebenes Ventilbetätigungselement sein kann (z. B. wie in den US-Patenten Nr. 9,605,603 ; 7,404,383 ; und 7,159,551 gezeigt, die hiermit alle durch Bezugnahme für alle Zwecke in vollem Umfang einbezogen sind). Ferner kann die Phase der Einlassventile 52 und Auslassventile 54 in Bezug auf die Kurbelwelle 40 eingestellt werden, wodurch die Öffnungs- und Schließstellen des Einlass- und Auslassventils in Bezug auf die Kurbelwelle 40 eingestellt werden. Das Einlasstellerventil 52 und das Auslasstellerventil 54 können abgeschaltet und in einer geschlossenen Position gehalten werden, um eine Strömung in den und aus dem Zylinder 30 für einen oder mehrere vollständige Motorzyklen (z. B. zwei Motorumdrehungen) zu verhindern, wodurch der Zylinder 30 abgeschaltet wird. Eine dem Zylinder 30 zugeführte Kraftstoffströmung kann ebenfalls aufhören, wenn der Zylinder 30 abgeschaltet wird.
Es ist gezeigt, dass eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68 in dem Zylinderkopf 13 positioniert ist, um Kraftstoff direkt in die Brennkammer 30 einzuspritzen, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Kraftstoff wird an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68 durch ein Kraftstoffsystem abgegeben, das einen Kraftstofftank 26, eine Kraftstoffpumpe 21, ein Kraftstoffpumpensteuerventil 25 und einen Kraftstoffverteiler (nicht gezeigt) beinhaltet. Der durch das Kraftstoffsystem abgegebene Kraftstoffdruck kann durch Variieren eines Positionsventils, das die Strömung zu einer Kraftstoffpumpe reguliert, eingestellt werden (nicht gezeigt). Zusätzlich kann sich ein Dosierventil für eine Kraftstoffsteuerung mit geschlossenem Regelkreis in oder nahe dem Kraftstoffverteiler befinden. Ein Pumpendosierventil kann zudem die Kraftstoffströmung zu der Kraftstoffpumpe regulieren, wodurch Kraftstoff, der zu einer Hochdruckkraftstoffpumpe gepumpt wird, reduziert wird.
Ein Motorluftansaugsystem 9 beinhaltet den Ansaugkrümmer 44, eine Drossel 62, ein Heizgitter 16, einen Ladeluftkühler 163, einen Turboladerverdichter 162 und ein Sammelrohr 42. Es ist gezeigt, dass der Ansaugkrümmer 44 mit einer optionalen elektronischen Drossel 62 kommuniziert, die eine Position einer Drosselklappe 64 einstellt, um einen Luftstrom aus einer Ansaugladedruckkammer 46 zu steuern. Ein Verdichter 162 saugt Luft aus dem Luftsammelrohr 42, um sie der Ladedruckkammer 46 zuzuführen. Ein Verdichterleitschaufelaktor 84 stellt eine Position von Verdichterleitschaufeln 19 ein. Abgase bringen eine Turbine 164 zum Drehen, die über eine Welle 161 an den Turboladerverdichter 162 gekoppelt ist. In einigen Beispielen kann ein Ladeluftkühler 163 bereitgestellt sein. Ferner kann ein optionales Heizgitter 16 bereitgestellt sein, um die in den Zylinder 30 eintretende Luft zu erwärmen, wenn der Motor 10 kalt gestartet wird.
Eine Verdichterdrehzahl kann durch Einstellen einer Position eines variablen Turbinenleitschaufelsteueraktors 78 oder eines Verdichterrückführventils 158 eingestellt werden. In alternativen Beispielen kann ein Wastegate 79 den variablen Turbinenleitschaufelsteueraktor 78 ersetzen oder zusätzlich zu diesem verwendet werden. Der variable Turbinenleitschaufelsteueraktor 78 stellt eine Position von Turbinenleitschaufeln 166 mit variabler Geometrie ein. Abgase können die Turbine 164 durchströmen, wodurch wenig Energie zum Drehen der Turbine 164 zugeführt wird, wenn sich die Leitschaufeln in einer offenen Position befinden. Abgase können die Turbine 164 durchströmen und eine erhöhte Kraft auf die Turbine 164 ausüben, wenn sich die Leitschaufeln in einer geschlossenen Position befinden. Alternativ kann das Wastegate 79 oder ein Umgehungsventil ermöglichen, dass die Abgase um die Turbine 164 herum strömen, um so die Energiemenge zu reduzieren, die der Turbine zugeführt wird. Das Verdichterrückführventil 158 ermöglicht es, dass verdichtete Luft an dem Auslass 15 des Verdichters 162 zu dem Einlass 17 des Verdichters 162 rückgeführt wird. Alternativ kann eine Position des variablen Verdichterleitschaufelaktors 78 eingestellt werden, um die Effizienz des Verdichters 162 zu ändern. Auf diese Weise kann die Effizienz des Verdichters 162 reduziert werden, um so die Strömung des Verdichters 162 zu beeinflussen und die Wahrscheinlichkeit von Verdichterpumpen zu reduzieren. Ferner kann durch Rückführen von Luft zu dem Einlass des Verdichters 162 die an der Luft ausgeführte Arbeit erhöht werden, wodurch die Temperatur der Luft erhöht wird. Luft strömt in der Richtung der Pfeile 5 in den Motor 10.
In diesem Beispiel ist der Motor 10 ein Dieselmotor. In anderen Beispielen kann der Motor 10 jedoch eine Zündkerze (nicht gezeigt) beinhalten und er kann Benzin anstelle von Diesel verbrennen.
Ein Schwungrad 97 und ein Hohlrad 99 sind an die Kurbelwelle 40 gekoppelt. Ein Anlasser 96 (z. B. eine elektrische Niederspannungsmaschine (mit weniger als 30 Volt betrieben)) beinhaltet eine Ritzelwelle 98 und ein Ritzel 95. Die Ritzelwelle 98 kann das Ritzel 95 selektiv vorrücken, um das Hohlrad 99 in Eingriff zu nehmen, sodass der Anlasser 96 die Kurbelwelle 40 während eines Anlassens des Motors drehen kann. Der Anlasser 96 kann direkt in dem vorderen Teil des Motors oder dem hinteren Teil des Motors montiert sein. In einigen Beispielen kann der Anlasser 96 der Kurbelwelle 40 über einen Riemen oder eine Kette selektiv Drehmoment zuführen. In einem Beispiel befindet sich der Anlasser 96 in einem Grundzustand, wenn er nicht mit der Motorkurbelwelle in Eingriff steht. Ein Motorstart kann über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (z. B. Schlüsselschalter, Drucktaste, ferngesteuerte Vorrichtung zum Emittieren von Hochfrequenzen usw.) 69 oder als Reaktion auf Fahrzeugbetriebsbedingungen (z. B. Bremspedalposition, Fahrpedalposition, Batterie-SOC usw.) angefordert werden. Ein Navigationssystem 8 kann der Steuerung 12 Fahrzeugpositionsinformationsdaten, Straßensteigungsdaten und Fahrzeughöhendaten bereitstellen. Das Navigationssystem 8 kann globale Positionsbestimmungsdaten von Satelliten empfangen, wie in 5 gezeigt. Ein Verkehrsinformationssystem 3 kann Verkehrsdaten bereitstellen, die unter anderem Geschwindigkeiten anderer Fahrzeuge an Standorten, die sich von dem Standort des gegenwärtigen Fahrzeugs unterscheiden, Verkehrsaufkommen, Gefahren, Verzögerungen, Bauarbeiten usw. beinhalten.
