DE102022104344A1

DE102022104344A1 - Systeme und verfahren zur zeitsteuerung von kraftstoffnacheinspritzung

Info

Publication number: DE102022104344A1
Application number: DE102022104344.4A
Authority: DE
Inventors: Eric Kurtz; Michiel J. Van Nieuwstadt; Jason Martz
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2021-03-03
Filing date: 2022-02-23
Publication date: 2022-09-08
Also published as: US11428179B1; US20220282678A1; CN115013178A

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zur Kraftstoffnacheinspritzung zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters (DPF) bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren Folgendes beinhalten: als Reaktion auf eine Anforderung zum Erzeugen von exothermen Reaktionen in einem Abgassystem eines Motors, während Verbrennung in mindestens einem Zylinder des Motors ausgesetzt ist, Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder innerhalb eines Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt (OT) eines Verdichtungstakts des Zylinders und zudem innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt eines Ausstoßtakts des Zylinders, wobei sich der Schwellenkurbelwinkelbereich von nicht mehr als 40 Grad Kurbelwinkel vor dem OT bis nicht mehr als 40 Grad Kurbelwinkel nach dem OT erstreckt. Auf diese Weise können Kraftstoffnacheinspritzungen +/- 40 Grad Kurbelwinkel nach dem OT des Verdichtungs- und Ausstoßtakts eingespritzt werden, um die Abgastemperatur zu erhöhen, während Wandbenetzung und Öl-in-Kraftstoff-Verdünnung vermieden werden.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern von Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkten in einem Fahrzeugmotor während einer Dieselpartikelfilterregeneration.
Allgemeiner Stand der Technik
Verbrennung in einem Motor eines Fahrzeugs unter Verwendung von Diesel- oder Benzinkraftstoff kann Feinstaub (particulate matter - PM) (wie etwa Ruß und Aerosole) erzeugen, der an die Atmosphäre ausgestoßen werden kann. Emissionsnachbehandlungsvorrichtungen können verwendet werden, um Abgase zu behandeln, bevor die Abgase das Fahrzeug verlassen. Insbesondere können die Emissionsnachbehandlungsvorrichtungen Partikelfilter, Oxidationskatalysatoren und Stickstoffoxid-(NOx-)Katalysatoren beinhalten. Feinstaub, der größtenteils aus Kohlenstoffpartikeln aus unvollständiger Verbrennung besteht, kann in Partikelfiltern gesammelt werden und kann eine Strömung von Abgas allmählich begrenzen, wenn sich der Feinstaub in den Partikelfiltern ansammelt. Um das Partikelfilter periodisch zu regenerieren oder Feinstaub aus diesem herauszuspülen, können Maßnahmen ergriffen werden, die zu einer Erhöhung der Abgastemperatur über ein vorbestimmtes Niveau (z. B. über 600 K) führen, um die in dem Filter angesammelten Kohlenstoffpartikel zu verbrennen.
In einigen Fällen erreicht ein Partikelfilter während des normalen Fahrzeugbetriebs ausreichend hohe Temperaturen, um eine Partikelfilterregeneration passiv durchzuführen. Es kann jedoch sein, dass einige Fahrzeuge keine Bedingungen zur passiven Regeneration (z. B. Fahrzeuggeschwindigkeiten über 40 mph) erreichen, und das Partikelfilter kann verschmutzt werden.
In einigen Fällen kann das Fahrzeug zum Beispiel aktive Partikelfilterregeneration auf Grundlage einer geschätzten Rußbelastung durchführen. Die geschätzte Rußbelastung kann auf einem stromaufwärts des Partikelfilters gemessenen Abgasgegendruck basieren. Die aktive Partikelfilterregeneration kann Nachverbrennungskraftstoffeinspritzung beinhalten, die in dieser Schrift als „Nacheinspritzung“ bezeichnet wird und die Temperatur des Abgases erhöht, indem exotherme Reaktionen produziert werden. In einigen Beispielen kann die aktive Partikelfilterregeneration auftreten, während sich das Fahrzeug verlangsamt und die Verbrennung ausgesetzt ist. Luft wird weiterhin durch den Motor gepumpt, es kann jedoch eine relativ kleine Menge an Kraftstoffnacheinspritzung bereitgestellt werden. Infolgedessen kann sich das Abgassystem während der aktiven Regeneration abkühlen und das Partikelfilter kann nicht angemessen geleert werden. Als ein anderes Beispiel kann der Motor betrieben werden, wobei ein oder mehrere Zylinder abgeschaltet sind. Die Nacheinspritzungen können größer werden, wenn weniger Zylinder aktiv sind, was eine Wahrscheinlichkeit von Wandbenetzung und Kraftstoff-in-Öl-Verdünnung erhöht.
Andere Versuche, die Abgastemperaturen für eine Regeneration eines Dieselpartikelfilters (diesel particulate filter - DPF) zu erhöhen, beinhalten eine Kraftstoffnacheinspritzung nach einer Hauptkraftstoffeinspritzung innerhalb von Zylindern des Motors. Ein beispielhafter Ansatz wird von Tonetti et al. in US 6,666,020 B2 gezeigt. Darin wird zum Einleiten einer Regeneration in einem DPF eine Kraftstoffeinspritzstrategie in jedem Zylinder durchgeführt, bei der eine Hauptkraftstoffeinspritzung auftritt, auf die zwei Kraftstoffnacheinspritzungen folgen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel wird eine Kraftstoffnacheinspritzstrategie zur Zylinderabschaltung oder Motorbremsung nicht erörtert und ohne genaue Zeitsteuerung der Nacheinspritzung und Steuern der Menge an Kraftstoffnacheinspritzung können immer noch Wandbenetzung und Kraftstoff-in-Öl-Verdünnung auftreten.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren gelöst werden, umfassend als Reaktion auf eine Anforderung zum Erzeugen von exothermen Reaktionen in einem Abgassystem eines Motors, während Verbrennung in mindestens einem Zylinder des Motors ausgesetzt ist, Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder innerhalb eines Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt eines Verdichtungstakts des Zylinders und zudem innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt eines Ausstoßtakts des Zylinders, wobei sich der Schwellenkurbelwinkelbereich von nicht mehr als 40 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt bis nicht mehr als 40 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt erstreckt. Auf diese Weise kann Kraftstoffnacheinspritzung verwendet werden, um exotherme Reaktionen in einem Dieseloxidationskatalysator (diesel oxidation catalyst - DOC) zur DPF-Regeneration zu erzeugen, während Öl-in-Kraftstoff-Verdünnung und Bohrungsauswaschung innerhalb des Zylinders reduziert werden.
Als ein Beispiel kann die Anforderung zum Erzeugen der exothermen Reaktionen in dem Abgassystem des Motors als Reaktion darauf erfolgen, dass eine Rußbelastung eines Partikelfilters, das in dem Abgassystem des Motors positioniert ist, größer als eine Schwellenrußbelastung ist, und das Verfahren kann ferner Einstellen eines Luftstroms durch den Motor als Reaktion auf die Anforderung zum Erzeugen der exothermen Reaktionen in dem Abgassystem des Motors beinhalten. In einigen Beispielen kann das Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Verdichtungstakts des Zylinders und zudem innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Ausstoßtakts des Zylinders Folgendes beinhalten: Bestimmen einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge auf Grundlage des eingestellten Luftstroms durch den Motor, Bestimmen eines ersten Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Verdichtungstakts, Bestimmen eines zweiten Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Ausstoßtakts und Einspritzen der bestimmten Kraftstoffmenge zu dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt. Der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt können jeweils auf Grundlage gewünschter Abgaseigenschaften bestimmt werden. Zum Beispiel können der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt als Reaktion darauf, dass eine erhöhte Vermischung relativ zu einer reduzierten Zündung des Kraftstoffs gewünscht ist, früher innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs liegen und kann der zweite Zeitpunkt als Reaktion darauf, dass die reduzierte Zündung des Kraftstoffs mehr gewünscht ist als die erhöhte Vermischung, später innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs liegen. Ferner kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) des Motors vollständig geschlossen werden, um Rückführung des eingespritzten Kraftstoffs zu verhindern.
In einigen Beispielen kann der Luftstrom durch Einstellen einer Leitschaufelposition einer Turbine mit variabler Geometrie eingestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Luftstrom durch den Motor durch Betreiben einer Dekompressionsvorrichtung eingestellt werden. Die Dekompressionsvorrichtung kann ein System mit stufenlos variablem Ventilhub (continuously variable valve lift - CVVL) sein und das Betreiben der Dekompressionsvorrichtung kann zum Beispiel Einstellen eines Auslassventilöffnungszeitpunkts oder eines Einlassventilöffnungszeitpunkts beinhalten. In einem derartigen Beispiel kann die Verbrennung in dem mindestens einen Zylinder des Motors als Reaktion auf eine Motorbremsbedingung ausgesetzt werden. In anderen Beispielen kann die Verbrennung in dem mindestens einen Zylinder des Motors als Reaktion auf eine Zylinderabschaltbedingung ausgesetzt sein und kann das Einstellen des Luftstroms durch den Motor Offenhalten eines Auslassventils jedes abgeschalteten Zylinders beinhalten.
Durch Einspritzen der Kraftstoffnacheinspritzung innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs kann die Vermischung der Kraftstoffnacheinspritzung mit der Luft innerhalb des Zylinders erhöht werden. Demnach kann, wenn die Kraftstoffnacheinspritzung einen Oxidationskatalysator erreicht, der in dem Abgassystem stromaufwärts des Partikelfilters positioniert ist, eine erhöhte Menge an exothermen Reaktionen erzeugt werden, um die Temperatur des Partikelfilters zu erhöhen. Zusätzlich können mit dem Erhöhen der Vermischung von Luft und Kraftstoff und Basieren der Menge an Kraftstoffnacheinspritzung auf der Luftstrommenge durch den Zylinder Öl-in-Kraftstoff-Verdünnung und Bohrungsauswaschung reduziert oder vermieden werden. Infolgedessen kann die Partikelfilterregeneration mit reduzierter Kraftstoffnutzung selbst während Abgaskühlungsereignissen, wie etwa Zylinderabschaltung und Motorbremsung, auftreten.
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 bildet schematisch einen beispielhaften Zylinder einer Brennkraftmaschine ab.
2 zeigt ein Verfahren zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters (DPF) während eines Zylinderabschaltereignisses.
3 zeigt ein Verfahren zur DPF-Regeneration während eines Motorbremsereignisses.
4 zeigt ein Verfahren zum Steuern von Kraftstoffnacheinspritzung während DPF-Regeneration, wenn Verbrennung in mindestens einem Zylinder ausgesetzt ist.
5 zeigt ein erstes beispielhaftes Zeitdiagramm für eine erhöhte Vermischung von Luft mit Kraftstoff aus einer Kraftstoffnacheinspritzung während DPF-Regeneration durch Einspritzen einer Kraftstoffnacheinspritzung früher innerhalb eines Schwellenzeitsteuerungsbereichs an.
6 zeigt ein zweites beispielhaftes Zeitdiagramm zum Verringern einer Wahrscheinlichkeit, dass sich Kraftstoff aus einer Kraftstoffnacheinspritzung während DPF-Regeneration entzündet, durch Einspritzen der Kraftstoffnacheinspritzung später innerhalb des Schwellenzeitsteuerungsbereichs an.
7 zeigt eine beispielhafte Zeitachse von Einstellungen von Motorbetriebsparametern zur DPF-Regeneration an.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zur Kraftstoffnacheinspritzung während Dieselpartikelfilterregeneration. Kraftstoffnacheinspritzung kann in einem Motor auftreten, wie zum Beispiel dem Motor, der schematisch in 1 gezeigt ist, der einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) und ein Dieselpartikelfilter (DPF) beinhaltet, um Emissionen aus dem Motor zu reduzieren. In einigen Beispielen kann die DPF-Regeneration auftreten, während ein oder mehrere Zylinder abgeschaltet sind, was bewirken kann, dass eine Temperatur des DPF abnimmt. Ein Verfahren zur DPF-Regeneration während Zylinderabschaltung ist in 2 gezeigt, während ein Verfahren zur DPF-Regeneration während Motorbremsung in 3 gezeigt ist. In jedem Beispiel kann die Kraftstoffnacheinspritzung genau zeitlich gesteuert werden, um eine über die Nacheinspritzung produzierte Wärmemenge zu erhöhen und/oder eine Vermischung von Luft und Kraftstoff zu erhöhen, während zudem Wandbenetzung verringert wird, wie etwa gemäß dem in 4 gezeigten Verfahren. Ein erstes beispielhaftes Zeitdiagramm zum Durchführen der Kraftstoffnacheinspritzung ist in 5 gezeigt, wobei die Nacheinspritzung auftritt, während die Luft innerhalb des Zylinders die höchste Temperatur aufweist, um die Vermischung von Luft und dem nacheingespritzten Kraftstoff durch Verbessern der Verdampfung des Kraftstoffs mit der heißeren Luft zu erhöhen. Ein zweites beispielhaftes Zeitdiagramm ist in 6 gezeigt, wobei die Kraftstoffnacheinspritzung auftritt, während die Luftmasse innerhalb des Zylinders zunimmt, und bei niedrigeren Temperaturen auftritt, um eine Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass sich der Kraftstoff entzündet, bevor eine exotherme Reaktion zur DPF-Regeneration erzeugt wird. Zusätzlich ist eine voraussichtliche beispielhafte Zeitachse zum Einstellen des Betriebs des Motors während DPF-Regeneration in 7 gezeigt. Auf diese Weise kann Abgassystemkühlung, während Verbrennung in mindestens einem Motorzylinder ausgesetzt ist (z. B. aufgrund von Zylinderabschaltung oder Motorbremsung), reduziert werden, was effektive und effiziente DPF-Regeneration mit reduzierter Zylinderwandbenetzung ermöglicht.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die Figuren bildet 1 ein Beispiel für einen Zylinder 14 einer Brennkraftmaschine 10 ab, die in einem Fahrzeug 5 beinhaltet sein kann. Der Motor 10 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 130 über ein Fahrpedal 132 und einen Fahrpedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP gesteuert werden. Der Zylinder (in dieser Schrift auch „Brennkammer“) 14 des Motors 10 kann Brennkammerwände 136 beinhalten, in denen ein Kolben 138 positioniert ist. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebe 54 an mindestens ein Fahrzeugrad 55 gekoppelt sein, wie nachstehend ausführlicher beschrieben. Ferner kann ein Startermotor (nicht gezeigt) über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Startvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
In einigen Beispielen kann es sich bei dem Fahrzeug 5 um ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen handeln, die dem einen oder den mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen handelt es sich bei dem Fahrzeug 5 um ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Motor. In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Die elektrische Maschine 52 kann ein Elektromotor oder ein Motorgenerator sein. Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über das Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 55 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingekuppelt sind. In dem abgebildeten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um die Kurbelwelle 140 mit der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden bzw. davon zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden bzw. davon zu trennen. Das Getriebe 54 kann ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart sein.
Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, die als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug beinhalten. In Ausführungsformen als Elektrofahrzeug kann eine Systembatterie 58 eine Traktionsbatterie sein, die elektrische Leistung an die elektrische Maschine 52 abgibt, um den Fahrzeugrädern 55 Drehmoment bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Maschine 52 zudem als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Laden der Systembatterie 58 bereitzustellen. Es versteht sich, dass die Systembatterie 58 in anderen Ausführungsformen, einschließlich Ausführungsformen als Nicht-Elektrofahrzeug, eine typische Starter-, Licht- und Zündungsbatterie (starting, lighting, ignition Battery - SLI-Batterie) sein kann, die an eine Lichtmaschine gekoppelt ist.
Die Fahrzeugräder 55 können mechanische Bremsen 59 beinhalten, um die Drehung der Fahrzeugräder 55 zu verlangsamen. Die mechanischen Bremsen 59 können Reibungsbremsen, wie etwa Scheibenbremsen oder Trommelbremsen, oder elektromagnetische (z. B. elektromagnetisch betätigte) Bremsen beinhalten, zum Beispiel sowohl Reibungsbremsen als auch elektromagnetische Bremsen, die dazu konfiguriert sind, die Drehung der Fahrzeugräder 55 und somit die lineare Bewegung des Fahrzeugs 5 zu verlangsamen. Als ein Beispiel können die mechanischen Bremsen 59 ein hydraulisches Bremssystem beinhalten, das Bremssättel, einen Bremskraftverstärker und Bremsleitungen, die dazu konfiguriert sind, Bremsfluid zwischen dem Bremskraftverstärker und den Bremssätteln zu befördern, umfasst. Die mechanischen Bremsen 59 können derart konfiguriert sein, dass ein Bremsmoment, das durch das Bremssystem auf die Räder 55 aufgebracht wird, gemäß dem Druck von Bremsfluid innerhalb des Systems, wie etwa innerhalb der Bremsleitungen, variiert. Des Weiteren kann der Fahrzeugführer 130 ein Bremspedal 133 herunterdrücken, um eine Menge an Bremsmoment zu steuern, die durch die mechanischen Bremsen 59 zugeführt wird, wie etwa durch Steuern des Drucks von Bremsfluid innerhalb der Bremsleitungen, um das Fahrzeug 5 zu verlangsamen und/oder das Fahrzeug 5 stationär zu halten. Zum Beispiel kann ein Bremspedalpositionssensor 137 ein proportionales Bremspedalpositionssignal BPP erzeugen, das dazu verwendet werden kann, die Menge an Bremsmoment, die durch den Fahrzeugführer 130 angefordert ist, zu bestimmen.