Die Verbrennung wird in der Brennkammer 30 eingeleitet, wenn sich Kraftstoff automatisch darüber entzündet, dass die Brennkammertemperaturen die Selbstentzündungstemperatur des Kraftstoffs erreichen, der in den Zylinder 30 eingespritzt wird. Die Temperatur in dem Zylinder nimmt zu, wenn sich der Kolben 36 dem oberen Totpunkt des Verdichtungstakts nähert. Abgase können über ein Nachbehandlungssystem 89 verarbeitet werden, das Sensoren und Emissionssteuervorrichtungen, wie in dieser Schrift beschrieben, beinhalten kann. In einigen Beispielen kann eine Breitbandlambdasonde (universal exhaust gas oxygen sensor - UEGO-Sonde) 126 stromaufwärts einer Emissionsvorrichtung 71 an den Abgaskrümmer 48 gekoppelt sein. In anderen Beispielen kann sich die UEGO-Sonde stromabwärts von einer oder mehreren Abgasnachbehandlungsvorrichtungen befinden. Ferner kann die UEGO-Sonde in einigen Beispielen durch einen NOx-Sensor ersetzt werden, der sowohl NOx- als auch Sauerstofferfassungselemente aufweist.
Bei niedrigeren Motortemperaturen kann eine optionale Glühkerze 66 elektrische Energie in Wärmeenergie umwandeln, um eine heiße Stelle neben einem der Kraftstoffsprühkegel einer Einspritzvorrichtung in der Brennkammer 30 zu erzeugen. Durch Erzeugen der heißen Stelle in der Brennkammer neben dem Kraftstoffsprühnebel 30 kann es leichter sein, den Kraftstoffsprühschwaden in dem Zylinder zu zünden, wodurch Wärme freigesetzt wird, die sich in dem Zylinder ausbreitet, die Temperatur in der Brennkammer erhöht wird und die Verbrennung verbessert wird. Der Zylinderdruck kann über einen optionalen Drucksensor 67 gemessen werden, alternativ oder zusätzlich kann der Sensor 67 auch die Zylindertemperatur erfassen.
Die Emissionsvorrichtung 71 kann einen Oxidationskatalysator beinhalten und auf diese kann ein Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) oder eine andere Abgasnachbehandlungsvorrichtung folgen. Das Nachbehandlungssystem 89 kann zudem einen Dieselabgaskatalysator (diesel exhaust catalyst - DEC) 73 und ein Dieselpartikelfilter (diesel particulate filter - DPF) 86 beinhalten. Der DEC 73 kann stromaufwärts des DPF 86 positioniert sein, sodass Wärme während der DPF-Regeneration (z. B. Oxidation von Ruß innerhalb des DPF) von dem DEC 73 auf den DPF 86 übertragen werden kann. In anderen Beispielen kann eine LNT bei 73 oder 86 platziert sein. Abgas strömt in der Richtung, die durch den Pfeil 7 angegeben ist.
Das Nachbehandlungssystem 89 beinhaltet zudem einen Temperatursensor 140 und eine Lambdasonde 141, die stromaufwärts der Einspritzvorrichtung 142 gemäß der Richtung des Abgasstroms positioniert sind. Das Nachbehandlungssystem 89 beinhaltet zudem eine stromabwärtige Lambdasonde 143, einen ersten stromabwärtigen Temperatursensor 144 und einen zweiten stromabwärtigen Temperatursensor 145. Die Einspritzvorrichtung kann ein Reduktionsmittel (z. B. Dieselkraftstoff) aus dem Tank 26 einspritzen. Eine Luft-Kraftstoff-Verhältnisdifferenz des Abgases kann über die Einspritzvorrichtung 142 bestimmt werden, indem ein über die Lambdasonde 141 erfasstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem durch die Lambdasonde 143 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnis subtrahiert wird. In einigen Beispielen kann die Lambdasonde 143 stromabwärts des DPF 86 positioniert sein. Alternativ kann eine Sauerstoffkonzentrationsdifferenz des Abgases über die Einspritzvorrichtung 142 bestimmt werden, indem eine über die Lambdasonde 141 erfasste Sauerstoffkonzentration von einer durch die Lambdasonde 143 erfassten Sauerstoffkonzentration subtrahiert wird. Eine Temperaturdifferenz über den DEC 73 kann bestimmt werden, indem eine durch den Temperatursensor 144 beobachtete Temperatur von einer durch den Temperatursensor 140 beobachteten Temperatur subtrahiert wird. Zusätzlich kann eine Temperaturdifferenz über den DEC 73 und den DPF 86 bestimmt werden, indem eine durch den Temperatursensor 145 beobachtete Temperatur von einer durch den Temperatursensor 140 beobachteten Temperatur subtrahiert wird.
Abgasrückführung (AGR) kann dem Motor über ein Hochdruck-AGR-System 83 bereitgestellt werden. Das Hochdruck-AGR-System 83 beinhaltet ein Ventil 80, einen AGR-Kanal 81 und einen AGR-Kühler 85. Das AGR-Ventil 80 ist ein Ventil, das sich schließt oder Abgas von stromaufwärts der Emissionsvorrichtung 71 zu einer Stelle in dem Motorluftansaugsystem stromabwärts des Verdichters 162 strömen lässt. Die AGR kann durch Durchströmen des AGR-Kühlers 85 gekühlt werden. Die AGR kann zudem über ein Niederdruck-AGR-System 75 bereitgestellt werden. Das Niederdruck-AGR-System 75 beinhaltet einen AGR-Kanal 77 und ein AGR-Ventil 76. Die Niederdruck-AGR kann von stromabwärts des DPF 86 zu einer Stelle stromaufwärts des Verdichters 162 strömen. Das Niederdruck-AGR-System 75 kann einen AGR-Kühler 74 beinhalten. Zusätzlich kann AGR über eine Überlappung von Öffnungszeiten des Auslassventils 54 und des Einlassventils 52 bereitgestellt werden.
Die Steuerung 12 ist in 1 als herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes beinhaltet: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, Festwertspeicher (z. B. nichttransitorischen Speicher) 106, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Der Festwertspeicher 106 kann eine Vielzahl von Softwaremodulen 106a beinhalten, die spezifische Motorsteuerfunktionen durchführen (z. B. Kraftstoffeinspritzsteuerung, AGR-Steuerung, Emissionssteuerung). Es ist gezeigt, dass die Steuerung 12 zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfängt, einschließlich: einer Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von einem an eine Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; eines Positionssensors 134, der an ein Fahrpedal 130 gekoppelt ist, um eine durch einen menschlichen Fuß 132 eingestellte Pedalposition zu erfassen; einer Messung des Motorkrümmerdrucks (manifold pressure - MAP) von einem an den Ansaugkrümmer 44 gekoppelten Drucksensor 121 (alternativ oder zusätzlich kann der Sensor 121 eine Ansaugkrümmertemperatur erfassen); eines Ladedrucks von einem Drucksensor 122; einer Abgassauerstoffkonzentration von der Lambdasonde 126; eines Motorpositionssensors von einem Hall-Sensor 118, der eine Position der Kurbelwelle 40 erfasst; einer Messung einer Luftmasse, die in den Motor eintritt, von einem Sensor 120 (z. B. einem Hitzdraht-Luftmassenmesser); und einer Messung einer Drosselposition von einem Sensor 58. Der Luftdruck kann ebenfalls zum Verarbeiten durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorpositionssensor 118 eine vorbestimmte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, anhand derer die Motordrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder innerhalb des Motors 10 typischerweise einen Viertaktzyklus: Der Zyklus beinhaltet den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Expansionstakt und den Ausstoßtakt. Während des Ansaugtakts schließt sich im Allgemeinen das Auslassventil 54 und das Einlassventil 52 öffnet sich. Luft wird über den Ansaugkrümmer 44 in die Brennkammer 30 eingebracht und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, damit sich das Volumen innerhalb der Brennkammer 30 erhöht. Die Position, an der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Takts befindet (z. B., wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfs, damit die Luft innerhalb der Brennkammer 30 verdichtet wird. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Takts und dem Zylinderkopf am nächsten befindet (z. B., wenn die Brennkammer 30 ihr geringstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. In einem im Folgenden als Einspritzung bezeichneten Prozess wird Kraftstoff in die Brennkammer eingebracht. In einigen Beispielen kann Kraftstoff eine Vielzahl von Malen während eines einzelnen Zylinderzyklus in einen Zylinder eingespritzt werden.