Der Zylinder 14 des Motors 10 kann über eine Reihe von Ansaugkanälen 142 und 144 und einen Ansaugkrümmer 146 Ansaugluft aufnehmen. Der Ansaugkrümmer 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Motors 10 kommunizieren. In einigen Beispielen können einer oder mehrere der Ansaugkanäle eine Aufladevorrichtung, wie etwa einen Turbolader oder einen Kompressor, beinhalten. Zum Beispiel zeigt 1 den Motor 10 mit einem Turbolader 170 konfiguriert, der einen Verdichter 174, der zwischen den Ansaugkanälen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang eines Abgaskanals 135 angeordnet ist, beinhaltet. Der Verdichter 174 kann mindestens teilweise durch die Abgasturbine 176 über eine Welle 180 mit Leistung versorgt werden. In Beispielen, in denen der Turbolader 170 ein Turbolader mit variabler Geometrie (variable geometry turbocharger - VGT) ist, kann ein effektives Seitenverhältnis der Abgasturbine 176 variiert werden.
In einigen Beispielen kann eine Drossel 162, die eine Drosselklappe 164 beinhaltet, in den Motoransaugkanälen zum Variieren eines Durchsatzes und/oder Drucks von Ansaugluft, die den Motorzylindern bereitgestellt wird, bereitgestellt sein. Zum Beispiel kann die Drossel 162 stromabwärts des Verdichters 174 positioniert sein, wie in 1 gezeigt, oder sie kann alternativ stromaufwärts des Verdichters 174 bereitgestellt sein. Es kann ein Drosselpositionssensor bereitgestellt sein, um eine Position der Drosselklappe 164 zu messen. In anderen Beispielen kann der Motor 10 jedoch die Drossel 162 nicht beinhalten.
Ein Abgaskrümmer 148 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 Abgase aus anderen Zylindern des Motors 10 aufnehmen. Ein Abgassensor 128 ist stromaufwärts einer Vielzahl von Abgasreinigungsvorrichtungen an den Abgaskrümmer 148 gekoppelt gezeigt. Der Abgassensor 128 kann ein Temperatursensor sein, der dazu positioniert ist, eine Temperatur der Abgase zu messen. In dem gezeigten Beispiel beinhaltet die Vielzahl von Abgasreinigungsvorrichtungen einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 178 und ein Dieselpartikelfilter (DPF) 181. Der DOC 178 kann ein Kanister aus Edelstahl sein, der eine Wabenstruktur enthält (um die Oberfläche innerhalb des DOC 178 zu vergrößern), die mit katalytischen Metallen, wie etwa Platin oder Palladium, beschichtet ist. Wenn Abgase, wie etwa Kohlenstoffmonoxid oder Kohlenwasserstoffe, die Innenflächen des DOC 178 berühren, werden die Gase oxidiert und sie können Wasser und kleine Mengen an Kohlenstoffdioxid produzieren. Das DPF 181 kann ein Keramikfilter mit einer Wabenstruktur sein, die zum Auffangen von Feinstaub (z. B. Ruß) verwendet wird. Nach dem Auffangen von Ruß wird das DPF 181 durch die Abgase auf hohe Temperaturen (z. B. etwa 600 Kelvin) erwärmt, um den Ruß innerhalb des DPF 181 zu oxidieren und zu verbrennen. Die Oxidation und das Verbrennen des Rußes aus dem DPF 181 ist ein Ereignis, das in dieser Schrift als Regeneration bezeichnet wird. In einigen Beispielen können zusätzliche Abgasreinigungsvorrichtungen in der Vielzahl von Abgasreinigungsvorrichtungen beinhaltet sein, wie etwa eine NOx-Falle und/oder ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (selective catalytic reduction - SCR). Obwohl gezeigt ist, dass der Abgassensor 128 stromaufwärts des DOC 178 gekoppelt ist, kann der Abgassensor 128 in anderen Beispielen zwischen dem DOC 178 und dem DPF 181, stromabwärts des DPF 181 oder an einer oder mehreren der drei Stellen gekoppelt sein.
Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile beinhalten. Zum Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 14 mindestens ein Einlasstellerventil 150 und mindestens ein Auslasstellerventil 156 beinhaltet, die sich in einer oberen Region des Zylinders 14 befinden. In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10, einschließlich des Zylinders 14, mindestens zwei Einlasstellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile beinhalten, die sich in einer oberen Region des Zylinders befinden. Das Einlassventil 150 kann über einen Aktor 152 durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Gleichermaßen kann das Auslassventil 156 über einen Aktor 154 durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Die Position des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 kann durch jeweilige Ventilpositionssensoren (nicht gezeigt) und/oder Nockenwellenpositionssensoren (nicht gezeigt) bestimmt werden.
Während einiger Bedingungen kann die Steuerung 12 die den Aktoren 152 und 154 bereitgestellten Signale variieren, um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu variieren. Die Ventilaktoren können einer Art mit elektrischer Ventilbetätigung, einer Art mit Nockenbetätigung oder einer Kombination daraus angehören. Die Einlass- und Auslassventilzeitsteuerung kann gleichzeitig gesteuert werden oder es kann eine beliebige von einer Möglichkeit zur variablen Einlassnockenzeitsteuerung, variablen Auslassnockenzeitsteuerung, dualen unabhängigen variablen Nockenzeitsteuerung oder festen Nockenzeitsteuerung verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken beinhalten und kann eines oder mehrere von Systemen zur Zylinderabschaltventilsteuerung (cylinder deactivation valve control - CDVC), zur Nockenprofilverstellung (cam profile switching - CPS), zur variablen Nockenzeitsteuerung (variable cam timing - VCT), zur variablen Ventilzeitsteuerung (variable valve timing - VVT), zum variablen Ventilhub (variable valve lift - VVL) und/oder zum stufenlos variablen Ventilhub (CVVL) nutzen, die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Zum Beispiel kann der Zylinder 14 alternativ ein über elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über Nockenbetätigung, die CPS und/oder VCT beinhaltet, gesteuertes Auslassventil beinhalten. In anderen Beispielen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktor (oder ein gemeinsames Betätigungssystem) oder einen Aktor (oder ein Betätigungssystem) zur variablen Ventilzeitsteuerung gesteuert werden. Der Aktor 152 und/oder der Aktor 154 können in einer Dekompressionsvorrichtung 153 beinhaltet sein. In einem Beispiel kann die Dekompressionsvorrichtung 153 das CVVL-System sein und verwendet werden, um den Ventilhub während Motorbremsung zu steuern, wie etwa, um verdichtetes Gas aus dem Zylinder 14 freizugeben, indem das Auslassventil 156 nahe dem oberen Totpunkt geöffnet wird. In anderen Beispielen kann es sich bei der Dekompressionsvorrichtung 153 um eine andere Art von Dekompressionsmotorbremse handeln, wie etwa eine Jacobs-Bremse (z. B. Jake-Bremse).
Wie in dieser Schrift ausführlicher beschrieben, können das Einlassventil 150 und/oder das Auslassventil 156 während ausgewählter Bedingungen abgeschaltet werden, wie etwa, wenn ein verringerter Drehmomentbedarf angefordert wird und ein oder mehrere Zylinder des Motors 10 betrieben werden, ohne mit Kraftstoff versorgt zu werden. Die Anzahl und Identität von Zylindern, die betrieben werden, ohne mit Kraftstoff versorgt zu werden, kann symmetrisch oder asymmetrisch sein, wie etwa durch selektives Aussetzen der Kraftstoffzufuhr zu einem oder mehreren Zylindern auf nur einer ersten Motorbank, selektives Aussetzen der Kraftstoffzufuhr zu einem oder mehreren Zylindern auf nur einer zweiten Motorbank oder selektives Aussetzen der Kraftstoffzufuhr zu einem oder mehreren Zylindern auf jeder der ersten und der zweiten Motorbank. Als ein anderes Beispiel kann Verbrennung in einem oder mehreren Zylindern des Motors 10 während Motorbremsung ausgesetzt werden. Im Fall von Motorbremsung können das Einlassventil 150 und/oder das Auslassventil 156 durch die Dekompressionsvorrichtung 153 eingestellt werden.
Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, das ein Verhältnis des Volumens, wenn sich der Kolben 138 am unteren Totpunkt (UT) befindet, zum Volumen am oberen Totpunkt (OT) ist. In einem Beispiel liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 14:1 bis 25:1. In einigen Beispielen, wie etwa, wenn andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen konfiguriert sein, um diesen Kraftstoff bereitzustellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 14 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 beinhaltet. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 ist direkt an den Zylinder 14 gekoppelt gezeigt, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite eines Signals FPW, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ (direct injection) bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bereit. Wenngleich 1 die Einspritzvorrichtung 166 als Seiteneinspritzvorrichtung zeigt, kann sie sich auch über dem Kolben befinden, wie etwa über dem Kolben zwischen dem Einlassventil 150 und dem Auslassventil 156. Alternativ kann sich die Einspritzvorrichtung über und nahe dem Einlassventil befinden, um die Vermischung zu verbessern. Kraftstoff kann aus einem Hochdruckkraftstoffsystem 8, das Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet, an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 abgegeben werden. Alternativ kann Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck abgegeben werden, wobei in diesem Fall die Zeitsteuerung der Direktkraftstoffeinspritzung während des Verdichtungstakts stärker begrenzt sein kann als bei Verwendung eines Hochdruckkraftstoffsystems. Wenngleich dies nicht gezeigt ist, können die Kraftstofftanks ferner einen Druckwandler aufweisen, der der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt.
Es versteht sich, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 in einer alternativen Ausführungsform eine Einlasskanaleinspritzvorrichtung sein kann, die Kraftstoff in den Einlasskanal stromaufwärts des Zylinders 14 bereitstellt. Wenngleich die beispielhafte Ausführungsform zeigt, dass Kraftstoff über eine einzelne Einspritzvorrichtung in den Zylinder eingespritzt wird, kann der Motor alternativ betrieben werden, indem Kraftstoff über mehrere Einspritzvorrichtungen eingespritzt wird, wie etwa eine Direkteinspritzvorrichtung und eine Einlasskanaleinspritzvorrichtung. In einer derartigen Konfiguration kann die Steuerung eine relative Einspritzmenge aus jeder Einspritzvorrichtung variieren.
Kraftstoff kann während eines einzelnen Zyklus des Zylinders durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 an den Zylinder abgegeben werden. Ferner kann die Verteilung und/oder relative Menge von Kraftstoff, der aus der Einspritzvorrichtung abgegeben wird, mit Betriebsbedingungen wie etwa Luftfüllungstemperatur variieren, wie in dieser Schrift nachstehend beschrieben. Des Weiteren können bei einem einzelnen Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des abgegebenen Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, Ansaugtakts oder einer beliebigen zweckmäßigen Kombination daraus durchgeführt werden.
Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoffe unterschiedlicher Kraftstoffarten enthalten, wie etwa Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten und unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Die Unterschiede können unterschiedliche Cetanzahlen, unterschiedliche Verdampfungswärmen, unterschiedliche Kraftstoffgemische, unterschiedliche Additive und/oder Kombinationen daraus usw. beinhalten. Einige Beispiele für unterschiedliche Kraftstoffe beinhalten Diesel als erste Kraftstoffart, Biodiesel als zweite Kraftstoffart und Kerosin als dritte Art. Darüber hinaus können Kraftstoffeigenschaften eines oder aller Kraftstofftanks häufig variieren, zum Beispiel aufgrund täglicher Schwankungen beim Auffüllen des Tanks, und/oder saisonal variieren, wie etwa aufgrund unterschiedlicher saisonaler Kraftstoffgemische. In einer alternativen Ausführungsform ist der Motor 10 jedoch ein Benzinmotor und die in dem Kraftstoffsystem 8 enthaltenen Kraftstoffe können ein oder mehrere Benzingemische beinhalten.
Externe Abgasrückführung (AGR) kann dem Motor über ein Hochdruck-AGR-System 83 bereitgestellt werden, das Abgas aus einer Zone mit höherem Druck in dem Abgaskanal 135 an eine Zone mit niedrigerem Druck in dem Ansaugkrümmer 44 über einen AGR-Kanal 81 abgibt. In anderen Beispielen kann das AGR-System 83 jedoch ein Niederdruck-AGR-System sein, wobei der AGR-Kanal 81 zwischen dem Abgaskanal 135 stromabwärts der Turbine 176 und dem Ansaugkanal 142 stromaufwärts des Verdichters 174 gekoppelt ist. In noch anderen Beispielen können sowohl Hochdruck-AGR- als auch Niederdruck-AGR-Schleifen beinhaltet sein.
Eine Menge an AGR, die dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellt wird, kann durch die Steuerung 12 über ein AGR-Ventil 80 variiert werden. Die Steuerung 12 kann zum Beispiel dazu konfiguriert sein, eine Position des AGR-Ventils 80 zu betätigen und einzustellen, um die Abgasmenge, die durch den AGR-Kanal 81 strömt, einzustellen. Das AGR-Ventil 80 kann zwischen einer vollständig geschlossenen Position, in der ein Abgasstrom durch den AGR-Kanal 81 blockiert wird, und einer vollständig offenen Position, in der ein Abgasstrom durch den AGR-Kanal maximal ermöglicht wird, eingestellt werden. Als ein Beispiel kann das AGR-Ventil 80 zwischen der vollständig geschlossenen Position und der vollständig offenen Position stufenlos variabel sein. Demnach kann die Steuerung einen Öffnungsgrad des AGR-Ventils 80 erhöhen, um eine Menge an AGR, die dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellt wird, zu erhöhen, und den Öffnungsgrad des AGR-Ventils 80 verringern, um die Menge an AGR, die dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellt wird, zu verringern. Als ein Beispiel kann das AGR-Ventil 80 ein elektronisch angeschaltetes Magnetventil sein. In anderen Beispielen kann das AGR-Ventil 80 durch einen eingebauten Schrittmotor positioniert werden, der durch die Steuerung 12 betätigt werden kann, um die Position des AGR-Ventils 80 über einen Bereich von diskreten Schritten (z. B. 52 Schritten) einzustellen, oder das AGR-Ventil 80 kann eine andere Art von Durchflusssteuerventil sein. AGR kann ferner gekühlt werden, indem sie einen AGR-Kühler 85 innerhalb des AGR-Kanals 81 durchläuft. Der AGR-Kühler 85 kann Wärme aus den AGR-Gasen zum Beispiel an Motorkühlmittel abführen.
Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System 83 dazu verwendet werden, eine Temperatur eines Luft-Kraftstoff-Gemisches innerhalb der Brennkammer zu regeln. Ferner kann AGR gewünscht sein, um eine gewünschte Motorverdünnung zu erzielen, wodurch der Kraftstoffwirkungsgrad und die Emissionsqualität, wie etwa Emissionen von Stickstoffoxiden, erhöht werden. Als ein Beispiel kann AGR bei geringen bis mittleren Motorlasten angefordert werden. Somit kann es wünschenswert sein, einen AGR-Massenstrom zu messen oder zu schätzen. AGR-Sensoren können innerhalb des AGR-Kanals 81 angeordnet sein und können zum Beispiel eine Angabe eines oder mehrerer von einem Massenstrom, einem Druck und einer Temperatur des Abgases bereitstellen. Eine angeforderte Menge an AGR kann auf Motorbetriebsbedingungen basieren, die Motorlast (wie über einen Fahrpedalpositionssensor 134 geschätzt), Motordrehzahl (wie über einen Kurbelwellenbeschleunigungssensor geschätzt), Motortemperatur (wie über einen Motorkühlmitteltemperatursensor 116 geschätzt) usw. beinhalten. Zum Beispiel kann sich die Steuerung 12 auf eine Lookup-Tabelle beziehen, die die Motordrehzahl und -last als Eingabe aufweist, und eine gewünschte Menge an AGR, die der eingegebenen Motordrehzahl/-last entspricht, ausgeben. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung 12 die gewünschte Menge an AGR (z. B. den gewünschten AGR-Durchsatz) durch Logikregeln bestimmen, die Parameter wie etwa Motorlast, Motordrehzahl, Motortemperatur usw. direkt berücksichtigen. In noch anderen Beispielen kann sich die Steuerung 12 auf ein Modell stützen, das eine Änderung der Motorlast mit einer Änderung einer Verdünnungsanforderung korreliert und ferner die Änderung der Verdünnungsanforderung mit einer Änderung der angeforderten Menge an AGR korreliert. Wenn zum Beispiel die Motorlast von einer geringen Last auf eine mittlere Last zunimmt, kann die angeforderte Menge an AGR zunehmen, und wenn dann die Motorlast von einer mittleren Last auf eine hohe Last zunimmt, kann die angeforderte Menge an AGR abnehmen. Die Steuerung 12 kann ferner die angeforderte Menge an AGR durch Berücksichtigen eines besten Kraftstoffeffizienzkennfelds für eine gewünschte Verdünnungsrate bestimmen. Nach dem Bestimmen der angeforderten Menge an AGR kann sich die Steuerung 12 auf eine Lookup-Tabelle beziehen, die die angeforderte Menge an AGR als Eingabe und ein Signal, das einem Öffnungsgrad entspricht, der auf das AGR-Ventil 80 anzuwenden ist (wie z. B. an den Schrittmotor oder eine andere Ventilbetätigungsvorrichtung gesendet), als Ausgabe aufweist.
Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme (z. B. ausführbare Anweisungen) und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als nichttransitorischer Festwertspeicherchip 110 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 112, Keep-Alive-Speicher 114 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, die die vorstehend erörterten Signale beinhalten und zusätzlich Folgendes beinhalten: eine Messung des eingebrachten Luftmassenstroms (mass air flow - MAF) von einem Luftmassensensor 122; eine Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von einem Temperatursensor 116, der an eine Kühlhülse 118 gekoppelt ist; ein Profilzündungsaufnahmesignal (profile ignition pickup - PIP) von einem Hall-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; ein Temperatursignal von dem Abgassensor 128, das durch die Steuerung 12 verwendet werden kann, um die Temperatur des Abgases zu bestimmen; ein Signal von einem Abgasdifferenzdrucksensor 182, der eine Druckdifferenz zwischen stromaufwärts des DPF 181 und stromabwärts des DPF 181 misst; und ein Absolutkrümmerdrucksignal (absolute manifold pressure - MAP) von einem MAP-Sensor 124. Ein Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von dem MAP-Sensor 124 kann verwendet werden, um eine Angabe von Vakuum oder Druck in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Die Steuerung 12 kann eine Motortemperatur auf Grundlage der Motorkühlmitteltemperatur ableiten.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerung 12 beim Empfangen eines Signals von dem Fahrpedalpositionssensor 134 oder Bremspedalpositionssensor 137, das angibt, dass Bremsung angefordert ist, die Kraftstoffzufuhr zu dem Zylinder 14 aussetzen, indem das Signal FPW von dem elektronischen Treiber 168 ausgesetzt wird, sodass kein Kraftstoff über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 abgegeben wird, und sie kann ferner das Einlassventil 150 und das Auslassventil 156 über den Aktor 152 bzw. 154 einstellen.
Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Demnach kann jeder Zylinder gleichermaßen einen eigenen Satz Einlass- /Auslassventile, (eine) Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en) usw. beinhalten. Es versteht sich, dass der Motor 10 eine beliebige geeignete Anzahl von Zylindern, einschließlich 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylindern, in verschiedenen Konfigurationen beinhalten kann. Ferner kann jeder dieser Zylinder einige oder alle der verschiedenen Komponenten beinhalten, die in 1 unter Bezugnahme auf den Zylinder 14 beschrieben und abgebildet sind.
Wie vorstehend ausführlich dargelegt, fängt das DPF 181 Ruß auf, um eine aus dem Fahrzeug 5 emittierte Menge an Feinstaub zu reduzieren. DPF-Regeneration (Oxidation und Verbrennen des Rußes zum Leeren des DPF 181) wird zum Beispiel verwendet, um den Abgasgegendruck zu reduzieren und es dem DPF 181 zu ermöglichen, weiterhin Ruß aufzufangen. Um den Ruß aus dem DPF 181 zu verbrennen, ist es wünschenswert, dass die Abgase, die durch das Abgassystem strömen, Temperaturen um 600 K erreichen. Die Abgase können jedoch die gewünschten Temperaturen zur Regeneration während des Nennbetriebs des Motors nicht erreichen. Zum Beispiel kann ein erweiterter Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Fahrzeugs 5 dazu führen, dass Abgase heiß genug sind, um das DPF 181 passiv zu regenerieren, doch wenn das Fahrzeug 5 längere Zeiträume nicht mit hohen Geschwindigkeiten gefahren wird (z. B. aufgrund von Fahren in der Stadt), können die Abgase nicht heiß genug sein, um das DPF 181 zu regenerieren. Daher kann aktive DPF-Regeneration ausgelöst werden, sobald die aufgefangene Rußmenge einen Rußbelastungsschwellenwert übersteigt, was nachstehend in Bezug auf 2 ausführlich dargelegt wird. Aktive DPF-Regeneration beinhaltet Nachverbrennungskraftstoffeinspritzung, in dieser Schrift als „Nacheinspritzung“ bezeichnet, wobei unverbrannter Kraftstoff an den DOC 178 abgegeben wird, wobei die Oxidation des unverbrannten Kraftstoffs eine Erhöhung der Abgastemperatur (z. B. exotherme Reaktionen) an einem Einlass des DPF 181 produziert. Kraftstoffnacheinspritzung erhöht jedoch den Kraftstoffverbrauch und die Zylinderwandbenetzung.
Ferner kann Verbrennung in einem oder mehreren Zylindern während einiger Motorbetriebsbedingungen ausgesetzt werden, was die Abgastemperaturen weiter reduzieren und/oder den Luftstrom durch den Motor reduzieren kann, was wiederum eine Kraftstoffmenge reduzieren kann, die über Nacheinspritzung abgegeben werden kann. Zum Beispiel können aufgrund eines geringen Drehmomentbedarfs ein oder mehrere Zylinder (z. B. Zylinder 14) innerhalb des Motors abgeschaltet werden, um die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen. Da in weniger Zylindern Verbrennung auftritt, kann die Abgastemperatur abnehmen. Als ein anderes Beispiel kann Motorbremsung, die durch die Dekompressionsvorrichtung 153 erleichtert werden kann, verwendet werden, um das Fahrzeug 5 zu verlangsamen, was bewirkt, dass die Zylinder zur Dekompressionsbremsung anstatt zur Verbrennung verwendet werden. Demnach können die Abgastemperaturen ähnlich wie beim Abschalten von Zylindern nicht die gewünschten 600 K zur DPF-Regeneration erreichen. Demnach können Steuerverfahren, die robuste DPF-Regeneration ermöglichen, während Verbrennung ausgesetzt ist, einen Wirkungsgrad der DPF-Regeneration erhöhen, wodurch der Abgasgegendruck für einen effizienteren Motorbetrieb verringert wird und ermöglicht wird, dass das DPF 181 zusätzliche Rußpartikel auffängt.
Daher zeigt 2 ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Betreiben eines Motors mit Nachkraftstoffeinspritzung zur DPF-Regeneration während eines Zylinderabschaltereignisses in einem Fahrzeug. Zum Beispiel kann das DPF das DPF 181 des in 1 gezeigten Fahrzeugs 5 sein und ein beispielhafter Zylinder, der abgeschaltet werden kann, kann der Zylinder 14 sein, der ebenfalls in 1 gezeigt ist. Obwohl das Verfahren 200 in Bezug auf das Motorsystem und die Komponenten beschrieben wird, die in 1 gezeigt sind, kann das Verfahren 200 auf andere Motorsysteme angewendet werden, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 200 und der übrigen in dieser Schrift beinhalteten Verfahren können durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12 aus 1) auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa den Sensoren, die vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben und nachstehend ausführlich dargelegt sind. Die Steuerung kann Aktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb einzustellen, wie etwa durch Einstellen des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (z. B. der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 aus 1), um die Nacheinspritzung von Kraftstoff durchzuführen.
Bei 202 beinhaltet das Verfahren 200 Schätzen von Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können zum Beispiel eine Abgastemperatur, eine Fahrpedalposition (z. B. Signal PP, das durch einen Pedalpositionssensor ausgegeben wird), eine Motortemperatur (z. B. wie anhand einer Ausgabe eines Motorkühlmitteltemperatursensors geschätzt, wie etwa des Motorkühlmitteltemperatursensors 116 aus 1), einen Luftmassenstrom von Ansaugluft, die dem Motor bereitgestellt wird (z. B. MAF), einen Drehmomentbedarf, einen Aufladungsbedarf, eine Kraftstoffeinspritzmenge und einen - zeitpunkt, eine Position eines AGR-Ventils (z. B. des AGR-Ventils 80 aus 1), Zylinderventilhub- und -zeitsteuerungseinstellungen und einen Abgasdruck beinhalten. Als ein Beispiel kann der Abgasdruck ein Differenzdruck sein, der durch einen Abgasdifferenzdrucksensor (z. B. den Abgasdifferenzdrucksensor 182 aus 1) gemessen wird. Ein durch die Steuerung von dem Abgasdifferenzdrucksensor empfangenes Signal kann eine Differenz des Abgasdrucks zwischen einer Position stromaufwärts des DPF, bevor die Abgase durch das DPF strömen, und einer Position stromabwärts des DPF, nachdem die Abgase durch das DPF strömen, angeben. Ferner kann die Steuerung den Differenzdruck verwenden, um eine Rußbelastung des DPF zu schätzen. Als ein anderes Beispiel kann die Rußbelastung virtuell gemessen werden, indem die Steuerung zum Beispiel die Motordrehzahl und die Abgastemperatur in eine Lookup-Tabelle, einen Algorithmus oder ein Kennfeld eingibt, die/der/das die geschätzte Rußbelastung ausgeben kann. Als ein anderes Beispiel kann die Abgastemperatur durch einen Abgassensor (z. B. den in 1 gezeigten Abgassensor 128) gemessen werden und sie gibt die Temperatur des Abgases an.
Bei 204 beinhaltet das Verfahren 200 Bestimmen, ob DPF-Regeneration angefordert ist. DPF-Regeneration kann angefordert werden, wenn die Rußbelastung über einen oberen Rußbelastungsschwellenwert zunimmt. Der obere Rußbelastungsschwellenwert kann ein positiver Wert ungleich null sein, der innerhalb eines Speichers der Steuerung gespeichert ist. Dieser Wert ungleich null kann ein Prozentsatz des DPF sein, der mit Ruß bedeckt ist. In einem Beispiel kann der obere Rußbelastungsschwellenwert ungefähr 45 % einer Rußaufnahmekapazität des DPF betragen. In anderen Beispielen kann der obere Rußbelastungsschwellenwert höher als 45 % (z. B. 60 %) oder niedriger als 45 % (z. B. 40 %) der Rußaufnahmekapazität des DPF sein. Falls die Rußbelastung nicht bei oder über dem oberen Rußbelastungsschwellenwert liegt, kann keine DPF-Regeneration angefordert sein, obwohl passive DPF-Regeneration dennoch auftreten kann, während das Fahrzeug über längere Zeiträume (z. B. 20-30 Minuten) mit Autobahngeschwindigkeiten (z. B. 60-70 mph) gefahren wird. Aufgrund der zur DPF-Regeneration verwendeten hohen Temperaturen ist die Anforderung von DPF-Regeneration eine Anforderung zum Erzeugen von exothermen Reaktionen in dem Abgassystem (z. B. an dem DOC).
Falls keine DPF-Regeneration angefordert worden ist, wie etwa, wenn die Rußbelastung nicht über den oberen Rußbelastungsschwellenwert zunimmt, geht das Verfahren 200 zu 206 über und es beinhaltet kein Erhöhen der Abgastemperatur über Einstellungen am Motorbetrieb. Demnach werden die Motorbetriebsparameter nicht eingestellt, um aktive Regeneration zu erleichtern. Zum Beispiel wird keine Nachkraftstoffeinspritzung durchgeführt, da Steigern der DPF-Temperatur durch Erzeugen von exothermen Reaktionen in dem Abgassystem nicht gewünscht ist, und das AGR-Ventil kann auf Grundlage einer gewünschten Motorverdünnung eingestellt werden. Das Verfahren 200 kann dann enden.
Unter Rückkehr zu 204 geht das Verfahren 200 zu 208 über, falls DPF-Regeneration angefordert worden ist, und es beinhaltet Bestimmen, ob eine Zylinderabschaltung angefordert worden ist. Zum Beispiel können Bedingungen für die Zylinderabschaltung erfüllt sein, falls der Drehmomentbedarf oder die Motorlast unter einem Schwellendrehmomentbedarf (oder einer Schwellenmotorlast) liegt. Der Schwellendrehmomentbedarf (oder die Schwellenmotorlast) kann ein vorbestimmter Wert ungleich null sein, der in Steuerungsspeicher gespeichert ist und unter dem eine Teilmenge von Zylindern dazu in der Lage sein kann, das geforderte Drehmoment zu produzieren, was es dem Motor ermöglicht, mit höherem Wirkungsgrad und erhöhter Kraftstoffeffizienz betrieben zu werden. Zum Beispiel kann der Motor ein Motor mit variablem Hubraum (variable displacement engine - VDE) sein. Ferner kann das Abschalten von Zylindern nur aktiviert werden, falls die Motorkühlmitteltemperatur über einem Schwellenwert liegt, um Problemen im Zusammenhang mit kalten Zylindern zuvorzukommen, die zu einer höheren Erzeugung von Feinstaub führen können.
Falls keine Zylinderabschaltung angefordert worden ist, geht das Verfahren 200 zu 210 über und es beinhaltet Bereitstellen von Haupteinspritzkraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder. Zum Beispiel kann eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (z. B. die in 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166), die an jeden Zylinder gekoppelt ist, innerhalb eines Verdichtungstakts des entsprechenden Zylinders betätigt werden, um die Haupteinspritzkraftstoffzufuhr abzugeben. Eine eingespritzte Kraftstoffmenge kann auf Grundlage des Drehmomentbedarfs bestimmt werden. Wenn zum Beispiel der Drehmomentbedarf höher ist, kann dem Zylinder mehr Kraftstoff bereitgestellt werden, um die während der Verbrennung produzierte Drehmomentmenge zu erhöhen. Als ein Beispiel kann die Steuerung den Drehmomentbedarf in eine Lookup-Tabelle, einen Algorithmus oder ein Kennfeld eingeben, die/der/das die gewünschte einzuspritzende Kraftstoffmenge ausgeben kann. Ferner kann die einzuspritzende Kraftstoffmenge über eine oder mehrere Einspritzungen abgegeben werden. Auf diese Weise stellt die Hauptkraftstoffeinspritzung Kraftstoff zur Verbrennung in jedem Zylinder bereit, wodurch während eines Motorzyklus in jedem Zylinder Motordrehmoment produziert wird.
Bei 212 beinhaltet das Verfahren 200 Erhöhen der Abgastemperatur über Einstellungen am Motorbetrieb. Um zum Beispiel die Abgastemperatur zu erhöhen, kann den Zylindern zusätzlicher Sauerstoff durch Einstellen der Einlassventilzeitsteuerung oder Positionieren der VGT-Leitschaufeln bereitgestellt werden, um die Aufladung zu erhöhen, und Nachkraftstoffeinspritzungen können bereitgestellt werden, um mit dem zusätzlichen Sauerstoff an einem stromaufwärts des DPF positionierten DOC (z. B. dem DOC 178 aus 1) zu reagieren, um exotherme Reaktionen zum Erwärmen des DPF zu erzeugen. In einem anderen Beispiel kann das AGR-Ventil geschlossen werden, um eine Menge an heißem Abgas zu erhöhen, die zu dem DPF strömt. Damit Regeneration auftritt, kann eine Temperatur des DPF auf mindestens eine Schwellentemperatur erhöht werden. Die Schwellentemperatur kann ein positiver Temperaturwert ungleich null sein, der in Steuerungsspeicher gespeichert ist und bei oder über dem Ruß aus dem DPF verbrannt wird. Als ein Beispiel liegt die Schwellentemperatur innerhalb eines Bereichs zwischen 550 und 650 K. Zum Beispiel kann die Schwellentemperatur 600 K betragen. Wenn die DPF-Temperatur die Schwellentemperatur erreicht, kann Regeneration auftreten und innerhalb des DPF eingeschlossener Ruß verbrannt werden, um die Rußbelastung des DPF zu reduzieren.