In einem nachfolgend als Zündung bezeichneten Prozess wird der eingespritzte Kraftstoff durch Kompressionszündung entzündet, was zur Verbrennung führt. Während des Expansionstakts drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zurück zum UT. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich während des Ausstoßtakts das Auslassventil 54, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Abgaskrümmer 48 freizusetzen, und der Kolben kehrt zum OT zurück. Es ist zu beachten, dass das Vorstehende lediglich als Beispiel beschrieben ist und dass die Öffnungs- und/oder Schließzeitpunkte des Einlass- und Auslassventils variieren können, wie etwa, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen. Ferner kann in einigen Beispielen ein Zweitaktzyklus anstelle eines Viertaktzyklus verwendet werden.
Somit stellt das System aus 1 ein Motorsystem bereit, das Folgendes umfasst: ein Navigationssystem; ein Verkehrsinformationssystem; eine Brennkraftmaschine, die einen Aktor beinhaltet; ein Nachbehandlungssystem, das an die Brennkraftmaschine gekoppelt ist; und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen beinhaltet, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und die Steuerung dazu veranlassen, Daten von dem Verkehrsüberwachungssystem zu empfangen, Daten von dem Navigationssystem zu empfangen, eine Temperatur eines Nachbehandlungssystems zu modellieren und Auspuffabgasemissionen gemäß den Daten von dem Navigationssystem und den Daten von dem Verkehrsüberwachungssystem zu modellieren, und ausführbare Anweisungen zum Modellieren von Auspuffabgasemissionen gemäß den Daten von dem Navigationssystem, Daten von dem Verkehrsüberwachungssystem und modellierten maximalen Abgaserwärmungsmaßnahmen als Reaktion darauf, dass die modellierten Auspuffabgasemissionen nicht unter Schwellenemissionen liegen.
Zusätzlich umfasst das Motorsystem ferner zusätzliche Anweisungen zum Erhöhen der Abgastemperatur der Brennkraftmaschine über Durchführen maximaler Abgaserwärmungsmaßnahmen als Reaktion darauf, dass die modellierten Auspuffabgasemissionen nicht unter Schwellenemissionsniveaus liegen. Das Erhöhen der Abgaserwärmung kann Einspeisegas- und/oder Auspuffemissionen reduzieren. Das Motorsystem beinhaltet, wobei das Durchführen maximaler Abgaserwärmungsmaßnahmen Spätverstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, Frühverstellen des Auslassventilöffnungszeitpunkts und Erhöhen einer in die Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge beinhaltet. Das Motorsystem umfasst ferner zusätzliche Anweisungen zum Minimieren der Abgaserwärmungsmaßnahmen und des Kraftstoffverbrauchs durch die Brennkraftmaschine als Reaktion darauf, dass die modellierten Auspuffabgasemissionen unter Schwellenemissionsniveaus liegen. Das Motorsystem beinhaltet, wobei die Abgastemperatur über Spätverstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts erhöht wird. Das Motorsystem beinhaltet, wobei die Abgastemperatur über Einstellen der Auslassventilzeitsteuerung erhöht wird. Das Motorsystem beinhaltet, wobei das Einstellen der Auslassventilzeitsteuerung Frühverstellen des Auslassventilöffnungszeitpunkts beinhaltet. Das Motorsystem beinhaltet, wobei modellierte Auspuffabgasemissionen NOx beinhalten. Das Motorsystem beinhaltet zudem, wobei modellierte Auspuffabgasemissionen HC beinhalten.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 2 ist eine beispielhafte voraussichtliche Abfolge zum Einstellen des Motorbetriebs als Reaktion auf ein modelliertes erwartetes Motorverhalten gezeigt. Die Abfolge aus 2 kann über das System aus 1 und das Verfahren aus 3 bereitgestellt werden. Die Betriebsabfolge aus 2 kann über das System aus 1 bereitgestellt werden, das Anweisungen gemäß dem Verfahren aus 3 ausführt, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind. Vertikale Markierungen t0-t6 stellen relevante Zeitpunkte während der Abfolge dar. Alle Verläufe in 2 sind zeitlich ausgerichtet und treten gleichzeitig auf.
Der erste Verlauf von oben in 2 ist ein Verlauf der Motoreinspeiseabgastemperatur über der Zeit. Die vertikale Achse stellt die Motoreinspeiseabgastemperatur dar und die Motoreinspeiseabgastemperatur nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite des Verlaufs zur rechten Seite des Verlaufs zu. Die Kurve 202 stellt die modellierte nominelle Motoreinspeiseabgastemperatur dar und die modellierte nominelle Motoreinspeiseabgastemperatur wird vor dem in 2 gezeigten Zeitpunkt bestimmt. Die Kurve 203 stellt die gegenwärtige Motoreinspeiseabgastemperatur oder die Einspeiseabgastemperatur, wenn der Motorbetrieb auf Grundlage der modellierten Motoreinspeiseabgastemperatur und -emissionen eingestellt wird, dar. Die horizontale Linie 250 stellt eine Anspringtemperatur (z. B. eine Temperatur, bei der eine Vorrichtung in dem Nachbehandlungssystem ein Schwelleneffizienzniveau erreichen kann) für einen Oxidationskatalysator in dem Motorabgasnachbehandlungssystem dar.
Der zweite Verlauf von oben in 2 ist ein Verlauf der Auspuff-NOx-Strömungsgeschwindigkeit über der Zeit. Die vertikale Achse gibt die Auspuff-NOx-Strömungsgeschwindigkeit (z. B. die NOx-Strömungsgeschwindigkeit aus dem Fahrzeug) an und die Auspuff-NOx-Strömungsgeschwindigkeit nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite des Verlaufs zur rechten Seite des Verlaufs zu. Die Kurve 204 stellt die modellierte nominelle Auspuff-NOx-Strömungsgeschwindigkeit dar und die modellierten nominellen Auspuff-NOx werden vor dem in 2 gezeigten Zeitpunkt bestimmt. Die Kurve 205 stellt die gegenwärtigen Auspuff-NOx oder Auspuff-NOx, wenn der Motorbetrieb auf Grundlage der modellierten Motoreinspeiseabgastemperatur und -emissionen eingestellt wird, dar. Die Linie 252 stellt einen NOx-Strömungsgeschwindigkeitsschwellenwert dar. Es kann sein, dass Motor-NOx-Emissionen gesetzliche Niveaus nicht erfüllen, wenn die NOx-Strömungsgeschwindigkeit über dem Schwellenwert 252 liegt.
Der dritte Verlauf von oben in 2 ist ein Verlauf der modellierten Auspuff-HC-Strömungsgeschwindigkeit über der Zeit. Die vertikale Achse gibt die Auspuff-HC-Strömungsgeschwindigkeit (z. B. die HC-Strömungsgeschwindigkeit aus dem Fahrzeug) an und die Auspuff-HC-Strömungsgeschwindigkeit nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite des Verlaufs zur rechten Seite des Verlaufs zu. Die Kurve 206 stellt die modellierte nominelle Auspuff-HC-Strömungsgeschwindigkeit dar und die modellierte nominelle Auspuff-HC-Strömungsgeschwindigkeit wird vor dem in 2 gezeigten Zeitpunkt bestimmt. Die Kurve 207 stellt die gegenwärtigen Auspuff-HC oder Auspuff-HC, wenn der Motorbetrieb auf Grundlage der modellierten Motoreinspeiseabgastemperatur und - emissionen eingestellt wird, dar. Die Linie 254 stellt einen HC-Strömungsgeschwindigkeitsschwellenwert dar. Es kann sein, dass Motor-HC-Emissionen gesetzliche Niveaus nicht erfüllen, wenn die HC-Strömungsgeschwindigkeit über dem Schwellenwert 254 liegt.