Ferner kann die DPF-Regeneration fortgesetzt werden, bis die Rußbelastung des DPF auf eine untere Schwellenrußbelastung (z. B. niedriger als die obere Schwellenrußbelastung) verringert ist. Die untere Schwellenrußbelastung kann ein vorbestimmter Wert sein, der in dem Speicher der Steuerung gespeichert ist und dem Umstand entspricht, dass der DPF im Wesentlichen leer ist. Zum Beispiel kann die untere Schwellenrußbelastung in einem Bereich von 0-10 % der DPF-Rußaufnahmekapazität liegen. Als ein Beispiel kann die untere Schwellenrußbelastung 5 % betragen. Zusätzlich kann eine Kraftstoffnacheinspritzung in aktiven Zylindern nahe der Auslassventilöffnung auftreten. Sobald die DPF-Regeneration die untere Schwellenrußbelastung erreicht, kann der Motor zum Beispiel wie vorstehend bei 206 beschrieben betrieben werden.
Das Verfahren 200 kann dann enden. Zum Beispiel kann das Verfahren 200 mit einer vorbestimmten Häufigkeit während des Motorbetriebs wiederholt werden, um zum Beispiel als Reaktion darauf, dass die Rußbelastung die obere Schwellenbelastung erreicht, DPF-Regeneration bereitzustellen.
Unter Rückkehr zu 208 geht das Verfahren 200 zu 216 über, falls Zylinderabschaltung angefordert ist, und es beinhaltet Auswählen von (einem) Zylinder(n) zur Abschaltung. Zum Beispiel kann die Anzahl von abzuschaltenden Zylindern zunehmen, wenn der Fahrerdrehmomentbedarf abnimmt. In noch anderen Beispielen kann die Steuerung ein gewünschtes Induktionsverhältnis (eine Gesamtanzahl von Zylinderzündereignissen dividiert durch eine Gesamtanzahl von Zylinderverdichtungstakten) mindestens auf Grundlage des Drehmomentbedarfs bestimmen. Die Steuerung kann die Anzahl von abzuschaltenden Zylindern (oder das gewünschte Induktionsverhältnis) durch Eingeben der Betriebsbedingungen, wie etwa eines oder mehrerer von dem Drehmomentbedarf und der Motorlast, in eine/ein/einen oder mehrere Lookup-Tabellen, Kennfelder oder Algorithmen und Ausgeben der Anzahl von Zylindern, die für die gegebenen Bedingungen abzuschalten sind, bestimmen.
In einigen Beispielen kann die Steuerung eine abzuschaltende Gruppe von Zylindern und/oder eine abzuschaltende Motorbank auf Grundlage der Betriebsbedingungen auswählen. Die Auswahl kann zum Beispiel darauf basieren, welche Gruppe von Zylindern während eines vorherigen Zylinderabschaltereignisses abgeschaltet worden ist. Falls zum Beispiel während des vorherigen Zylinderabschaltereignisses eine erste Gruppe von Zylindern abgeschaltet worden ist, dann kann die Steuerung eine zweite Gruppe von Zylindern, die sich von der ersten Gruppe von Zylindern unterscheidet, zur Abschaltung während des vorliegenden Zylinderabschaltereignisses auswählen. In noch einem anderen Beispiel kann die Zylinderabschaltung aufgrund von Hardware des Motors auf spezifische Zylinder begrenzt sein. Unter Verwendung eines V8-Motors als ein Beispiel kann die Hardware die Abschaltung zum Beispiel auf zwei spezifische Zylinder aus jeder Motorbank begrenzen. In noch anderen Beispielen kann ein Zylinderabschaltungsmuster auf Grundlage des Drehmomentbedarfs ausgewählt werden, um die Betriebsfähigkeit und Fahrbarkeit des Fahrzeugs beizubehalten, da die verbleibenden mit Kraftstoff versorgten Zylinder das gesamte Motordrehmoment bereitstellen. Ferner kann das Zylinderabschaltungsmuster ausgewählt werden, um Geräusche, Schwingungen und Rauigkeit (noise, vibration, and harshness - NVH) des Motors in Abhängigkeit von einer Konfiguration des Motors (z. B. einer Ausgestaltung und einer Gesamtanzahl von Zylindern) zu verringern, und es kann Bestimmen einer Abschaltdauer jedes Zylinders in dem ausgewählten Muster beinhalten.
Bei 218 beinhaltet das Verfahren 200 Abschalten des/der ausgewählten Zylinder(s). Das Abschalten des/der ausgewählten Zylinder(s) bezieht sich auf Aussetzen der Verbrennung in dem/den ausgewählten Zylinder(n). Das Abschalten des/der ausgewählten Zylinder(s) beinhaltet Aussetzen der Haupteinspritzkraftstoffzufuhr des/der ausgewählten Zylinder(s), wie bei 220 angegeben. Die Haupteinspritzkraftstoffzufuhr der Zylinder wird gestoppt, indem die Steuerung ein Kraftstoffimpulsbreitensignal an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung aussetzt, die an den jeden des/der ausgewählten Zylinder(s) gekoppelt ist. Demnach steht dem Zylinder kein Kraftstoff mehr zur Verbrennung zur Verfügung.
Zusätzlich zum Aussetzen der Haupteinspritzkraftstoffzufuhr des/der zur Abschaltung ausgewählten Zylinder(s) beinhaltet das Abschalten des/der ausgewählten Zylinder(s) ferner Offenhalten des Einlass- oder Auslassventils des/der ausgewählten Zylinder(s), wie bei 222 angegeben. In Abhängigkeit von einem gewünschten Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkt kann die Steuerung zwischen Offenhalten des Auslassventils und Offenhalten des Einlassventils auswählen. Das Auslassventil kann für spätere Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkte offen gehalten werden, während das Einlassventil während früherer Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkte offen gehalten werden kann, was in Bezug auf 4 ausführlicher dargelegt wird.
Bei 224 beinhaltet das Verfahren 200 Durchführen von Nacheinspritzung des Kraftstoffs während eines Schwellenzeitsteuerungsbereichs bei jeder Motorumdrehung. Wie in Bezug auf 4 ausführlich dargelegt, kann der Schwellenzeitsteuerungsbereich Wandbenetzung, Bohrungsauswaschung und Kraftstoff-in-Öl-Verdünnung reduzieren, während dennoch ermöglicht wird, dass exotherme Reaktionen an dem DOC erzeugt werden, um die DPF-Temperatur während der Zylinderabschaltung auf den Temperaturschwellenwert zur DPF-Regeneration zu erhöhen. In einigen Beispielen beinhaltet das Durchführen der Nacheinspritzung von Kraftstoff während des Schwellenzeitsteuerungsbereichs bei jeder Motorumdrehung (z. B. einer 360°-Umdrehung einer Kurbelwelle des Motors) Durchführen der Nacheinspritzung in einem oder mehreren abgeschalteten Zylinder(n) und nicht in (einem) aktiven Zylinder(n), wie optional bei 226 angegeben. Zum Beispiel kann ein/können aktive(r) Zylinder keine Kraftstoffnacheinspritzung aufnehmen, aber dennoch Haupteinspritzungen von Kraftstoff zum Produzieren von Motordrehmoment über Verbrennung aufnehmen. Demnach können die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des/der aktiven Zylinder(s) während des Verdichtungstakts für die Haupteinspritzkraftstoffzufuhr betätigt werden, jedoch nicht für zusätzliche Kraftstoffeinspritzungen während des Verdichtungstakts oder während des Ausstoßtakts betätigt werden. In anderen Beispielen beinhaltet das Durchführen der Nacheinspritzung von Kraftstoff während des Schwellenzeitsteuerungsbereichs bei jeder Motorumdrehung Durchführen der Nacheinspritzung in einem oder mehreren abgeschalteten Zylinder(n) und zudem in (einem) aktiven Zylinder(n), wie optional bei 228 angegeben. In derartigen Beispielen kann die in dem Verfahren 400 aus 4 beschriebene Kraftstoffnacheinspritzung in eine ausgewählte Anzahl von aktiven und abgeschalteten Zylinder(n) eingespritzt werden. Zum Beispiel können einige oder alle aktive(n) Zylinder zuerst die Hauptkraftstoffeinspritzung nahe dem UT des Verdichtungstakts aufnehmen und dann zusätzliche Kraftstoffeinspritzungen innerhalb des Schwellenzeitsteuerungsbereichs aufnehmen, der in Bezug auf 4 beschrieben wird. Die Steuerung kann auf Grundlage der Temperatur des Abgases bestimmen, die Anzahl von Zylinder(n) zu erhöhen oder zu verringern, die die Nacheinspritzung aufnehmen, sowohl aktiv als auch abgeschaltet. Zum Beispiel kann die Steuerung die Anzahl von Zylinder(n) erhöhen, die die Kraftstoffnacheinspritzung aufnehmen, um die Abgastemperatur zu erhöhen.
Das Verfahren 200 kann dann enden. Zum Beispiel kann das Verfahren 200 als Reaktion auf eine Änderung der Betriebsbedingungen wiederholt werden, um abgeschaltete Zylinder wieder anzuschalten (z. B. als Reaktion auf einen erhöhten Drehmomentbedarf) oder um die DPF-Regeneration als Reaktion darauf, dass die Rußbelastung des DPF unter die untere Schwellenrußbelastung abnimmt, auszusetzen. Es ist zu beachten, dass in einigen Beispielen die Zylinderabschaltung bereits auftreten kann, bevor DPF-Regeneration angefordert wird. In derartigen Fällen kann der/können die ausgewählte(n) Zylinder abgeschaltet werden, bevor bei 202 Regeneration angefordert wird. In diesen Zylindern kann jedoch keine Nachkraftstoffeinspritzung auftreten, bis DPF-Regeneration angefordert wird.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 3 ist ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Betreiben eines Motors mit Nachkraftstoffeinspritzung zur DPF-Regeneration während eines Motorbremsereignisses in einem Fahrzeug gezeigt. Zum Beispiel kann das DPF das in 1 gezeigte DPF 181 sein. Als ein anderes Beispiel kann Motorbremsung durch eine Dekompressionsvorrichtung durchgeführt werden, wie etwa die in 1 gezeigte Dekompressionsvorrichtung 153. Obwohl das Verfahren 300 in Bezug auf das Motorsystem und die Komponenten beschrieben wird, die in 1 gezeigt sind, kann das Verfahren 300 auf andere Motorsysteme angewendet werden, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 können durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12 aus 1) auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa den Sensoren, die vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben und nachstehend ausführlich dargelegt sind. Die Steuerung kann Aktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb einzustellen, wie etwa durch Einstellen des Betriebs von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, um Kraftstoffnacheinspritzungen innerhalb von Zylindern des Motors einzuspritzen.
Das Verfahren 300 startet bei 302, was Schätzen von Betriebsbedingungen beinhaltet. Die Betriebsbedingungen können zum Beispiel eine Motordrehzahl, einen Ansaugkrümmerdruck (z. B. MAP), einen Luftmassenstrom von Ansaugluft, die dem Motor bereitgestellt wird (z. B. MAF), eine Motortemperatur, einen Drehmomentbedarf, einen Aufladungsbedarf, eine Kraftstoffeinspritzmenge und einen -zeitpunkt, Zylinderventilhub- und -zeitsteuerungseinstellungen, eine Abgastemperatur, eine gewünschte Motorverdünnung, eine Rußbelastung des DPF, eine Bremspedalposition, eine Fahrpedalposition usw. beinhalten, wie vorstehend in Bezug auf 202 aus 2 ausführlich dargelegt. Als ein Beispiel können die Bremspedalposition und die Fahrpedalposition auf Grundlage von Signalen bestimmt werden, die von jeweiligen Pedalpositionssensoren (z. B. dem Bremspedalpositionssensor 137 bzw. dem Fahrpedalpositionssensor 134 aus 1) empfangen werden. Zusammen können die Fahrpedalposition und die Bremspedalposition durch die Steuerung verwendet werden, um den Drehmomentbedarf zu bestimmen, der ein positiver Drehmomentbedarf oder ein negativer Drehmomentbedarf (z. B. Bremsmomentbedarf) sein kann.
Bei 304 beinhaltet das Verfahren 300 Bestimmen, ob DPF-Regeneration angefordert ist. Wie vorstehend bei 204 des Verfahrens 200 beschrieben, kann DPF-Regeneration angefordert werden, falls die Rußbelastung den oberen Rußbelastungsschwellenwert überstiegen hat.
Falls bei 304 keine DPF-Regeneration angefordert ist, geht das Verfahren 300 zu 306 über und es beinhaltet kein Erhöhen der Abgastemperatur über Einstellungen am Motorbetrieb. Ähnlich wie bei 206 des Verfahrens 200 werden, falls die Rußbelastung den oberen Rußbelastungsschwellenwert nicht überstiegen hat, keine Motorbetriebsparameter eingestellt, um aktive Regeneration zu erleichtern. Zum Beispiel wird keine Nachkraftstoffeinspritzung durchgeführt und ein AGR-Ventil kann eingestellt werden, um die gewünschte Motorverdünnung bereitzustellen.
Das Verfahren 300 kann dann enden. Zum Beispiel kann das Verfahren 300 mit einer vorbestimmten Häufigkeit während des Motorbetriebs und/oder als Reaktion auf eine Änderung der Betriebsbedingungen wiederholt werden, um zum Beispiel als Reaktion darauf, dass die Rußbelastung den oberen Rußbelastungsschwellenwert überschreitet, effiziente DPF-Regeneration bereitzustellen.
Falls bei 304 DPF-Regeneration angefordert ist, geht das Verfahren 300 zu 308 über, was Bestimmen beinhaltet, ob Motorbremsung angefordert ist. Zum Beispiel kann Motorbremsung als Reaktion auf eine Änderung einer oder mehrerer von der Fahrpedalposition und der Bremspedalposition angefordert werden. Als ein Beispiel kann Motorbremsung als Reaktion auf ein Pedalfreigabeereignis angefordert werden, bei dem sich die Fahrpedalposition von einer heruntergedrückten Position zu einer nicht heruntergedrückten neutralen Position oder einer weniger heruntergedrückten Position ändert. Als ein anderes Beispiel kann Motorbremsung als Reaktion darauf angefordert werden, dass die Bremspedalposition zunimmt (z. B. weiter heruntergedrückt wird). Als noch ein anderes Beispiel kann Motorbremsung als Reaktion auf eine Verringerung des geforderten Drehmoments und/oder als Reaktion auf ein angefordertes Bremsmoment ungleich null angefordert werden, wie anhand der Fahrpedalposition und der Bremspedalposition bestimmt. Ferner kann Motorbremsung angefordert werden, wenn die Motordrehzahl größer als eine Schwellenmotordrehzahl ist. Die Schwellenmotordrehzahl kann eine vorbestimmte, in einem Speicher gespeicherte Motordrehzahl ungleich null sein, unter der eine weitere Verlangsamung des Motors (z. B. über Motorbremsung) dazu führen kann, dass der Motor versehentlich abgeschaltet wird.
Falls keine Motorbremsung angefordert ist, geht das Verfahren 300 zu 310 über, was kein Betreiben der Dekompressionsvorrichtung beinhaltet. Wie vorstehend in Bezug auf 1 beschrieben, kann die Dekompressionsvorrichtung ein CVVL-System sein, das zum Steuern von Einlass- und Auslassventilen zur Motorbremsung verwendet wird, oder sie kann eine Jake-Bremse sein. Wenn zum Beispiel das CVVL-System nicht als Dekompressionsvorrichtung betrieben wird, kann es verwendet werden, um Verbrennung in den Zylindern durch Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile während des Ansaug- bzw. Ausstoßtakts zu erleichtern.
Bei 312 beinhaltet das Verfahren 300 Bereitstellen von Haupteinspritzkraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder. Ähnlich wie bei 210 des Verfahrens 200 wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (z. B. die in 1 gezeigte Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166), die an jeden Zylinder gekoppelt ist, innerhalb des Verdichtungstakts des entsprechenden Zylinders durch die Steuerung betätigt. Auf diese Weise stellt die Hauptkraftstoffeinspritzung Kraftstoff bereit, um sich mit Luft zu vermischen, die durch eine Einlassventilöffnung in den Zylinder eingeführt wird, und beide werden durch einen Kolben verdichtet, bis Verbrennung auftritt, wodurch Drehmoment zum Versorgen des Fahrzeugs mit Leistung produziert wird.
Bei 314 beinhaltet das Verfahren 300 Erhöhen der Abgastemperatur über Einstellungen am Motorbetrieb, wie vorstehend bei 212 des Verfahrens 200 erläutert. Das Verfahren 300 kann dann enden. Zum Beispiel kann das Verfahren 300 als Reaktion darauf, dass sich die Betriebsbedingungen ändern, wiederholt werden, sodass aktive DPF-Regeneration ausgesetzt werden kann, sobald die Rußbelastung unter einen unteren Rußbelastungsschwellenwert (z. B. den vorstehend in Bezug auf 2 erörterten unteren Rußbelastungsschwellenwert) abnimmt.