Der vierte Verlauf von oben in 2 ist ein Verlauf des Motorkraftstoffeinspritzzeitpunkts über der Zeit. Die vertikale Achse stellt den Motorkraftstoffeinspritzzeitpunkt dar und der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt ist in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse weiter nach früh verstellt. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite des Verlaufs zur rechten Seite des Verlaufs zu. Die Linie 208 gibt den Motorkraftstoffeinspritzzeitpunkt an.
Der fünfte Verlauf von oben in 2 ist ein Verlauf der Motor-AGR-Menge über der Zeit. Die vertikale Achse stellt die Motor-AGR-Menge dar und die Motor-AGR-Menge nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die Zeit nimmt von der linken Seite des Verlaufs zur rechten Seite des Verlaufs zu. Die Linie 210 stellt die Motor-AGR-Menge dar.
Zu Zeitpunkt t0 liegt die modellierte nominelle Abgastemperatur auf einem höheren Niveau und die modellierten nominellen Auspuff-NOx liegen auf einem niedrigeren Niveau. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird nach früh verstellt und die Motor-AGR-Menge liegt auf einem mittleren Niveau. Die gegenwärtige Motorabgastemperatur folgt der modellierten Abgastemperatur. Die gegenwärtigen Auspuff-NOx folgen den modellierten nominellen Auspuff-NOx. Die gegenwärtigen Auspuff-HC folgen den modellierten nominellen Auspuff-HC. Derartige Bedingungen können vorhanden sein, wenn das Fahrzeug mit Reisegeschwindigkeit fährt.
Zu Zeitpunkt t1 werden Motoraktoren eingestellt, um die Motoreinspeisegastemperatur als Reaktion auf die modellierte nominelle Motoreinspeisegastemperatur, die zu einem früheren Zeitpunkt bestimmt worden ist, zu erhöhen. Durch Erhöhen der Einspeisegastemperatur kann es möglich sein, eine Temperatur von Nachbehandlungskomponenten zu erhöhen, bevor der Motor Bedingungen erreicht, bei denen erwartet wird, dass die Motorlast gesenkt wird, sodass Nachbehandlungskomponenten über der Anspringtemperatur bleiben können. In diesem Beispiel wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt nach spät verstellt und die AGR-Menge wird erhöht. Bei Benzinmotoren kann der Zündzeitpunkt ebenfalls nach spät verstellt werden. Die Auspuff-NOx und -HC bleiben auf niedrigeren Niveaus und die Motoreinspeisegastemperatur beginnt aufgrund des nach spät verstellten Kraftstoffeinspritzzeitpunkts zuzunehmen.
Zu Zeitpunkt t2 wird die Motorlast reduziert (nicht gezeigt) und die modellierte nominelle Motoreinspeisegastemperatur beginnt zu fallen. Die gegenwärtige Motoreinspeisegastemperatur beginnt zu fallen, liegt jedoch auf einem höheren Niveau als die modellierte nominelle Motoreinspeisegastemperatur. Die modellierten nominellen Auspuff-NOx und gegenwärtigen Auspuff-NOx liegen auf niedrigeren Niveaus. Die modellierten nominellen Auspuff-HC und gegenwärtigen Auspuff-HC liegen auf niedrigeren Niveaus. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird nach spät verstellt und die AGR-Menge wird erhöht, um die gegenwärtige Motorabgastemperatur angehoben zu halten.
Zwischen Zeitpunkt t2 und Zeitpunkt t3 fallen die modellierten und gegenwärtigen Motoreinspeisegastemperaturen, aber die gegenwärtige Einspeisegastemperatur bleibt über dem Schwellenwert 250. Durch Halten der Motoreinspeisegastemperatur über dem Schwellenwert 250 werden die gegenwärtigen Auspuff-NOx- und -HC-Niveaus niedrig gehalten. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird nach spät verstellt und die AGR-Menge liegt auf einem höheren Niveau. Die modellierten nominellen Auspuff-NOx und -HC liegen über den Schwellenwerten 252 und 254. Die gegenwärtigen Auspuff-NOx und -HC liegen unter den Schwellenwerten 252 und 254, da die gegenwärtige Motoreinspeisegastemperatur über dem Schwellenwert 250 liegt.
Zu Zeitpunkt t3 wird die Motorlast erhöht (nicht gezeigt) und die modellierte nominelle Motoreinspeisegastemperatur beginnt zuzunehmen. Die gegenwärtige Motoreinspeisegastemperatur beginnt zuzunehmen und sie bleibt über dem Schwellenwert 250. Die modellierten nominellen Auspuff-NOx liegen auf einem höheren Niveau, da die modellierte Motoreinspeisegastemperatur auf einem niedrigeren Niveau gelegen hat, das es ermöglichen kann, dass sich Komponenten des Nachbehandlungssystems abkühlen. Die gegenwärtigen Auspuff-NOx liegen auf einem niedrigeren Niveau, da die gegenwärtige Motoreinspeisegastemperatur größer als der Schwellenwert 250 ist. Die modellierten nominellen Auspuff-HC liegen auf höheren Niveaus, da die modellierte Einspeisegastemperatur auf einem niedrigeren Niveau gelegen hat, das es ermöglichen kann, dass sich das Nachbehandlungssystem abkühlt. Die gegenwärtigen Auspuff-HC sind niedrig, da die gegenwärtige Einspeiseabgastemperatur über dem Schwellenwert 250 geblieben ist. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt beginnt, nach früh verstellt zu werden, und die AGR-Menge beginnt abzunehmen, da die zunehmende Einspeisegastemperatur die gegenwärtige Motorabgastemperatur über den Schwellenwert 250 angehoben hält. Somit werden die Motoraktoren, die die Motoreinspeisegastemperatur erhöhen, in ihre Grundpositionen zurückgeführt.
Zwischen Zeitpunkt t3 und Zeitpunkt t4 nehmen die modellierten und gegenwärtigen Motoreinspeisegastemperaturen auf Niveaus über dem Schwellenwert 250 zu. Die gegenwärtigen Auspuff-NOx- und -HC-Niveaus bleiben niedrig und die modellierten Auspuff-NOx und -HC nehmen ab. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird nach früh verstellt und die AGR-Menge wird verringert.
Zu Zeitpunkt t4 werden Motoraktoren ein zweites Mal eingestellt, um die Motoreinspeisegastemperatur als Reaktion auf die modellierte nominelle Motoreinspeisegastemperatur, die zu einem früheren Zeitpunkt bestimmt worden ist, zu erhöhen. Insbesondere wird der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt nach spät verstellt und die AGR-Menge wird erhöht. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die AGR-Menge werden als Reaktion auf die modellierte nominelle Motoreinspeisegastemperatur eingestellt, die zwischen Zeitpunkt t4 und Zeitpunkt t5 auftritt, wo die modellierte Motoreinspeisegastemperatur unter den Schwellenwert 250 fällt. Die gegenwärtigen Auspuff-NOx und -HC bleiben auf niedrigeren Niveaus und die Motoreinspeisegastemperatur beginnt aufgrund des nach spät verstellten Kraftstoffeinspritzzeitpunkts zuzunehmen.
Zwischen Zeitpunkt t4 und Zeitpunkt t5 fällt die modellierte nominelle Motoreinspeisegastemperatur und die gegenwärtige Motoreinspeisegastemperatur nimmt zu, da der Motor bei einer niedrigeren Last betrieben wird (nicht gezeigt). Die gegenwärtige Motoreinspeisegastemperatur bleibt über dem Schwellenwert 250. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird nach spät verstellt und die AGR-Menge liegt auf einem höheren Niveau. Die modellierten nominellen Auspuff-NOx und -HC nehmen auf Niveaus zu, die über den Schwellenwerten 252 und 254 liegen. Die gegenwärtigen Auspuff-NOx und -HC bleiben auf Niveaus, die unter den Schwellenwerten 252 und 254 liegen, da die gegenwärtige Motoreinspeisegastemperatur über dem Schwellenwert 250 liegt.
Zu Zeitpunkt t5 wird die Motorlast erhöht (nicht gezeigt) und die modellierte nominelle Motoreinspeisegastemperatur beginnt zu steigen. Die gegenwärtige Motoreinspeisegastemperatur beginnt ebenfalls zu steigen. Die modellierten nominellen Auspuff-NOx liegen auf einem höheren Niveau und die gegenwärtigen NOx liegen auf einem niedrigeren Niveau. Die gegenwärtigen NOx liegen auf dem niedrigeren Niveau, da die gegenwärtige Motoreinspeisegastemperatur höher ist. Die modellierten nominellen Auspuff-HC liegen ebenfalls auf einem höheren Niveau und die gegenwärtigen Auspuff-HC liegen auf einem niedrigeren Niveau. Die gegenwärtigen HC liegen auf dem niedrigeren Niveau, da die gegenwärtige Motoreinspeisegastemperatur höher ist. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt beginnt, nach früh verstellt zu werden, um die Kraftstoffökonomie zu verbessern, und die AGR-Menge beginnt, reduziert zu werden.
Zwischen Zeitpunkt t5 und Zeitpunkt t6 nehmen die modellierten und gegenwärtigen Motoreinspeisegastemperaturen zu und sie liegen auf Niveaus, die über dem Schwellenwert 250 liegen. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt wird nach früh verstellt und die AGR-Menge wird reduziert. Die modellierten nominellen Auspuff-NOx und -HC werden auf Niveaus reduziert, die unter den Schwellenwerten 252 und 254 liegen. Die gegenwärtigen Auspuff-NOx und -HC liegen unter den Schwellenwerten 252 und 254, da die gegenwärtige Motoreinspeisegastemperatur über dem Schwellenwert 250 liegt.
Zu Zeitpunkt t6 wird die Motorlast erneut verringert (nicht gezeigt) und die modellierte nominelle Motoreinspeisegastemperatur beginnt kurz nach Zeitpunkt t6 abzunehmen. Der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt beginnt, nach spät verstellt zu werden, und die AGR-Menge beginnt, erhöht zu werden. Die gegenwärtige Motoreinspeisegastemperatur beginnt zuzunehmen und sie bleibt über dem Schwellenwert 250. Die modellierten nominellen Auspuff-NOx liegen auf einem Niveau, das niedriger als der Schwellenwert 252 ist. Gleichermaßen liegen die gegenwärtigen Auspuff-NOx auf einem Niveau, das niedriger als der Schwellenwert 252 ist. Die modellierten nominellen Auspuff-HC liegen auf einem niedrigeren Niveau, das unter dem Schwellenwert 254 liegt. Gleichermaßen liegen die gegenwärtigen Auspuff-HC unter dem Schwellenwert 254.
Somit können Einstellungen an Motoraktoren auf Grundlage des modellierten Motorverhaltens (z. B. Abgaseinspeisegastemperatur, Auspuff-NOx und Auspuff-HC) vorgenommen werden, bevor ein Motor Bedingungen erreicht, die eine Verschlechterung der Fahrzeugemissionen verursachen können, sodass die Fahrzeugemissionen gesetzliche Niveaus einhalten können. Zum Beispiel können, bevor ein Motor Bedingungen erreicht, bei denen die Motorlast niedrig ist, die Motoraktoren eingestellt werden, um die Motorabgaseinspeisegastemperaturen anzuheben, sodass die Temperaturen von Nachbehandlungsvorrichtungen zunehmen können, wodurch ein Zeitraum verlängert wird, in dem das Nachbehandlungssystem effektiver sein kann.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 3 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs und eines Motors gezeigt. Das Verfahren aus 3 kann als ausführbare Anweisungen in nichttransitorischem Speicher einer Steuerung in Systemen, wie sie etwa in 1 gezeigt sind, gespeichert sein. Das Verfahren aus 3 kann in die Systeme aus 1 einbezogen sein und kann mit diesen zusammenwirken. Ferner können Teile des Verfahrens aus 3 darüber durchgeführt werden, dass eine Steuerung Betriebszustände von Vorrichtungen und Aktoren in der physischen Welt umändert. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß dem nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen. Ferner kann das Verfahren 300 ausgewählte Steuerparameter wie nachstehend beschrieben anhand von Sensoreingaben bestimmen.
Bei 302 bekommt das Verfahren 300 Fahrtroutendaten für das Fahrzeug. Der Fahrer des Fahrzeugs kann eine Zieladresse in ein Navigationssystem 8 eingeben, das globale Positionsbestimmungsdaten von einem oder mehreren Satelliten empfängt. Das Navigationssystem 8 kann die Fahrtroute in eine Vielzahl von Segmenten oder Vorausschauhorizonten vom gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs zum Ziel des Fahrzeugs unterteilen. Die Fahrtroutendaten können Straßensteigungswerte für konkrete Straßenabschnitte entlang der Fahrtroute, Höhendaten für konkrete Straßenabschnitte entlang der Fahrtroute, Verkehrszeichen-/Ampelstandorte und Geschwindigkeitsbegrenzungen für konkrete Straßenabschnitte entlang der Fahrtroute beinhalten. Die Straßenabschnitte, für die Routendaten bestimmt werden, können sich vor dem gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs oder diesem voraus befinden. Das Verfahren 300 geht zu 304 über.
Bei 304 wandelt das Verfahren 300 die Fahrtroutendaten in erwartete oder modellierte Motordrehzahl- und -lastwerte um. In einem Beispiel schätzt das Verfahren 300 Motordrehzahl- und -lastwerte entlang der Fahrtroute des Fahrzeugs auf Grundlage der Fahrtroutendaten und bekannter Fahrzeugbetriebseigenschaften. Zum Beispiel kann das Verfahren 300 die Motordrehzahl und -last an Positionen entlang der Fahrtroute des Fahrzeugs über einen Funktionsaufruf zu einem Modell prognostizieren oder schätzen. Das Modell kann Funktionen und/oder Tabellen beinhalten, die den Motorbetrieb als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und -kraft beschreiben, damit das Fahrzeug eine ausgeschilderte Geschwindigkeitsbegrenzung erreicht. Die Daten in den Funktionen und Tabellen können empirisch bestimmt werden. Zum Beispiel kann das Verfahren 300 die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Straßensteigung und einen Schaltplan (der z. B. definiert, welcher Getriebegang gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Fahrpedalposition eingelegt ist) in eine Funktion eingeben, die einen Getriebegang ausgibt. Die Motordrehzahl und -last können dann aus dem Getriebegang, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Straßensteigung bestimmt werden. In einem Beispiel bestimmt das Verfahren die Motordrehzahl und -last für ein konkretes Straßensegment über die folgenden Gleichungen: $\begin{array}{l} G a n g \\ = f 1 (S t r a ß e n s t e i g u n g, G e s c h w i n d i g k e i t s b e g r e n z u n g, F a h r z e u g m a s s e, S c h a l t p l a n) \\ (M o t_d r e h z a h l, M o t_l a s t) \\ = f 2 (S t r a ß e n s t e i g u n g, G e s c h w i n d i g k e i t s b e g r e n z u n g, F a h r z e u g m a s s e, H \ddot{o} h e, G a n g) \end{array}$
wobei Gang ein Getriebegang ist, für den prognostiziert oder vorhergesagt ist, dass er auf einem konkreten Straßensegment oder in einem konkreten Vorausschauhorizont der Fahrtroute eingelegt ist, Straßensteigung die Straßensteigung auf dem konkreten Straßensegment der Fahrtroute ist, Geschwindigkeitsbegrenzung die Höchstgeschwindigkeit ist, die ein Fahrzeug auf einem konkreten Straßensegment fahren darf, Fahrzeugmasse die Masse des Fahrzeugs ist, Schaltplan ein Getriebeschaltplan ist, der definiert, welcher Getriebegang für das konkrete Straßensegment prognostiziert ist, f1 eine Funktion ist, die eine Getriebegangnummer ausgibt, Mot_drehzahl eine Motordrehzahl ist, Mot_last eine Motorlast ist, f2 eine Funktion ist, die die Motordrehzahl und -last ausgibt, und Höhe die Höhe des Fahrzeugs auf dem konkreten Straßensegment der Fahrtroute ist. Die in den Funktionen f1 und f2 gespeicherten Werte können empirisch bestimmt und in Tabellen oder Funktionen in Speicher der Steuerung gespeichert werden. Das Verfahren 300 geht zu 306 über, nachdem Motordrehzahlen und -lasten für die Vielzahl von Segmenten, aus denen die Fahrtroute des Fahrzeugs besteht.