Unter Rückkehr zu 308 geht das Verfahren 300 zu 316 über, falls Motorbremsung angefordert ist, und es beinhaltet Aussetzen der Haupteinspritzkraftstoffzufuhr. Die Haupteinspritzkraftstoffzufuhr der Zylinder wird gestoppt, indem die Steuerung ein Kraftstoffimpulsbreitensignal an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung aussetzt, die an jeden Zylinder gekoppelt ist. Demnach steht dem Zylinder kein Kraftstoff mehr zur Verbrennung zur Verfügung.
Bei 318 beinhaltet das Verfahren 300 Betreiben der Dekompressionsvorrichtung, um den Luftstrom durch den Motor zu steuern. Wie vorstehend in Bezug auf 1 beschrieben, kann die Dekompressionsvorrichtung das CVVL-System sein und betrieben werden, um das Fahrzeug zu verlangsamen, indem Verdichtungstemperaturen und -drücke innerhalb des Zylinders reduziert werden. In einem Beispiel können ein oder mehrere Auslassventile jedes Zylinders während des gesamten Viertaktmotorzyklus durch die Dekompressionsvorrichtung offen gehalten werden, während das Einlassventil mit einer herkömmlichen Einlassventilzeitsteuerung für den Viertaktzyklus betrieben werden kann, wie in dieser Schrift ausführlich dargelegt wird. Demnach wird das Gas innerhalb des Zylinders verdichtet, doch die Verdichtung erzeugt keine Drücke und Temperaturen, die hoch genug sind, um Zündung zu bewirken. Um den OT des herkömmlichen Expansionstakts (z. B. Arbeitstakts) erlaubt die Dekompressionsvorrichtung, dass Hochdruckgas über das offene Auslassventil aus dem Zylinder herausströmt. Diese Ausströmung bewirkt zusammen damit, dass sich der Kolben zum UT bewegt, dass der Zylinderdruck abnimmt und unter einen Abgaskrümmerdruck fällt. Aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Zylinder und dem Abgaskrümmer füllt sich der Zylinder mit Abgasen, die während des herkömmlichen Ausstoßtakts durch die Öffnung eintreten, die durch das Auslassventil erzeugt wird. Wenn das Einlassventil vor dem OT des Ausstoßtakts geöffnet wird, strömt Gas in dem Zylinder über das offene Auslassventil in den Abgaskrümmer und über das offene Einlassventil in den Ansaugkrümmer, wenn sich der Zylinderdruck mit dem Abgas- und Ansaugkrümmerdruck ausgleicht. Während des herkömmlichen Ansaugtakts kann Gas erneut den Zylinder füllen, wenn sich der Kolben vom OT zum UT bewegt. Auf diese Weise wird keine Leistung in dem Zylinder erzeugt, da der Kolben Energie verwendet, um die Luft zu verdichten, und die verdichtete Luft wird freigesetzt, ohne dass Verbrennung auftritt, was zu einem Nettoverlust von Energie führt.
In anderen Beispielen können ein oder mehrere Einlassventile jedes Zylinders offen gehalten werden, während das Auslassventil mit einer herkömmlichen Auslassventilzeitsteuerung für einen Viertaktmotorzyklus betrieben wird, wie in dieser Schrift ausführlich dargelegt wird. Das Offenhalten des Einlassventils (anstelle des Auslassventils) kann erlauben, dass eine etwaige kraftstoffreiche Leckage an dem offenen Ventil in den Ansaugkrümmer strömt, wo sie erneut in den Zylinder eingeführt werden kann, anstatt zu dem Abgaskrümmer zu strömen. Insbesondere kann das Einlassventil offen gehalten werden, wenn ein gewünschter Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkt früher ist, und das Auslassventil kann offen gehalten werden, wenn der gewünschte Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkt später ist, was nachstehend in Bezug auf 4 ausführlich dargelegt wird.
Bei 320 beinhaltet das Verfahren 300 Durchführen einer Nacheinspritzung von Kraftstoff während eines Schwellenzeitsteuerungsbereichs während jeder Motorumdrehung, wie in Bezug auf 4 im Detail beschrieben wird. Wie vorstehend in Bezug auf 2 erwähnt, kann der Schwellenzeitsteuerungsbereich ermöglichen, dass eine Kraftstoffmenge, die während DPF-Regeneration über Nacheinspritzung abgegeben wird, während Verbrennung ausgesetzt ist, erhöht wird, ohne zum Beispiel Wandbenetzung zu erhöhen. Der über die Nacheinspritzung abgegebene Kraftstoff kann dann durch das Abgassystem zu einem DOC (z. B. dem in 1 gezeigten DOC 178) strömen, um exotherme Reaktionen zu erzeugen, wodurch die Temperatur der Abgase an einem Einlass des DPF zur DPF-Regeneration erhöht wird.
Das Verfahren 300 kann dann enden. Zum Beispiel kann das Verfahren 300 als Reaktion auf eine Änderung der Betriebsbedingungen wiederholt werden, sodass die Verbrennung in jedem Zylinder wieder aufgenommen werden kann, wenn keine Motorbremsung mehr angefordert wird.
Es wird nun mit 4 fortgefahren, in der ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Bereitstellen von Kraftstoffnacheinspritzung gezeigt ist. Obwohl das Verfahren 400 in Bezug auf das Motorsystem und die Komponenten beschrieben wird, die in 1 gezeigt sind, kann das Verfahren 400 auf andere Motorsysteme angewendet werden, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. Als ein Beispiel kann das Verfahren 400 durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12 aus 1) als Teil des Verfahrens 200 aus 2 (z. B. bei 224) oder als Teil des Verfahrens 300 aus 3 (z. B. bei 320) durchgeführt werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren 400 als Reaktion auf eine Anforderung von Kraftstoffnacheinspritzung zur DPF-Regeneration durchgeführt werden, während Verbrennung in mindestens einem Zylinder des Motors ausgesetzt ist.
Bei 402 beinhaltet das Verfahren 400 vollständiges Schließen eines AGR-Ventils. Zum Beispiel kann das AGR-Ventil das AGR-Ventil 80 des in 1 gezeigten AGR-Systems 83 sein. Die AGR kann sich in verschiedenen offenen Positionen befinden, die ermöglichen, dass Abgase zu einem Ansaugkrümmer des Motors strömen, bevor die Steuerung das AGR-Ventil zum Durchführen der Kraftstoffnacheinspritzung schließt. Demnach kann die Steuerung dann ein Signal an das AGR-Ventil senden, um das AGR-Ventil auf eine vollständig geschlossene Position einzustellen, in der blockiert wird, dass Abgase zu dem Ansaugkrümmer strömen. Als ein anderes Beispiel kann sich das AGR-Ventil bereits in einer vollständig geschlossenen Position befinden (z. B. während hoher Motorlasten). Anstatt das AGR-Ventil zu schließen, hält die Steuerung das AGR-Ventil in der vollständig geschlossenen Position. Wenn das AGR-Ventil vollständig geschlossen ist, erreichen mehr Abgase das DPF, und es wird verhindert, dass der über die Nacheinspritzung bereitgestellte Kraftstoff durch den Motor zurückgeführt wird und Verschmutzung in dem Ansaugsystem bewirkt.
Bei 404 beinhaltet das Verfahren 400 Einstellen eines VGT auf Grundlage eines gewünschten Luftstroms durch den Motor. Durch Einstellen von Leitschaufeln einer Turbine des VGT wird ein effektives Seitenverhältnis der Turbine eingestellt. Zum Beispiel ermöglicht das Einstellen der VGT-Turbinenleitschaufeln auf eine weiter offene Position eine geringere Strömungsbegrenzung durch die Turbine, es kann jedoch die Aufladung bei niedrigeren Motordrehzahlen reduzieren, während das Einstellen der Leitschaufeln auf eine weiter geschlossene Position die Drehzahl der Turbine erhöhen kann, während die Strömung durch die Turbine begrenzt wird. Zur DPF-Regeneration wird der VGT verwendet, um den Gegendruck des Abgases einzustellen. Bei Dekompressionsbremsbedingungen, bei denen alle Zylinder abgeschaltet sind, wird keine Aufladung produziert. Das Erhöhen des Abgasgegendrucks durch Schließen des VGT erhöht Rückströmung aus dem Auslass, in den Zylinder und teilweise in den Ansaugkrümmer beim und um den UT, wenn sich das Auslassventil zum ersten Mal öffnet. Dies reduziert einen Abgasmassendurchsatz.
In anderen Ausführungsformen kann eine Ansaugdrossel verwendet werden, um den Luftstrom durch den Motor zu steuern. Das Schließen der Ansaugdrossel kann den Ansaugkrümmerdruck verringern und zu niedrigeren Anfangs- und Endverdichtungsdrücken führen. Rückströmungen aus dem Auslass, durch den Zylinder und in den Einlass nehmen aufgrund des niedrigeren Ansaugkrümmerdrucks und der größeren Druckdifferenz an dem Motor ebenfalls während des Zeitraums zu, in dem das Auslassventil offen ist. Dies reduziert ebenfalls den Abgasmassendurchsatz. Das Reduzieren des Abgasmassendurchsatzes kann ein Auftreten von Kohlenwasserstoffschlupf (z. B. aus dem über die Nacheinspritzung abgegebenen Kraftstoff) durch einen DOC (z. B. den in 1 gezeigten DOC 178) reduzieren. Zum Beispiel kann sich Kohlenwasserstoffschlupf auf Kohlenwasserstoffe beziehen, die der Oxidation an dem DOC entgehen und den DOC unverändert durchlaufen, was Fahrzeugemissionen erhöhen und/oder unkontrollierte DPF-Regeneration bewirken kann.
Bei 406 beinhaltet das Verfahren 400 Festlegen eines Nacheinspritzzeitpunkts innerhalb eines Schwellenzeitsteuerungsbereichs (z. B. des in Bezug auf 2 und 3 beschriebenen Schwellenzeitsteuerungsbereichs) relativ zum OT sowohl des Verdichtungs- als auch des Ausstoßtakts auf Grundlage gewünschter Abgaseigenschaften. Wie vorstehend erwähnt, reduziert Einspritzen des Nacheinspritzungskraftstoffs während des Schwellenzeitsteuerungsbereichs Wandbenetzung, Bohrungsauswaschung und Kraftstoff-in-Öl-Verdünnung, während dem Abgas und somit dem DPF dennoch zusätzliche Wärme bereitgestellt wird, indem exotherme Reaktionen in dem DOC produziert werden. Als ein Beispiel kann der Schwellenzeitsteuerungsbereich Zeitpunkte zwischen 30 Grad Kurbelwinkel vor OT des Verdichtungstakts und 30 Grad nach OT des Verdichtungstakts umschließen und zudem Zeitpunkte zwischen 30 Grad Kurbelwinkel vor OT des Ausstoßtakts und 30 Grad Kurbelwinkel nach OT des Ausstoßtakts umschließen. Somit kann der Schwellenzeitsteuerungsbereich während jeder Motorumdrehung um den OT zentriert sein und 60 Grad Kurbelwinkel überspannen. In anderen Beispielen kann der Schwellenzeitsteuerungsbereich größer oder kleiner als 60 Grad Kurbelwinkel sein. Zum Beispiel kann der Schwellenzeitsteuerungsbereich von 40 Grad Kurbelwinkel vor OT bis 40 Grad nach OT überspannen. Ferner kann der Schwellenzeitsteuerungsbereich in nichttransitorischem Speicher gespeichert sein. In einigen Beispielen kann es wünschenswert sein, eine verstärkte Vermischung von Luft mit dem über die Kraftstoffnacheinspritzung abgegebenen Kraftstoff zu bevorzugen, was in Bezug auf 5 detaillierter beschrieben wird. In derartigen Beispielen kann die Kraftstoffnacheinspritzung früher innerhalb des Schwellenzeitsteuerungsbereichs auftreten. Zum Beispiel kann die Einspritzung vor dem OT des Verdichtungstakts und vor dem OT des Ausstoßtakts auftreten, wobei während beider Zeiten die Temperatur des Zylinders erhöht ist, was eine erhöhte Kraftstoffverdampfung und Vermischung mit der Luft erlaubt. In anderen Beispielen kann es wünschenswert sein, eine Wahrscheinlichkeit einer Zündung des über die Kraftstoffnacheinspritzung abgegebenen Kraftstoffs zu verringern, was in Bezug auf 6 detaillierter beschrieben wird. In derartigen Beispielen kann die Kraftstoffnacheinspritzung später innerhalb beider Schwellenzeitsteuerungsbereiche nach dem OT des Verdichtungstakts und nach dem OT des Ausstoßtakts auftreten.
Daher kann die Steuerung als ein Beispiel den Nacheinspritzzeitpunkt auf Grundlage von mindestens einer Abgastemperatur (z. B. wie bei 202 des Verfahrens 200 oder 302 des Verfahrens 300 gemessen) festlegen. Zum Beispiel kann die Steuerung die Abgastemperatur in eine Lookup-Tabelle, einen Algorithmus oder ein Kennfeld eingeben, die/der/das in Speicher gespeichert ist und den spezifischen Nacheinspritzzeitpunkt ausgeben kann, der innerhalb des Schwellenzeitsteuerungsbereichs relativ zum OT sowohl des Verdichtungstakts als auch des Ausstoßtakts zu verwenden ist.
Bei 408 beinhaltet das Verfahren 400 Bestimmen einer Nacheinspritzmenge auf Grundlage eines Luftstroms durch den Motor. Zum Beispiel kann der Luftstrom durch den Motor durch einen Luftmassensensor (z. B. den in 1 gezeigten MAF-Sensor 122) gemessen werden. Das Erhöhen des Luftstroms durch den Motor kann die Kraftstoffmenge erhöhen, die über Nacheinspritzung an den Zylinder abgegeben werden kann, da mehr Luft verfügbar ist, um mit dem Kraftstoff zu reagieren, um exotherme Reaktionen an dem DOC zu erzeugen. Als ein Beispiel kann die Steuerung den Luftmassenstrom in eine Lookup-Tabelle, einen Algorithmus oder ein Kennfeld eingeben, die/der/das in Speicher gespeichert ist und die Nacheinspritzmenge ausgeben kann, die für jede Nacheinspritzung zu verwenden ist.
Bei 410 beinhaltet das Verfahren 400 Einspritzen der bestimmten Nacheinspritzmenge zu dem festgelegten Nacheinspritzzeitpunkt einmal pro Motorumdrehung. Um den Kraftstoff für die Nacheinspritzung einzuspritzen, überträgt die Steuerung ein Kraftstoffimpulsbreitensignal, das der bestimmten Nacheinspritzmenge entspricht, zu dem bestimmten Zeitpunkt an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung des Zylinders, der die Kraftstoffnacheinspritzung aufnimmt. In einigen Beispielen können alle Zylinder des Motors die Kraftstoffnacheinspritzung aufnehmen, während in anderen Beispielen eine Teilmenge von Zylindern die Kraftstoffnacheinspritzung aufnehmen kann, wie vorstehend bei 224 des Verfahrens 200 aus 2 beschrieben. In einigen Beispielen kann die Einspritzung von Kraftstoff ein kontinuierlicher Kraftstoffstrom sein, während in anderen der Kraftstoff in mehreren schnellen Impulsen eingespritzt werden kann. Ferner werden, da die Kraftstoffnacheinspritzung einmal pro Motorumdrehung durchgeführt wird, zwei Nacheinspritzungen pro Zylinder pro Motorzyklus durchgeführt (z. B. eine in dem Schwellenzeitsteuerungsbereich relativ zum OT des Verdichtungstakts und eine in dem Schwellenzeitsteuerungsbereich relativ zum OT des Ausstoßtakts), wie in Bezug auf 5 und 6 näher beschrieben wird.
Das Verfahren 400 kann dann enden. Als ein Beispiel kann das Verfahren 400 mit einer vorbestimmten Häufigkeit wiederholt werden, sodass die Menge oder der Zeitpunkt der Nacheinspritzung zum Beispiel auf Grundlage von Änderungen des Motorluftstroms oder Änderungen der Abgastemperatur eingestellt werden kann. Auf diese Weise kann die Steuerung die Abgastemperatur genau über einer Schwellentemperatur zur DPF-Regeneration halten, ohne Wandbenetzung und Kraftstoff-in-Öl-Verdünnung zu erhöhen.