Bei 306 schätzt oder modelliert das Verfahren 300 die Motoreinspeisegastemperatur, die Auspuff-NOx und die Auspuff-HC für die Vielzahl von Segmenten auf der Fahrtroute des Fahrzeugs für einen nominellen Motorbetrieb (z. B. einen Motorbetrieb, der nicht gemäß den von dem Navigationssystem empfangenen Fahrtroutendaten des Fahrzeugs modifiziert worden ist). In einem Beispiel bestimmt das Verfahren 300 die Motoreinspeisegastemperatur über die folgende Funktion: $\begin{array}{l} M o t o r_e i n s p g_t e m p_n \\ = f 3 (M o t_d r e h z a h l, M o t_l a s t, M o t_T, l k v_n, E i n s p r_t_n, A u s l v_t_n, E i n l v_t_n, Z \ddot{u} n d_t_n, A G R, A u f l a d u n g) \end{array}$
wobei Motor_einspg_temp_n die nominelle Motoreinspeisegastemperatur für ein konkretes Fahrtroutensegment des Fahrzeugs ist, f3 eine Funktion ist, die den Wert der nominellen Motoreinspeisegastemperatur ausgibt, Mot_drehzahl die Motordrehzahl auf dem konkreten Fahrtroutensegment des Fahrzeugs ist, Mot_last die Motorlast auf dem konkreten Fahrtroutensegment des Fahrzeugs ist, Mot_T die Motortemperatur auf dem konkreten Fahrtroutensegment des Fahrzeugs ist und lkv_n das nominelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors für Benzinmotoren ist (z. B. 14,7), Einspr_t_n der nominelle Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Motors ist (z. B. Beginn der Einspritzung und Ende des Einspritzzeitpunkts, wenn er nicht auf Straßenbedingungen eingestellt ist); Auslv_t_n die nominelle Auslassventilzeitsteuerung des Motors ist (z. B. Öffnungs- und Schließzeitpunkte, wenn sie nicht auf Straßenbedingungen eingestellt sind), Einlv_t_n die nominelle Einlassventilzeitsteuerung des Motors ist (z. B. Öffnungs- und Schließzeitpunkte, wenn sie nicht auf Straßenbedingungen eingestellt sind), Zünd_t_n der nominelle Zündzeitpunkt des Motors für Benzinmotoren ist (z. B. Zündzeitpunkte, wenn sie nicht auf Straßenbedingungen eingestellt sind), AGR die Abgasrückführungsmenge ist und Aufladung die Ladedruckmenge ist.
In einem Beispiel bestimmt das Verfahren 300 die Temperatur des Nachbehandlungssystems über die folgende Funktion: $\begin{array}{l} N a c h_T_t e m p_n \\ = f 4 (M o t_d r e h z a h l, M o t_l a s t, M o t o r_e i n s p g_t e m p_n, F g e s c h w, T u m g) \end{array}$
wobei Nach_T_temp_n die nominelle Temperatur des Nachbehandlungssystems für ein konkretes Fahrtroutensegment des Fahrzeugs ist, f4 eine Funktion ist, die den Wert der nominellen Nachbehandlungstemperatur ausgibt, Fgeschw die Fahrzeuggeschwindigkeit ist und Tumg die Umgebungstemperatur ist und die anderen Variablen wie zuvor beschrieben sind. Die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Umgebungstemperatur sind beinhaltet, um Wärmeverluste auszugleichen, die auf die Fahrzeuggeschwindigkeit zurückzuführen sein können.
In einem Beispiel bestimmt das Verfahren 300 die Auspuff-NOx über die folgende Funktion: $\begin{array}{l} A u s p_N O x_n \\ = f 5 (M o t_d r e h z a h l, M o t_l a s t, N a c h_T_t e m p_n, M o t_T, l k v_n, E i n s p r_t_n, A u s l v_t_n, Z \ddot{u} n d_t_n) \end{array}$
wobei Ausp_NOx_n die nominelle Menge der Auspuff-NOx ist (z. B. NOx, die aus dem Abgassystem austreten), f5 eine Funktion ist, die die nominelle Auspuff-NOx-Menge ausgibt, und die anderen Variablen wie zuvor beschrieben sind.
In einem Beispiel bestimmt das Verfahren 300 die Auspuff-HC über die folgende Funktion: $\begin{array}{l} A u s p_H C_n \\ = f 6 (M o t_d r e h z a h l, M o t_l a s t, N a c h_T_t e m p_n, M o t_T, l k v_n, E i n s p r_t_n, A u s l v_t_n, E i n l v_t_n, Z \ddot{u} n d_t_n) \end{array}$
wobei Ausp_HC_n die nominelle Menge der Auspuff-HC ist (z. B. HC, die aus dem Abgassystem austreten), f6 eine Funktion ist, die die nominelle Auspuff-HC-Menge ausgibt, und die anderen Variablen wie zuvor beschrieben sind. Das Verfahren 300 geht zu 308 über.
Bei 308 beurteilt das Verfahren 300, ob ein vorbestimmter Wert SF multipliziert mit den nominellen Auspuff-HC-Emissionen und den nominellen Auspuff-NOx-Emissionen geringer als NTE-Emissionen (not-to-exceed emissions - nicht zu überschreitende Emissionen) ist (z. B. X HC und Y NOx, wobei X und Y von gesetzlichen Emissionsniveaus einer Emissionsrechtsprechung abhängen). Falls ja, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 300 geht zum Ende über, sodass der Motorbetrieb für ein konkretes Segment der Fahrtroute nicht gemäß modellierten NOx- und HC-Emissionen aus dem Fahrzeug verändert wird. Falls nicht, lautet die Antwort Nein und das Verfahren 300 geht zu 310 über.
Bei 310 simuliert das Verfahren 300 eine maximale Zunahme der Einspeiseabgaswärme und Reduktionen der Einspeisegasemissionen. Das Verfahren 300 kann die maximale Zunahme der Einspeiseabgaswärme über das Einstellen eines oder mehrerer Aktoren simulieren, sodass maximale Einspeiseabgaswärme für ein konkretes Segment der Fahrtroute bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann das Verfahren 300 maximale Einspeiseabgaswärme durch Einstellen der Spätverstellung des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, der Spätverstellung des Zündzeitpunkts für Benzinmotoren und der Spätverstellung des Auslassventilöffnungszeitpunkts simulieren.
Das Verfahren 300 kann zudem Maßnahmen zur Reduktion der Motoreinspeisegasemissionen über das Einstellen eines oder mehrerer Aktoren simulieren, um die Motoreinspeisegasemissionen zu reduzieren. Die maximale Reduktion der Emissionen kann über die folgenden Gleichungen bestimmt werden: $\begin{array}{l} M o t o r_e i n s p g_t e m p_m \\ = f 7 (M o t_d r e h z a h l, M o t_l a s t, M o t_T, l k v_m, E i n s p r_t_m, A u s l v_t_m, E i n l v_t_m, Z \ddot{u} n d_t_m) \end{array}$
wobei Motor einspg_temp_m die maximale Motoreinspeisegastemperatur für ein konkretes Fahrtroutensegment des Fahrzeugs ist, f7 eine Funktion ist, die den Wert der maximalen Motoreinspeisegastemperatur ausgibt, Mot_drehzahl die Motordrehzahl auf dem konkreten Fahrtroutensegment des Fahrzeugs ist, Mot_last die Motorlast auf dem konkreten Fahrtroutensegment des Fahrzeugs ist, Mot_T die Motortemperatur auf dem konkreten Fahrtroutensegment des Fahrzeugs ist und lkv_m das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors für die maximale Abgastemperatur ist, Einspr_t_m der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Motors (z. B. Beginn der Einspritzung und Ende des Einspritzzeitpunkts für die maximale Abgastemperatur) für die maximale Einspeiseabgastemperatur ist, Auslv_t_m die Auslassventilzeitsteuerung des Motors für die maximale Abgastemperatur ist, Einlv_t_m die Einlassventilzeitsteuerung des Motors für die maximale Abgastemperatur ist, Zünd_t_m der Zündzeitpunkt des Motors für Benzinmotoren mit maximaler Abgastemperatur ist (z. B. Zündzeitpunkte, wenn sie nicht auf Straßenbedingungen eingestellt sind).
In einem Beispiel bestimmt das Verfahren 300 die maximale Temperatur des Nachbehandlungssystems über die folgende Funktion: $\begin{array}{l} N a c h_T_t e m p_m \\ = f 8 (M o t_d r e h z a h l, M o t_l a s t, M o t o r_e i n s p g_t e m p_m, l k v_m, E i n s p r_t_m, Z \ddot{u} n d_t_m, M o t_T, A u s l v_t_m, E i n l v_t_m) \end{array}$
wobei Nach_T_temp_m die maximale Temperaturtrajektorie des Nachbehandlungssystems für ein konkretes Fahrtroutensegment des Fahrzeugs ist, f8 eine Funktion ist, die die Werte der maximalen Nachbehandlungstemperatur für das konkrete Fahrtroutensegment des Fahrzeugs ausgibt, und die anderen Variablen wie zuvor beschrieben sind.
In einem Beispiel bestimmt das Verfahren 300 die minimalen Auspuff-NOx über die folgende Funktion: $\begin{array}{l} A u s p_N o x_m \\ = f 9 (M o t_d r e h z a h l, M o t_l a s t, N a c h_T_t e m p_m, l k v_m, Z \ddot{u} n d_t_m, M o t_T, A u s l v_t_m, E i n l v_t_m) \end{array}$
wobei Ausp_NOx_m die minimale Menge der Auspuff-NOx ist (z. B. NOx, die aus dem Abgassystem austreten), f9 eine Funktion ist, die die minimale Auspuff-NOx-Menge ausgibt, und die anderen Variablen wie zuvor beschrieben sind.
In einem Beispiel bestimmt das Verfahren 300 die minimalen Auspuff-HC über die folgende Funktion: $\begin{array}{l} A u s p_H C_m \\ = f 10 (M o t_d r e h z a h l, M o t_l a s t, N a c h_T_t e m p_m, l k v_m, Z \ddot{u} n d_t_m, M o t_T, A u s l v_t_m, E i n l v_t_m) \end{array}$
wobei Ausp_HC_m die minimale Menge der Auspuff-HC ist (z. B. HC, die aus dem Abgassystem austreten), f10 eine Funktion ist, die die maximale Auspuff-HC-Menge ausgibt, und die anderen Variablen wie zuvor beschrieben sind.
Bei 312 beurteilt das Verfahren 300, ob ein vorbestimmter Wert SF multipliziert mit den minimalen Auspuff-HC-Emissionen und den minimalen Auspuff-NOx-Emissionen geringer als NTE-Emissionen ist (z. B. X HC und Y NOx, wobei X und Y von gesetzlichen Emissionsniveaus einer Emissionsrechtsprechung abhängen). Falls ja, lautet die Antwort Ja und das Verfahren 300 geht zu 314 über. Falls nicht, lautet die Antwort Nein und das Verfahren 300 geht zu 313 über. Somit geht das Verfahren 300 zu 314 über, falls eine Gelegenheit besteht, die Zunahme der Abgaswärme zu optimieren, um die NTE-Emissionen zu erfüllen. Falls nicht, geht das Verfahren 300 zu 313 über, um Emissionsreduktionen hervorzuheben.
Bei 313 erzeugt das Verfahren 300 die maximale Zunahme der Abgaswärme bei der Motoreinspeiseabgastemperatur und es reduziert die Einspeisegasemissionen über Erhöhen der Motoreinspeiseabgastemperatur und der Temperatur der Nachbehandlungsvorrichtung. Insbesondere kann das Verfahren 300 den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt nach spät verstellen, die Auslassventilzeitsteuerung nach spät verstellen, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motors einstellen, den Motorzündzeitpunkt für Benzinmotoren einstellen und die Einlassventilzeitsteuerung einstellen. Das Verfahren 300 geht zum Ende über.
Bei 314 löst das Verfahren 300 einen Optimierungsprozess unter der Nebenbedingung einer vorbestimmten Zahl SF multipliziert mit geschätzten Auspuffemissionen für HC und der vorbestimmten Zahl SF multipliziert mit geschätzten Auspuffemissionen für NOx. In einem Beispiel kann der Optimierungsprozess durch die folgenden Optimierungsgleichungen beschrieben werden: $\begin{matrix} Minimiere (U (t)) J = m_K r a f t s t o f f \\ Unter der Nebenbedingung : N O_{x} - N e b e n b e d i n g u n g \leq N T E * s . f . \\ Unter der Nebenbedingung : H C - N e b e n b e d i n g u n g \leq N T E * s . f . \\ (M o t_T, l k v_m, E i n s p r_t_m, A u s l v_t_m, E i n l v_t_m, Z ü n d_t_m) \\ = f 11 (M o t_d r e h z a h l, M o t_l a s t) \end{matrix}$

Das Verfahren 300 geht zu 315 über.
Bei 315 stellt das Verfahren 300 Motoraktoren ein, um den Motor gemäß den Optimierungsergebnissen bei 314 zu betreiben. Das Verfahren 300 geht zum Ende über.
Auf diese Weise kann der Betrieb eines Motors eingestellt werden, um gesetzliche Emissionsniveaus gemäß einer Weise zu erfüllen, auf die erwartet wird, dass ein Fahrzeug entlang einer Fahrtroute betrieben wird. Die Einstellungen von Motoraktoren, um gewünschte Emissionsniveaus und Kraftstoffökonomie zu erreichen, können bestimmt werden, bevor das Fahrzeug an Standorte entlang der Fahrtroute gelangt, an denen die Aktoreinstellungen tatsächlich vorgenommen werden, sodass das Nachbehandlungssystem erwärmt werden kann, bevor das Fahrzeug einen Standort erreicht, an dem die Motorleistung reduziert wird, sodass Fahrzeugemissionen auf niedrigeren Niveaus bleiben können.