Zusammen stellen 2-4 ein Verfahren zum Beibehalten der DPF-Regeneration während Ereignissen bereit, die das Abgassystem kühlen. Insbesondere stellen 2 und 4 eine Steuerroutine zum Erhöhen oder Beibehalten der Abgastemperatur bereit, während Zylinder innerhalb des Motors abgeschaltet sind, um den Motorwirkungsgrad zu erhöhen, und 3 und 4 stellen eine Steuerroutine zum Erhöhen oder Beibehalten der Abgastemperatur bereit, während der Motor verwendet wird, um das Fahrzeug zu verlangsamen. Infolgedessen kann die Abgastemperatur DPF-Regeneration ermöglichen, ohne Verschmutzung des Ansaugsystems und Kraftstoffbenetzung in dem Zylinder zu erhöhen, wie etwa Bohrungsauswaschung und Öl-in-Kraftstoff-Verdünnung.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 5 ist ein erstes beispielhaftes Zeitdiagramm 500 gezeigt, das den Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkt während DPF-Regeneration aufzeigt. Insbesondere zeigt das erste beispielhafte Zeitdiagramm 500 einen Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkt, der die Vermischung zwischen Luft und Kraftstoff aus der Kraftstoffnacheinspritzung priorisiert. Für das beispielhafte Zeitdiagramm 500 ist eine Kolbenposition in einem Verlauf 502 gezeigt, ist ein Auslassventilhub in einem gestrichelten Verlauf 503 gezeigt, ist ein Einlassventilhub in einem Verlauf 505 gezeigt, ist ein Zylinderinnendruck in einem Verlauf 504 gezeigt, ist eine Zylinderluftmasse in einem Verlauf 506 gezeigt, ist eine Zylindertemperatur in einem Verlauf 508 gezeigt und ist ein Kraftstoffeinspritzvorrichtungsstatus in einem Verlauf 510 gezeigt. Zusätzlich zu den Verläufen ist ein erster Kurbelwinkelbereich 512 zwischen 150 Grad Kurbelwinkel (crank angle degrees - CAD) und 210 CAD angegeben und ein zweiter Kurbelwinkelbereich 514 zwischen 510 CAD und 570 CAD angegeben.
Für alle der Vorstehenden stellt die horizontale Achse die Motorposition dar (in CAD), wobei die Motorposition entlang der horizontalen Achse von links nach rechts zunimmt. Zum Beispiel ist ein Viertaktmotorzyklus gezeigt, der von 0 bis 720 CAD auftritt (z. B. zwei vollständige Umdrehungen einer Motorkurbelwelle). In den beispielhaften Zeitdiagrammen entspricht der Verdichtungstakt einem Intervall von 0 CAD bis 180 CAD, entspricht der Arbeitstakt einem Intervall von 180 CAD bis 360 CAD, entspricht der Ausstoßtakt einem Intervall von 360 CAD bis 540 CAD und entspricht der Ansaugtakt einem Intervall von 540 CAD bis 720 CAD. Die vertikale Achse jedes Verlaufs stellt den gekennzeichneten Parameter dar. Für den Verlauf 502 zeigt die vertikale Achse die Kolbenposition relativ zum OT. Für die Verläufe 504, 506 und 508 nimmt der gekennzeichnete Parameter auf der vertikalen Achse von unten nach oben zu. Für die Verläufe 503 und 505 nimmt der Ventilhubbetrag auf der vertikalen Achse von einer vollständig geschlossenen Position nach oben zu. Für den Verlauf 510 gibt die vertikale Achse an, ob die Kraftstoffeinspritzvorrichtung offen ist (z. B. die Kraftstoffeinspritzvorrichtung betätigt ist) oder geschlossen ist (z. B. die Kraftstoffeinspritzvorrichtung nicht betätigt ist), wie gekennzeichnet.
Der erste Kurbelwinkelbereich 512 beginnt bei 150 CAD, was innerhalb des Verdichtungstakts nahe dem OT liegt, und endet bei 210 CAD, was innerhalb des Arbeitstakts nahe dem OT liegt (z. B. im Bereich zwischen +/- 30 CAD nach OT des Verdichtungstakts). Somit überspannt der erste Kurbelwinkelbereich 512 60 CAD. In anderen Beispielen kann der erste Kurbelwinkelbereich 40 CAD vor dem OT des Verdichtungstakts beginnen und 40 CAD nach dem OT des Verdichtungstakts enden (z. B. im Bereich zwischen +/- 40 CAD nach OT des Verdichtungstakts). Zum Beispiel kann sich der erste Kurbelwinkelbereich 512 von 140 CAD bis 220 CAD erstrecken und 80 CAD überspannen. In noch anderen Beispielen kann der erste Kurbelwinkelbereich 512 bei einem anderen Kurbelwinkel beginnen, der in einem Bereich zwischen 30 und 40 CAD vor dem OT des Verdichtungstakts liegt, und bei einem anderen Kurbelwinkel enden, der in einem Bereich zwischen 30 und 40 CAD nach dem OT des Verdichtungstakts liegt, was einen Bereich ergibt, der zwischen 60 und 80 CAD liegt. Der erste Kurbelwinkelbereich 512 gibt an, wann in dem Motorzyklus eine erste Kraftstoffnacheinspritzung in dem Zylinder auftreten kann, um zum Beispiel Wandbenetzung zu reduzieren.
In dem Beispiel des Zeitdiagramms 500 wird das Einlassventil (Verlauf 505) während des gesamten Viertaktzyklus mit relativ geringem Ventilhub durch eine Dekompressionsvorrichtung (z. B. die in 1 gezeigte Dekompressionsvorrichtung 153) offen gehalten. Wenn der Kolben in Richtung OT ansteigt (Verlauf 502) und die Luft innerhalb des Zylinders verdichtet, nimmt der Druck innerhalb des Zylinders zu (Verlauf 504). Ferner erreicht der Zylinderinnendruck innerhalb des ersten Kurbelwinkelbereichs 512 kurz vor dem OT einen Spitzenwert. Wenn sich der Druck in dem Zylinder aufbaut, nimmt die Temperatur (Verlauf 508) ebenfalls innerhalb des Zylinders zu. Ein Spitzenzylinderinnendruck und eine Spitzenzylinderinnentemperatur können jedoch niedriger sein als dann, wenn das Einlassventil nicht über die Dekompressionsvorrichtung offen gehalten wird.
In dem in 5 gezeigten Beispiel wird der erste Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkt auf Grundlage eines Wunsches bestimmt, die Vermischung zwischen nacheingespritztem Kraftstoff und Luft zu erhöhen. Demnach tritt die erste Kraftstoffnacheinspritzung bei CAD1 auf, was nahe dem Anfang des ersten Kurbelwinkelbereichs 512 liegt, und während die Zylinderinnentemperatur ihren Spitzenwert aufweist (Verlauf 508), wie durch die Öffnung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung angegeben (Verlauf 510). Durch Starten der Kraftstoffeinspritzung bei CAD1 kann der über die erste Kraftstoffnacheinspritzung abgegebene Kraftstoff aufgrund der hohen Temperaturen des Zylinders (Verlauf 508), die durch den zunehmenden Druck des Zylinders (Verlauf 504) bewirkt werden, leichter verdampfen. Die Verdampfung des Kraftstoffs aus der ersten Kraftstoffnacheinspritzung erlaubt eine erhöhte Vermischung mit Luft in dem Zylinder. Es ist anzumerken, dass, wenngleich das erste beispielhafte Zeitdiagramm 500 die Kraftstoffeinspritzvorrichtung als durchgehend offen zeigt, die Kraftstoffeinspritzvorrichtung alternativ innerhalb des gezeigten offenen Bereichs gepulst geöffnet und geschlossen werden kann. Eine Änderung des Luftstroms wird durch den Abfall der Luftmasse (Verlauf 506) innerhalb der ersten 30 CAD des ersten Kurbelwinkelbereichs 512 angegeben, wenn das Gas mit höherem Druck über das offene Einlassventil aus dem Zylinder herausströmt.
Das Einlassventil wird offen gehalten (anstelle des Auslassventils), wenn die erste Kraftstoffnacheinspritzung früher innerhalb des ersten Kurbelwinkelbereichs 512 liegt, um eine Leckage des eingespritzten Kraftstoffs durch das Auslassventil zu reduzieren, während die Luftmasse (Verlauf 506) zwischen ungefähr 150 CAD und ungefähr 210 CAD rasch abnimmt. Stattdessen kann eine etwaige Ausströmung von Reichgas durch das offene Einlassventil auftreten und wieder in den Zylinder eingeführt werden, wenn die Luftmasse (Verlauf 506) nach ungefähr 210 CAD zunimmt. Ferner kann mindestens ein Teil des während der ersten Kraftstoffnacheinspritzung eingespritzten Kraftstoffs während des Ausstoßtakts über das offene Auslassventil (gestrichelter Verlauf 503) aus dem Zylinder herausströmen.
Zusätzlich zu dem ersten Kurbelwinkelbereich 512 beinhaltet das Zeitdiagramm 500 einen zweiten Kurbelwinkelbereich 514, der einen Bereich angibt, während dessen eine zweite Kraftstoffnacheinspritzung auftreten kann, um Wandbenetzung erneut zu reduzieren. Der zweite Kurbelwinkelbereich startet bei 510 CAD, 30 CAD vor dem OT des Ansaugtakts, und endet bei 570 CAD, 30 CAD nach dem OT des Ansaugtakts. Somit ist der zweite Kurbelwinkelbereich 514 auf die gleiche Weise um den OT des Ausstoßtakts zentriert, wie der erste Kurbelwinkelbereich 512 um den OT des Verdichtungstakts zentriert ist. In anderen Beispielen kann der zweite Kurbelwinkelbereich ähnlich variieren, wie vorstehend in Bezug auf den ersten Kurbelwinkelbereich 512 beschrieben, wie etwa bei einem anderen Kurbelwinkel beginnen, der in einem Bereich zwischen 30 und 40 CAD vor dem OT des Ausstoßtakts liegt, und bei einem anderen Kurbelwinkel enden, der in einem Bereich zwischen 30 und 40 CAD nach dem OT des Ausstoßtakts liegt.
In dem in 5 gezeigten Beispiel tritt die zweite Kraftstoffnacheinspritzung bei CAD2 (Verlauf 510) nahe dem Beginn des zweiten Kurbelwinkelbereichs 514 auf. Durch Einspritzen von Kraftstoff bei CAD2 kann der Kraftstoff durch die Temperatur der Luft innerhalb des Zylinders erwärmt werden (Verlauf 508), bevor die Temperatur abnimmt, da die Luftmasse (Verlauf 506) in dem Zylinder zunimmt. Während der zweiten Kraftstoffnacheinspritzung und innerhalb des zweiten Kurbelwinkelbereichs 514 ist der Zylinderinnendruck (Verlauf 504) relativ niedrig, da das Auslassventil (gestrichelter Verlauf 503) beim Start des Kurbelwinkelbereichs teilweise offen ist und das Einlassventil (Verlauf 505) offen bleibt. Bei den niedrigen Drücken tritt keine Verbrennung des während der zweiten Kraftstoffnacheinspritzung eingespritzten Kraftstoffs auf (es liegt z. B. eine verringerte Wahrscheinlichkeit dafür vor, dass sie auftritt) und der eingespritzte Kraftstoff kann über das offene Auslassventil in das Abgassystem eintreten und den DOC erreichen, um exotherme Reaktionen zur DPF-Regeneration zu erzeugen. Zum Beispiel kann der eingespritzte Kraftstoff vorzugsweise zu dem Abgassystem anstatt zu dem Ansaugsystem strömen, da der Ventilhub des Auslassventils (gestrichelter Verlauf 503) größer als der Ventilhub des Einlassventils (Verlauf 505) ist. Ferner strömt die Luftmasse (Verlauf 506) während des Starts des zweiten Kurbelwinkelbereichs 514 aus dem Zylinder heraus, bis sich das Auslassventil schließt, und die Luftmasse kann während des Ansaugtakts wieder innerhalb des Zylinders zunehmen, wenn Luft über das offene Einlassventil (Verlauf 505) in den Zylinder strömt, wenn sich der Kolben vom OT zum UT bewegt (Verlauf 502). Aufgrund der relativ hohen Temperaturen kann der Kraftstoff verdampfen und Wandbenetzung innerhalb des Zylinders verhindern und der Kraftstoff kann ausgestoßen werden, wenn sich das Auslassventil während des nachfolgenden Ausstoßtakts öffnet.
Es wird nun mit 6 fortgefahren, in der ein zweites beispielhaftes Zeitdiagramm 600 den Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkt während DPF-Regeneration aufzeigt. Insbesondere zeigt das zweite beispielhafte Zeitdiagramm 600 einen Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkt zum Verringern der Wahrscheinlichkeit, dass sich Kraftstoff, der über die Kraftstoffnacheinspritzung abgegeben wird, innerhalb des Zylinders entzündet. Zum Beispiel kann der in 5 gezeigte Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkt aufgrund der höheren Temperaturen und Drücke, die vorhanden sind, während der Kraftstoff zu dem in Bezug auf 5 beschriebenen Zeitpunkt eingespritzt wird, eine höhere Wahrscheinlichkeit dafür aufweisen, sich zu entzünden, als der Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkt, der nachstehend in Bezug auf 6 beschrieben ist. Da ähnliche Parameter in 6 genauso wie in 5 nummeriert sind, werden die Parameter nicht erneut eingeführt.
In dem in 6 gezeigten Beispiel wird das Auslassventil (gestrichelter Verlauf 503) während des gesamten Viertaktzyklus mit relativ geringem Ventilhub durch eine Dekompressionsvorrichtung offen gehalten und der erste Kraftstoffnacheinspritzzeitpunkt wird auf Grundlage der Luftmasse (Verlauf 506) bestimmt, die in den Zylinder hinein- und aus diesem herausströmt. In diesem Beispiel tritt die erste Kraftstoffnacheinspritzung bei CAD3 auf, was nahe dem Ende des ersten Kurbelwinkelbereichs 512 liegt, wie durch die Öffnung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung angegeben (Verlauf 510). Durch Starten der ersten Kraftstoffnacheinspritzung bei CAD3, nachdem die Luft über das offene Auslassventil (gestrichelter Verlauf 503) aus dem Zylinder herausgeströmt ist, kann der Kraftstoff Zeit haben, um sich mit Luft innerhalb des Zylinders zu vermischen, doch die Temperatur des Zylinders (Verlauf 508) kann nicht hoch genug sein, um zu bewirken, dass der Kraftstoff verdampft. Nahe dem UT des Ausstoßtakts strömt das Luft-Kraftstoff-Gemisch aus dem Zylinder heraus und in ein Abgassystem (z. B. den in 1 gezeigten Abgaskrümmer 148) und erreicht schließlich den DOC, um exotherme Reaktionen zur DPF-Regeneration zu erzeugen.
Die zweite Kraftstoffnacheinspritzung tritt bei CAD4 nahe dem Ende des zweiten Kurbelwinkelbereichs 514 auf. Am OT des Ansaugtakts wird das Einlassventil (Verlauf 503) geöffnet, was erlaubt, dass Luft in den Zylinder strömt, wie durch die zunehmende Luftmasse (Verlauf 506) gezeigt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (Verlauf 510) wird bei CAD4 geöffnet, wodurch die zweite Kraftstoffnacheinspritzung bereitgestellt wird, wenn die Luftmasse (Verlauf 506) in dem Zylinder zunimmt. Durch Starten der zweiten Kraftstoffnacheinspritzung bei CAD4 sind die Temperaturen in dem Zylinder (Verlauf 508) niedrig genug, damit keine Zündung des eingespritzten Kraftstoffs auftritt. Der über die zweite Kraftstoffnacheinspritzung abgegebene Kraftstoff kann aus dem Zylinder herausströmen, wenn die Luftmasse anschließend während des Verdichtungstakts durch das offene Auslassventil (Verlauf 505) abnimmt (Verlauf 506), und er kann in dem DOC oxidiert werden, um exotherme Reaktionen zur DPF-Regeneration zu produzieren.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 7 ist eine beispielhafte Zeitachse 700 für eine DPF-Regeneration während passiver Regeneration, Zylinderabschaltung und Motorbremsung gezeigt. Zum Beispiel kann das DPF das DPF 181 sein und kann der Motor der Motor 10 sein, die beide in 1 gezeigt sind. Eine Motordrehzahl ist in einem Verlauf 702 gezeigt, eine DPF-Rußbelastung ist in einem Verlauf 704 gezeigt, eine DPF-Temperatur ist in einem Verlauf 708 gezeigt, während eine potentielle DPF-Temperatur durch einen gestrichelten Verlauf 710 gezeigt ist, eine Zylinderkraftstoffzufuhrzustand ist in einem Verlauf 712 gezeigt, ein Dekompressionsmodus ist in einem Verlauf 714 gezeigt, eine Position eines VGT (z. B. des in 1 gezeigten VGT 170) ist in einem Verlauf 716 gezeigt und eine AGR-Ventilposition ist in einem Verlauf 718 gezeigt. Ferner ist ein oberer Rußschwellenwert durch eine gestrichelte Linie 706 gezeigt und ein unterer Rußschwellenwert durch eine gestrichelte Linie 707 gezeigt. Der obere Rußbelastungsschwellenwert ist ein höherer Schwellenprozentsatz des DPF, der durch Ruß bedeckt ist, über dem aktive DPF-Regeneration angefordert wird, um zum Beispiel Abgasgegendruck zu reduzieren (z. B. 45 %). Der untere Rußbelastungsschwellenwert ist ein unterer Schwellenprozentsatz des DPF, der mit Ruß bedeckt ist, unter dem aktive DPF-Regeneration ausgesetzt wird und das DPF als geleert betrachtet wird. Noch ferner ist ein DPF-Temperaturschwellenwert durch eine gestrichelte Linie 709 gezeigt, bei oder über der Ruß aus dem DPF verbrannt werden kann. Zum Beispiel kann der DPF-Temperaturschwellenwert mindestens 600 K betragen.