Somit stellt das Verfahren 300 ein Verfahren zum Betreiben eines Motors bereit, das Folgendes umfasst: Vorhersagen von Fahrzeugbetriebsbedingungen einschließlich eines Abgastemperaturprofils gemäß Navigationsdaten und Verkehrsdaten entlang einer Fahrtroute; und Einstellen eines Aktors, um eine angeforderte Menge an Abgaswärme bereitzustellen, um die Abgastemperatur gemäß Motoreinspeisegasemissionen aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen, die erforderlich sind, um ein Zielemissionsniveau zu erreichen, während der Kraftstoffverbrauch auf Grundlage einer erwarteten Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Motorlastprofils gemäß der Fahrtroute minimiert wird. Das Motorverfahren beinhaltet, wobei der Aktor eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist. Das Motorverfahren beinhaltet, wobei der Aktor ein AGR-Ventil ist. Das Motorverfahren beinhaltet, wobei der Aktor ein Nocken ist. Das Motorverfahren beinhaltet, wobei der Aktor ein Turbolader ist. Das Motorverfahren beinhaltet, wobei die angeforderte Menge an Abwärme erhöht wird, bevor Fahrzeugbetriebsbedingungen solche Fahrzeugbetriebsbedingungen sind, bei denen eine Temperatur einer Nachbehandlungsvorrichtung reduziert wird. Das Motorverfahren beinhaltet, wobei Fahrzeugbetriebsbedingungen, bei denen die Temperatur der Nachbehandlungsvorrichtung reduziert wird, eine Motorleerlaufbedingung oder ein Reduzieren der Fahrzeuggeschwindigkeit beinhalten.
Zusätzlich stellt das Verfahren aus 3 ein Verfahren zum Betreiben eines Motors bereit, das Folgendes umfasst: Vorhersagen von nominellen Fahrzeugbetriebsbedingungen einschließlich eines Abgastemperaturprofils gemäß Navigationsdaten und Verkehrsdaten entlang einer Fahrtroute; Vorhersagen von Fahrzeugemissionen gemäß den vorhergesagten nominellen Fahrzeugbetriebsbedingungen; Vorhersagen einer maximalen Thermomanagementtrajektorie als Reaktion darauf, dass die vorhergesagten Fahrzeugemissionen nicht unter Schwellenemissionen liegen; und Erzeugen einer maximalen Zunahme der Abgaswärme über einen Motor als Reaktion auf ein gemäß der maximalen Thermomanagementtrajektorie bestimmtes Fahrzeugemissionsniveau. Das Verfahren beinhaltet, wobei die maximale Zunahme der Abgaswärme über Spätverstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts erzeugt wird. Das Verfahren beinhaltet, wobei die maximale Zunahme der Abgaswärme über Frühverstellen des Auslassventilöffnungszeitpunkts erzeugt wird. Das Verfahren umfasst ferner Minimieren des Kraftstoffverbrauchs unter der Nebenbedingung, dass das Fahrzeugemissionsniveau unter einem Schwellenniveau liegt. Das Verfahren beinhaltet, wobei die Navigationsdaten für eine vorbestimmte Fahrtroute bereitgestellt werden.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 4 ist eine beispielhafte Umgebung gezeigt, in der das Verfahren aus 3 und das System aus 1 angewendet werden können. Das Fahrzeug 402 kann entlang einer vorbestimmten Fahrtroute 452 fahren, die über das in 1 gezeigte Navigationssystem 8 bestimmt wird. Die vorbestimmte Fahrtroute 452 kann ein Ziel 450 und den gegenwärtigen Standort des Fahrzeugs beinhalten. Der gegenwärtige Standort des Fahrzeugs kann über globale Positionsbestimmungsdaten bestimmt werden, die über Satelliten 404 und 408 bereitgestellt werden. Das Fahrzeug 402 kann zudem Verkehrsdaten über eine stationäre Verkehrsdatenantenne 406 empfangen. Das Fahrzeug 402 kann den Motor und das Nachbehandlungssystem beinhalten, die in 1 gezeigt sind, was das Verfahren aus 4 beinhalten kann.
Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen auf nichttransitorischem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware ausgeführt werden. Ferner können Abschnitte der Verfahren physische Maßnahmen sein, die in der Realität vorgenommen werden, um einen Zustand einer Vorrichtung zu ändern. Die spezifischen in dieser Schrift beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen Beispiele zu erreichen, sondern sie ist vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der konkreten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nichttransitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einprogrammiert werden soll, in dem die beschriebenen Maßnahmen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden. Einer oder mehrere der in dieser Schrift beschriebenen Verfahrensschritte können auf Wunsch weggelassen werden.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Beispiele nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in dieser Schrift offenbart sind.
Die folgenden Patentansprüche heben gewisse Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9605603 [0010]
US 7404383 [0010]
US 7159551 [0010]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Motors, umfassend: Vorhersagen von Fahrzeugbetriebsbedingungen einschließlich eines Abgastemperaturprofils gemäß Navigationsdaten und Verkehrsdaten entlang einer Fahrtroute; und Einstellen eines Aktors, um eine angeforderte Menge an Abgaswärme bereitzustellen, um die Abgastemperatur gemäß Motoreinspeisegasemissionen aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen, die erforderlich sind, um ein Zielemissionsniveau zu erreichen, während der Kraftstoffverbrauch auf Grundlage einer erwarteten Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Motorlastprofils gemäß der Fahrtroute minimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aktor eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aktor ein Abgasrückführventil (AGR-Ventil) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aktor ein Nocken ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aktor ein Turbolader ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die angeforderte Menge an Abgaswärme erhöht wird, bevor Fahrzeugbetriebsbedingungen solche Fahrzeugbetriebsbedingungen sind, bei denen eine Temperatur einer Nachbehandlungsvorrichtung reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei Fahrzeugbetriebsbedingungen, bei denen die Temperatur der Nachbehandlungsvorrichtung reduziert wird, eine Motorleerlaufbedingung oder ein Reduzieren der Fahrzeuggeschwindigkeit beinhalten.
Motorsystem, umfassend: ein Navigationssystem; ein Verkehrsinformationssystem; eine Brennkraftmaschine, die einen Aktor beinhaltet; ein Nachbehandlungssystem, das an die Brennkraftmaschine gekoppelt ist; und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen beinhaltet, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind und die Steuerung dazu veranlassen, Daten von dem Verkehrsüberwachungssystem zu empfangen, Daten von dem Navigationssystem zu empfangen, eine Temperatur eines Nachbehandlungssystems zu modellieren und Auspuffabgasemissionen gemäß den Daten von dem Navigationssystem und den Daten von dem Verkehrsüberwachungssystem zu modellieren, und ausführbare Anweisungen zum Modellieren von Auspuffabgasemissionen gemäß den Daten von dem Navigationssystem, Daten von dem Verkehrsüberwachungssystem und modellierten maximalen Abgaserwärmungsmaßnahmen als Reaktion darauf, dass die modellierten Auspuffabgasemissionen nicht unter Schwellenemissionen liegen.
Motorsystem nach Anspruch 8, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Erhöhen der Abgastemperatur der Brennkraftmaschine über Durchführen maximaler Abgaserwärmungsmaßnahmen als Reaktion darauf, dass die modellierten Auspuffabgasemissionen nicht unter Schwellenemissionsniveaus liegen.
Motorsystem nach Anspruch 9, wobei das Durchführen maximaler Abgaserwärmungsmaßnahmen Spätverstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, Frühverstellen des Auslassventilöffnungszeitpunkts und Erhöhen einer in die Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge beinhaltet.
Motorsystem nach Anspruch 9, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Minimieren der Abgaserwärmungsmaßnahmen und des Kraftstoffverbrauchs durch die Brennkraftmaschine als Reaktion darauf, dass die modellierten Auspuffabgasemissionen unter Schwellenemissionsniveaus liegen.
Motorsystem nach Anspruch 11, wobei die Abgastemperatur über Spätverstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts erhöht wird.
Motorsystem nach Anspruch 11, wobei die Abgastemperatur über Einstellen der Auslassventilzeitsteuerung erhöht wird.
Motorsystem nach Anspruch 13, wobei das Einstellen der Auslassventilzeitsteuerung Frühverstellen des Auslassventilöffnungszeitpunkts beinhaltet.
Motorsystem nach Anspruch 9, wobei modellierte Auspuffabgasemissionen NOx beinhalten.