Für alle der Vorstehenden stellt die horizontale Achse die Zeit dar, wobei die Zeit entlang der horizontalen Achse von links nach rechts zunimmt. Die vertikale Achse stellt jeden gekennzeichneten Parameter dar. Für die Verläufe 702, 704, 708 und 710 nimmt der gekennzeichnete Parameter auf der vertikalen Achse von unten nach oben zu. Für den Verlauf 712 zeigt die vertikale Achse den Zylinderkraftstoffzufuhrzustand, der von alle nicht mit Kraftstoff versorgt bis alle mit Kraftstoff versorgt reicht. Zum Beispiel nimmt die Anzahl von mit Kraftstoff versorgtem/-n Zylinder(n) auf der vertikalen Achse nach oben zu, bis alle Zylinder mit Kraftstoff versorgt sind. Als ein weiteres Beispiel bedeutet mit Kraftstoff versorgt in diesem Beispiel, dass die Zylinder Hauptkraftstoffeinspritzungen aufnehmen, die zur Verbrennung innerhalb des Zylinders verwendet werden. Demnach nehmen die nicht mit Kraftstoff versorgten Zylinder keine Hauptkraftstoffeinspritzungen auf, aber die Zylinder können Kraftstoffnacheinspritzungen aufnehmen. Für den Verlauf 714 gibt die vertikale Achse an, ob der Dekompressionsmodus ein- oder ausgeschaltet ist. Wenn zum Beispiel der Dekompressionsmodus eingeschaltet ist, wird eine Dekompressionsvorrichtung (z. B. die Dekompressionsvorrichtung 153 aus 1) betrieben, um Dekompressionsmotorbremsung durchzuführen. Als ein weiteres Beispiel wird, wenn der Dekompressionsmodus ausgeschaltet ist, die Dekompressionsvorrichtung nicht zur Dekompressionsmotorbremsung betrieben. Für die Verläufe 716 und 718 zeigt die vertikale Achse die Position des VGT bzw. des AGR-Ventils von einer vollständig geschlossen Position („geschlossen“) bis zu einer vollständig offenen Position („offen“), wie gekennzeichnet.
Zum Zeitpunkt t0 werden alle Zylinder mit Kraftstoff versorgt und sie sind aktiv (Verlauf 712). Die DPF-Rußbelastung (Verlauf 704) ist geringer als der obere Rußbelastungsschwellenwert (gestrichelte Linie 706), was angibt, dass keine aktive DPF-Regeneration angefordert ist. Der Motor wird jedoch mit einer relativ hohen Drehzahl (Verlauf 702) und Last (nicht gezeigt) betrieben, die vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 zunimmt. Aufgrund des Betriebs bei hoher Last ist keine AGR angefordert und das AGR-Ventil ist vollständig geschlossen (Verlauf 718). Ferner ist der Dekompressionsmodus ausgeschaltet (Verlauf 714), da keine Motorbremsung gewünscht ist, und der VGT wird mit den VGT-Leitschaufeln in der vollständig offenen Position (Verlauf 716) betrieben, um ein Abwürgen des Motors aufgrund der hohen Betriebsdrehzahl zu verhindern. Aufgrund der hohen Betriebsdrehzahl und -last ist das Abgassystem relativ heiß und die Temperatur des DPF nimmt zwischen dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t1 zu (Verlauf 708), bis sie die DPF-Schwellentemperatur (gestrichelte Linie 709) zum Zeitpunkt t1 erreicht. Da die Temperatur des DPF zum Zeitpunkt t1 die DPF-Schwellentemperatur erreicht hat, beginnt die DPF-Rußbelastung (Verlauf 704) zum Zeitpunkt t1 abzunehmen. Somit findet zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 passive DPF-Regeneration statt, da die allein durch den Motorbetrieb erzeugte Wärme die Temperatur des DPF (Verlauf 708) über die DPF-Schwellentemperatur (gestrichelte Linie 709) steigert.
Vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 verstreicht eine Zeitdauer, wie durch die Unterbrechung auf der horizontalen Achse angegeben. Die Zeitdauer kann zum Beispiel einen Tag oder mehrere Tage oder einen anderen Zeitraum betragen. Vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 werden alle Zylinder mit Kraftstoff versorgt, der Dekompressionsmodus (Verlauf 714) ist ausgeschaltet, da keine Motorbremsung angefordert wird, und der VGT und das AGR-Ventil befinden sich jeweils in einer offenen Position (Verlauf 716 bzw. 718). Nachdem sich jedoch die Motordrehzahl (Verlauf 702) zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4 verringert hat, hat sich die Motorlast ebenfalls verringert und die Bedingungen für die Zylinderabschaltung sind erfüllt. Als Reaktion darauf wird zum Zeitpunkt t4 die Hälfte der Motorzylinder abgeschaltet (Verlauf 712). Da weniger Zylinder aktiv sind, nimmt die Offenheit des AGR-Ventils ab, um zu erlauben, dass weniger Abgase zu den Zylindern zurückgeführt werden. Zusätzlich wird der VGT zum Zeitpunkt t4 in eine weiter offene Position bewegt, um zu erlauben, dass mehr Luft durch die Zylinder strömt.
Zum Zeitpunkt t5 nimmt die Rußbelastung in dem DPF (Verlauf 704) über den oberen Rußbelastungsschwellenwert (gestrichelte Linie 706) hinaus zu. Demnach wird zum Zeitpunkt t5 DPF-Regeneration angefordert. Als Reaktion darauf wird das AGR-Ventil (Verlauf 718) vollständig geschlossen, um zu verhindern, dass Kraftstoff aus der Nacheinspritzung zu den Zylindern zurückgeführt wird und das Ansaugsystem verschmutzt, und somit wird nicht erlaubt, dass der Kraftstoff aus der Nacheinspritzung den DOC erreicht, um exotherme Reaktionen zum Erwärmen und Regenerieren des DPF zu erzeugen. Der VGT (Verlauf 716) bewegt sich in eine weiter geschlossene Position, wodurch der Abgasgegendruck erhöht und ein Abgasmassendurchsatz verringert wird. Ferner wird Kraftstoffnacheinspritzung innerhalb eines Schwellenzeitsteuerungsbereichs bei jeder Motorumdrehung durchgeführt, wie vorstehend in Bezug auf 2 und 4 beschrieben. Wenn die Änderungen am Motorbetrieb vorgenommen sind, nimmt die DPF-Temperatur (Verlauf 708) zu, bis die DPF-Temperatur den Temperaturschwellenwert (gestrichelte Linie 709) zur DPF-Regeneration übersteigt. Es ist zu beachten, dass der gestrichelte Verlauf 710 die potentielle Temperatur zeigt, falls die Nacheinspritzroutine (z. B. Schließen des AGR-Ventils, Steuern des Luftstroms mit dem VGT und zweimaliges Bereitstellen von Kraftstoffnacheinspritzung innerhalb eines Viertaktmotorzyklus) nicht durchgeführt würde, um die DPF-Temperatur zu erhöhen. Zum Zeitpunkt t4 bleibt die gestrichelte Linie 710 unter dem Temperaturschwellenwert, und ohne das AGR-Ventil zu schließen, den VGT zu schließen und eine Kraftstoffnacheinspritzung durchzuführen, wäre das DPF nicht dazu in der Lage, Regeneration durchzuführen, da die DPF-Temperatur unter dem Temperaturschwellenwert liegt. Zum Zeitpunkt t7 erreicht die Rußbelastung (Verlauf 704) den unteren Rußbelastungsschwellenwert (gestrichelte Linie 707).
Demnach wird das DPF zum Zeitpunkt t7 regeneriert und die Kraftstoffnacheinspritzungen werden ausgesetzt.
Erneut tritt vom Zeitpunkt t7 bis zum Zeitpunkt t8 ein Zeitraffer auf, der durch die Unterbrechung auf der horizontalen Achse angegeben ist, während dessen sich die Rußbelastung in dem DPF aufbaut. Ähnlich wie beim ersten Zeitraffer zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 können seit der DPF-Regeneration, die vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t7 aufgetreten ist, ein oder mehrere Tage verstrichen sein.
Zum Zeitpunkt t8 nimmt die Rußbelastung des DPF (Verlauf 704) über den oberen Rußbelastungsschwellenwert hinaus zu. Wenn der obere Rußbelastungsschwellenwert überstiegen ist, wird DPF-Regeneration angefordert. Alle Zylinder werden aufgrund der hohen Motorlast zum Zeitpunkt t8 (nicht gezeigt) mit Kraftstoff versorgt (Verlauf 712) und der VGT ist aufgrund der hohen Motorlast in einer teilweise offenen Position offen (Verlauf 716). Ferner kann das AGR-Ventil aufgrund des Hochlastbetriebs und zum Verhindern, dass der Kraftstoff aus der Nacheinspritzung zurückgeführt wird, geschlossen werden (Verlauf 718). Zusätzlich zu den Hauptkraftstoffeinspritzungen nehmen ein oder mehrere Zylinder zudem Nachkraftstoffeinspritzungen auf, wodurch bereits heiße Abgase erzeugt werden, die die DPF-Temperatur (Verlauf 708) auf über den Temperaturschwellenwert (gestrichelte Linie 709) erwärmen.
Zum Zeitpunkt t9 wird die DPF-Regeneration durch ein Motorbremsereignis unterbrochen. Als Reaktion auf das Motorbremsereignis werden alle Zylinder nicht mit Kraftstoff versorgt (Verlauf 712) und der Dekompressionsmodus (Verlauf 714) wird eingeschaltet. Wenn der Dekompressionsmodus eingeschaltet ist, werden die Einlass- und Auslassventile durch eine Dekompressionsvorrichtung (z. B. die in 1 gezeigte Dekompressionsvorrichtung 153) verwaltet, um dabei zu helfen, das Fahrzeug zu verlangsamen, wofür ein Beispiel innerhalb von 5 und 6 gezeigt ist. Der VGT (Verlauf 716) wird aus der teilweise offenen in die geschlossene Position bewegt. Der geschlossene VGT erleichtert Bremsung zusätzlich zu der Dekompressionsvorrichtung durch Erhöhen des Drucks in den Zylindern und reduziert zudem den Abgasmassendurchsatz. Ferner wird das AGR-Ventil als Reaktion auf das Motorbremsereignis vollständig geschlossen gehalten (Verlauf 718), während DPF-Regeneration angefordert wird, um zu verhindern, dass der Kraftstoff aus der Nacheinspritzung zurückgeführt wird.
Wenn Bremsung auftritt und die Haupteinspritzkraftstoffzufuhr in den Zylindern ausgesetzt ist, wird Kraftstoffnacheinspritzung innerhalb des Schwellenzeitsteuerungsbereichs bei jeder Motorumdrehung durchgeführt, wie vorstehend in Bezug auf 3 und 4 beschrieben. Infolgedessen bleibt die DPF-Temperatur (Verlauf 708) über der Schwellentemperatur (gestrichelte Linie 709), wodurch ermöglicht wird, dass DPF-Regeneration selbst dann fortgesetzt wird, während Verbrennung in dem Motor ausgesetzt ist. Würde die Kraftstoffnacheinspritzung nicht durchgeführt, würde die Temperatur der Abgase und folglich die DPF-Temperatur (Verlauf 708) abfallen, wie durch den gestrichelten Verlauf 710 angegeben.
Zum Zeitpunkt t10 nimmt die Rußbelastung des DPF unter den unteren Rußbelastungsschwellenwert (gestrichelte Linie 707) ab. Demnach ist die DPF-Regeneration abgeschlossen und die Nacheinspritzung wird ausgesetzt. Ferner wird das AGR-Ventil (Verlauf 718) aus einer geschlossenen Position in eine teilweise offene Position bewegt, um zu erlauben, dass Abgase zurück zu dem bremsenden Motor zurückgeführt werden. Da zum Zeitpunkt t10 noch immer Bremsung auftritt, bleibt der Dekompressionsmodus (Verlauf 714) eingeschaltet und die VGT-Position (Verlauf 716) bleibt geschlossen.
Auf diese Weise können Abgastemperaturen während aktiver DPF-Regeneration erhöht oder beibehalten werden, während Verbrennung in mindestens einem Zylinder ausgesetzt ist, wie etwa während Motorbremsung oder während einer Zylinderabschaltbedingung. Ferner kann durch Einstellen des Luftstroms durch den Motor über die Dekompressionsvorrichtung und/oder den VGT die Gesamtmenge an Nacheinspritzungskraftstoff erhöht werden, während die Nacheinspritzungsmenge pro Motorumdrehung pro Zylinder minimiert werden kann. Noch ferner können durch Einspritzen des Kraftstoffs für die Nacheinspritzungen innerhalb der zwei Zeitsteuerungsbereiche von nicht mehr als 80 Grad Kurbelwinkel, die um den OT von jedem des Verdichtungstakts und des Ausstoßtakts zentriert sind, Öl-in-Kraftstoff-Verdünnung und Bohrungsauswaschung reduziert oder vermieden werden. Infolgedessen können die Abgastemperaturen während Bedingungen erhöht oder beibehalten werden, bei denen das Auftreten eines Abgassystems ohne unerwünschte Auswirkungen auf den Zylinder auftreten kann.
Der technische Effekt des Einspritzens von Kraftstoffnacheinspritzungen innerhalb von zwei Zeitsteuerungsbereichen von nicht mehr als 80 Grad Kurbelwinkel zentriert um den OT während der Partikelfilterregeneration, während mindestens ein Zylinder des Motors nicht mit Kraftstoff versorgt wird, besteht darin, dass eine Rußbelastung des Partikelfilters verringert werden kann, während Zylinderwandbenetzung reduziert wird.
Die Offenbarung stellt zudem Unterstützung für ein Verfahren bereit, umfassend: als Reaktion auf eine Anforderung zum Erzeugen von exothermen Reaktionen in einem Abgassystem eines Motors, während Verbrennung in mindestens einem Zylinder des Motors ausgesetzt ist, Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder innerhalb eines Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt eines Verdichtungstakts des Zylinders und zudem innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt eines Ausstoßtakts des Zylinders, wobei sich der Schwellenkurbelwinkelbereich von nicht mehr als 40 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt bis nicht mehr als 40 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt erstreckt. In einem ersten Beispiel für das Verfahren umfasst das Verfahren ferner Folgendes: Einstellen eines Luftstroms durch den Motor als Reaktion auf die Anforderung zum Erzeugen der exothermen Reaktionen in dem Abgassystem des Motors. In einem zweiten Beispiel für das Verfahren, das optional das erste Beispiel beinhaltet, umfasst das Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Verdichtungstakts des Zylinders und zudem innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Ausstoßtakts des Zylinders Folgendes: Bestimmen einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge auf Grundlage des eingestellten Luftstroms durch den Motor, Bestimmen eines ersten Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Verdichtungstakts und eines zweiten Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Ausstoßtakts auf Grundlage einer gewünschten Luft-Kraftstoff-Vermischung relativ zu einer gewünschten verringerten Zündwahrscheinlichkeit und Einspritzen der bestimmten Kraftstoffmenge zu dem ersten Zeitpunkt und zu dem zweiten Zeitpunkt. In einem dritten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, umfasst das Bestimmen des ersten Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Verdichtungstakts und des zweiten Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Ausstoßtakts auf Grundlage der gewünschten Wärmeerzeugung relativ zu der gewünschten Luft-Kraftstoff-Vermischung Folgendes: Festlegen des ersten Zeitpunkts und des zweiten Zeitpunkts, sodass sie früher innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs liegen, als Reaktion darauf, dass die gewünschte Luft-Kraftstoff-Vermischung größer als die gewünschte verringerte Zündwahrscheinlichkeit ist, und Festlegen des ersten Zeitpunkts und des zweiten Zeitpunkts, sodass sie später innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs liegen, als Reaktion darauf, dass die gewünschte verringerte Zündwahrscheinlichkeit größer als die gewünschte Luft-Kraftstoff-Vermischung ist. In einem vierten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, umfasst das Einstellen des Luftstroms durch den Motor mindestens eines von Einstellen einer Leitschaufelposition einer Turbine mit variabler Geometrie auf eine weiter geschlossene Position und Einstellen einer Ansaugdrossel auf eine weiter geschlossene Position. In einem fünften Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, wird die Verbrennung in dem mindestens einen Zylinder des Motors als Reaktion auf eine Motorbremsbedingung ausgesetzt und umfasst das Einstellen des Luftstroms durch den Motor Betreiben einer Dekompressionsvorrichtung. In einem sechsten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, ist die Verbrennung in dem mindestens einen Zylinder des Motors als Reaktion auf eine Zylinderabschaltbedingung ausgesetzt und umfasst das Einstellen des Luftstroms durch den Motor Offenhalten eines Auslassventils oder eines Einlassventils jedes abgeschalteten Zylinders. In einem siebten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis sechsten Beispiels beinhaltet, erstreckt sich der Schwellenkurbelwinkelbereich von 30 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt bis 30 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt. In einem achten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis siebten Beispiels beinhaltet, erfolgt die Anforderung zum Erzeugen der exothermen Reaktionen in dem Abgassystem des Motors als Reaktion darauf, dass eine Rußbelastung eines Partikelfilters, das in dem Abgassystem des Motors positioniert ist, größer als eine Schwellenrußbelastung ist, und umfasst das Verfahren ferner vollständiges Schließen eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventils), das in einem Kanal positioniert ist, der zwischen dem Abgassystem des Motors und einem Einlass des Motors gekoppelt ist, als Reaktion auf die Anforderung zum Erzeugen der exothermen Reaktionen in dem Abgassystem des Motors.
Die Offenbarung stellt zudem Unterstützung für ein Verfahren bereit, das Folgendes umfasst: als Reaktion auf eine Anforderung zum Regenerieren eines Partikelfilters, während Verbrennung in mindestens einem Zylinder eines Motors ausgesetzt ist: Bestimmen eines ersten Zeitpunkts einer ersten Kraftstoffnacheinspritzung innerhalb eines ersten Schwellenzeitsteuerungsbereichs von nicht mehr als 80 Grad Kurbelwinkel und eines zweiten Zeitpunkts einer zweiten Kraftstoffnacheinspritzung innerhalb eines zweiten Schwellenzeitsteuerungsbereichs von nicht mehr als 80 Grad Kurbelwinkel auf Grundlage einer gewünschten Abgasbedingung, wobei sich der erste Schwellenzeitsteuerungsbereich von einem Verdichtungstakt eines Zylinders zu einem Arbeitstakt des Zylinders erstreckt und sich der zweite Schwellenzeitsteuerungsbereich von einem Ausstoßtakt des Zylinders zu einem Ansaugtakt des Zylinders erstreckt, und Abgeben der ersten Kraftstoffnacheinspritzung an den Zylinder zu dem ersten Zeitpunkt und der zweiten Kraftstoffnacheinspritzung an den Zylinder zu dem zweiten Zeitpunkt. In einem ersten Beispiel für das Verfahren umfasst das Verfahren ferner Folgendes: Einstellen einer Menge von jeder der ersten Kraftstoffnacheinspritzung und der zweiten Kraftstoffnacheinspritzung auf Grundlage eines Luftstroms durch den Motor. In einem zweiten Beispiel für das Verfahren, das optional das erste Beispiel beinhaltet, wird die Verbrennung in dem mindestens einen Zylinder des Motors als Reaktion auf eine Anforderung von Motorbremsung ausgesetzt und umfasst das Verfahren ferner Einstellen des Luftstroms durch den Motor über eine Dekompressionsvorrichtung als Reaktion auf die Anforderung von Motorbremsung. In einem dritten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, ist die Verbrennung in dem mindestens einen Zylinder des Motors als Reaktion auf eine Zylinderabschaltbedingung ausgesetzt, und wobei der Luftstrom durch den Motor über eine Turbine mit variabler Geometrie während der Zylinderabschaltbedingung eingestellt wird. In einem vierten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis dritten Beispiels beinhaltet, liegt der erste Zeitpunkt der ersten Kraftstoffnacheinspritzung früher innerhalb des ersten Schwellenzeitsteuerungsbereichs und liegt der zweite Zeitpunkt der zweiten Kraftstoffnacheinspritzung früher innerhalb des zweiten Schwellenzeitsteuerungsbereichs, wenn die gewünschte Abgasbedingung eine erhöhte Vermischung des Kraftstoffs mit Luft ist, und wobei der erste Zeitpunkt der ersten Kraftstoffnacheinspritzung später innerhalb des ersten Schwellenzeitsteuerungsbereichs liegt und der zweite Zeitpunkt der zweiten Kraftstoffnacheinspritzung später innerhalb des zweiten Schwellenzeitsteuerungsbereichs liegt, wenn die gewünschte Abgasbedingung verringerte Zündwilligkeit ist. In einem fünften Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis vierten Beispiels beinhaltet, ist der Zylinder, der die erste Kraftstoffnacheinspritzung und die zweite Kraftstoffnacheinspritzung aufnimmt, in dem mindestens einen Zylinder beinhaltet, der ausgesetzte Verbrennung aufweist. In einem sechsten Beispiel für das Verfahren, das optional eines oder mehrere oder jedes des ersten bis fünften Beispiels beinhaltet, ist der Zylinder, der die erste Kraftstoffnacheinspritzung und die zweite Kraftstoffnacheinspritzung aufnimmt, nicht in dem mindestens einen Zylinder beinhaltet, der ausgesetzte Verbrennung aufweist.
Die Offenbarung stellt zudem Unterstützung für ein System bereit, das Folgendes umfasst: einen Motor, der eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet, und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen in nichttransitorischem Speicher speichert, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einspritzen von Kraftstoff in mindestens einen der Vielzahl von Zylindern bei jeder Umdrehung des Motors während eines Schwellennacheinspritzzeitsteuerungsbereichs, der sich von nicht mehr als 40 Grad vor dem oberen Totpunkt bis nicht mehr als 40 Grad nach dem oberen Totpunkt erstreckt, während Partikelfilterregeneration während einer Motorbetriebsbedingung angefordert wird, bei der Verbrennung ausgesetzt ist. In einem ersten Beispiel für das System umfasst das System ferner Folgendes: ein Partikelfilter, das in einem Abgassystem des Motors gekoppelt ist, und wobei die Partikelfilterregeneration als Reaktion darauf angefordert wird, dass eine Rußbelastung des Partikelfilters größer als eine Schwellenrußbelastung ist. In einem zweiten Beispiel für das System, das optional das erste Beispiel beinhaltet, ist die Motorbetriebsbedingung, bei der die Verbrennung ausgesetzt ist, eine von einer Motorbremsbedingung und einer Zylinderabschaltbedingung. In einem dritten Beispiel für das System, das optional eines oder beide des ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, beinhaltet die Steuerung zum Einspritzen des Kraftstoffs in den mindestens einen der Vielzahl von Zylindern bei jeder Umdrehung des Motors während des Schwellennacheinspritzzeitsteuerungsbereichs weitere Anweisungen, die in dem nichttransitorischen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Festlegen eines Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs in den mindestens einen der Vielzahl von Zylindern bei jeder Umdrehung des Motors während des Schwellennacheinspritzzeitsteuerungsbereichs, sodass er vor dem oberen Totpunkt innerhalb des Schwellennacheinspritzzeitsteuerungsbereichs liegt, wenn eine gewünschte Menge an Wärmeproduktion zunimmt, und Festlegen des Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs, sodass er nach dem oberen Totpunkt innerhalb des Schwellennacheinspritzbereichs liegt, wenn eine gewünschte Menge an Vermischung zunimmt.
In einer anderen Darstellung umfasst ein Verfahren Folgendes: als Reaktion auf eine Anforderung von Partikelfilterregeneration, während Verbrennung in mindestens einem Zylinder eines Motors ausgesetzt ist, Bestimmen eines Zeitpunkts zum Durchführen einer Kraftstoffnacheinspritzung in dem mindestens einen Zylinder bei j eder Umdrehung des Motors auf Grundlage eines Wunschs nach erhöhter Vermischung relativ zu einem Wunsch nach verringerter Zündwilligkeit. In dem vorhergehenden Beispiel liegt zusätzlich oder optional der Zeitpunkt zum Durchführen der Kraftstoffnacheinspritzung früher innerhalb eines Schwellenkurbelwinkelbereichs, wenn der Wunsch nach erhöhter Vermischung größer als der Wunsch nach verringerter Zündwilligkeit ist. In einem oder beiden der vorhergehenden Beispiele erstreckt sich zusätzlich oder optional der Schwellenkurbelwinkelbereich von nicht mehr als 40 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt bis nicht mehr als 40 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele erstreckt sich zusätzlich oder optional der Schwellenkurbelwinkelbereich von 30 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt bis 30 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele liegt zusätzlich oder optional der Zeitpunkt zum Durchführen der Kraftstoffnacheinspritzung vor dem oberen Totpunkt, wenn der Wunsch nach erhöhter Vermischung größer als der Wunsch nach verringerter Zündwilligkeit ist, und nach dem oberen Totpunkt, wenn der Wunsch nach verringerter Zündwilligkeit größer als der Wunsch nach erhöhter Vermischung ist. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner Offenhalten eines Ventils des mindestens einen Zylinders während jeder gesamten Umdrehung des Motors als Reaktion auf die Anforderung von Partikelfilterregeneration, während Verbrennung in dem mindestens einen Zylinder ausgesetzt ist. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional das Ventil als Reaktion darauf, dass der Wunsch nach erhöhter Vermischung größer als der Wunsch nach verringerter Zündwilligkeit ist, ein Einlassventil. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional das Ventil als Reaktion darauf, dass der Wunsch nach verringerter Zündwilligkeit größer als der Wunsch nach erhöhter Vermischung ist, ein Auslassventil. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner Begrenzen einer Strömung durch eine Abgasturbine als Reaktion auf die Anforderung von Partikelfilterregeneration, während Verbrennung in dem mindestens einen Zylinder ausgesetzt ist. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner vollständiges Schließen eines Abgasrückführungsventils als Reaktion auf die Anforderung von Partikelfilterregeneration, während Verbrennung in dem mindestens einen Zylinder ausgesetzt ist.
Es ist anzumerken, 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 in nichttransitorischem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware ausgeführt werden. 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 Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der konkreten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nichttransitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einzuprogrammieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V6-, 14-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Darüber hinaus sollen die Ausdrücke „erste“, „zweite“, „dritte“ und dergleichen, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, keine Reihenfolge, Position, Menge oder Bedeutung bezeichnen, sondern sie werden lediglich als Bezeichnungen zum Unterscheiden eines Elements von einem anderen verwendet. 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.
Wie in dieser Schrift verwendet, ist der Ausdruck „etwa“ als plus oder minus fünf Prozent des jeweiligen Bereichs aufgefasst, es sei denn, es wird etwas anderes vorgegeben.
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 einschließen 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 6666020 B2 [0005]

Claims

Verfahren, umfassend: als Reaktion auf eine Anforderung zum Erzeugen von exothermen Reaktionen in einem Abgassystem eines Motors, während Verbrennung in mindestens einem Zylinder des Motors ausgesetzt ist, Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder innerhalb eines Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt eines Verdichtungstakts des Zylinders und zudem innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt eines Ausstoßtakts des Zylinders, wobei sich der Schwellenkurbelwinkelbereich von nicht mehr als 40 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt bis nicht mehr als 40 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Einstellen eines Luftstroms durch den Motor als Reaktion auf die Anforderung zum Erzeugen der exothermen Reaktionen in dem Abgassystem des Motors.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Verdichtungstakts des Zylinders und zudem innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Ausstoßtakts des Zylinders Folgendes umfasst: Bestimmen einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge auf Grundlage des eingestellten Luftstroms durch den Motor; Bestimmen eines ersten Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Verdichtungstakts und eines zweiten Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Ausstoßtakts auf Grundlage einer gewünschten Luft-Kraftstoff-Vermischung relativ zu einer gewünschten verringerten Zündwahrscheinlichkeit; und Einspritzen der bestimmten Kraftstoffmenge zu dem ersten Zeitpunkt und zu dem zweiten Zeitpunkt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bestimmen des ersten Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Verdichtungstakts und des zweiten Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Ausstoßtakts auf Grundlage der gewünschten Luft-Kraftstoff-Vermischung relativ zu der gewünschten verringerten Zündwahrscheinlichkeit Folgendes umfasst: Festlegen des ersten Zeitpunkts und des zweiten Zeitpunkts, sodass sie früher innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs liegen, als Reaktion darauf, dass die gewünschte Luft-Kraftstoff-Vermischung größer als die gewünschte verringerte Zündwahrscheinlichkeit ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Bestimmen des ersten Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Verdichtungstakts und des zweiten Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs um den oberen Totpunkt des Ausstoßtakts auf Grundlage der gewünschten Luft-Kraftstoff-Vermischung relativ zu der gewünschten verringerten Zündwahrscheinlichkeit ferner Folgendes umfasst: Festlegen des ersten Zeitpunkts und des zweiten Zeitpunkts, sodass sie später innerhalb des Schwellenkurbelwinkelbereichs liegen, als Reaktion darauf, dass die gewünschte verringerte Zündwahrscheinlichkeit größer als die gewünschte Luft-Kraftstoff-Vermischung ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einstellen des Luftstroms durch den Motor mindestens eines von Einstellen einer Leitschaufelposition einer Turbine mit variabler Geometrie auf eine weiter geschlossene Position und Einstellen einer Ansaugdrossel auf eine weiter geschlossene Position umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Verbrennung in dem mindestens einen Zylinder des Motors als Reaktion auf eine Motorbremsbedingung ausgesetzt ist und das Einstellen des Luftstroms durch den Motor Betreiben einer Dekompressionsvorrichtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Verbrennung in dem mindestens einen Zylinder des Motors als Reaktion auf eine Zylinderabschaltbedingung ausgesetzt ist und das Einstellen des Luftstroms durch den Motor Offenhalten eines Auslassventils oder eines Einlassventils jedes abgeschalteten Zylinders umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich der Schwellenkurbelwinkelbereich von 30 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt bis 30 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anforderung zum Erzeugen der exothermen Reaktionen in dem Abgassystem des Motors als Reaktion darauf erfolgt, dass eine Rußbelastung eines Partikelfilters, das in dem Abgassystem des Motors positioniert ist, größer als eine Schwellenrußbelastung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend vollständiges Schließen eines Abgasrückführungsventils (AGR-Ventils), das in einem Kanal positioniert ist, der zwischen dem Abgassystem des Motors und einem Einlass des Motors gekoppelt ist, als Reaktion auf die Anforderung zum Erzeugen der exothermen Reaktionen in dem Abgassystem des Motors.
System, umfassend: einen Motor, der eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet; und eine Steuerung, die ausführbare Anweisungen in nichttransitorischem Speicher speichert, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Einspritzen von Kraftstoff in mindestens einen der Vielzahl von Zylindern bei jeder Umdrehung des Motors während eines Schwellennacheinspritzzeitsteuerungsbereichs, der sich von nicht mehr als 40 Grad vor dem oberen Totpunkt bis nicht mehr als 40 Grad nach dem oberen Totpunkt erstreckt, während Partikelfilterregeneration während einer Motorbetriebsbedingung angefordert wird, bei der Verbrennung ausgesetzt ist.
System nach Anspruch 12, ferner umfassend ein Partikelfilter, das in einem Abgassystem des Motors gekoppelt ist, und wobei die Partikelfilterregeneration als Reaktion darauf angefordert wird, dass eine Rußbelastung des Partikelfilters größer als eine Schwellenrußbelastung ist.
System nach Anspruch 12, wobei die Motorbetriebsbedingung, bei der die Verbrennung ausgesetzt ist, eine von einer Motorbremsbedingung und einer Zylinderabschaltbedingung ist.
System nach Anspruch 12, wobei die Steuerung zum Einspritzen des Kraftstoffs in den mindestens einen der Vielzahl von Zylindern bei jeder Umdrehung des Motors während des Schwellennacheinspritzzeitsteuerungsbereichs weitere Anweisungen beinhaltet, die in dem nichttransitorischen Speicher gespeichert sind und bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Festlegen eines Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs in den mindestens einen der Vielzahl von Zylindern bei jeder Umdrehung des Motors während des Schwellennacheinspritzzeitsteuerungsbereichs, sodass er vor dem oberen Totpunkt innerhalb des Schwellennacheinspritzzeitsteuerungsbereichs liegt, wenn eine gewünschte Menge an Wärmeproduktion zunimmt; und Festlegen des Zeitpunkts zum Einspritzen des Kraftstoffs, sodass er nach dem oberen Totpunkt innerhalb des Schwellennacheinspritzbereichs liegt, wenn eine gewünschte Menge an Vermischung zunimmt.