DE112007003628T5

DE112007003628T5 - Steuern eines Motorbetriebs während einer Regeneration eines Dieselpartikelfilters zur Vermeidung eines unkontrollierbaren Durchgehens

Info

Publication number: DE112007003628T5
Application number: DE112007003628T
Authority: DE
Inventors: Paul Chicago Berke
Original assignee: International Engine Intellectual Property Co LLC
Current assignee: International Engine Intellectual Property Co LLC
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2010-07-22
Also published as: WO2009025657A1

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Betriebs eines Dieselmotors während einer gesteuerten Regeneration eines Dieselpartikelfilters in einem Motorabgassystem, wobei das Verfahren beinhaltet:
Verarbeiten bestimmter Daten, die auf einen Motor- und Dieselpartikelfilterbetrieb bezogen sind, und, wenn die Verarbeitung feststellt, dass dem Motor der Befehl erteilt worden ist, bei einer niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, die im Voraus für einen Betrieb mit niedriger Leerlaufdrehzahl als geeignet bestimmt worden ist, wenn keine Dieselpartikelfilter-Regeneration vorliegt, jedoch bei Vorliegen einer gesteuerten Dieselpartikelfilter-Regeneration für einen Betrieb mit niedriger Leerlaufdrehzahl als ungeeignet bestimmt worden ist, und zwar aufgrund des Risikos, dass bewirkt wird, dass eine gegenwärtig ablaufende Regeneration des Dieselpartikelfilters unkontrollierbar wird, Erteilen eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, die hoch genug ist, um das Risiko, dass die Dieselpartikelfilter-Regeneration unkontrollierbar wird, während der Motor im Leerlauf läuft, im Wesentlichen zu eliminieren.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Emissionssteuerungssysteme für Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, die bestimmte Abgasbehandlungsvorrichtungen zum Behandeln von Abgasen aufweisen, die durch deren Abgassysteme strömen. Die Erfindung betrifft insbesondere auch ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Motorbetriebs auf eine Art und Weise, die verhindert, dass eine gegenwärtig ablaufende, kontrollierte bzw. gesteuerte Regeneration eines Dieselpartikelfilters (DPF) unkontrollierbar wird bzw. nicht mehr gesteuert werden kann, wenn der Motor auf eine niedrige Leerlaufdrehzahl verlangsamt bzw. abgebremst wird.
Hintergrund der Erfindung
Ein bekanntes System zum Behandeln von Abgas, das durch ein Abgassystem eines Dieselmotors strömt, weist einen Dieseloxidationskatalysator (DOK) auf, der einem Dieselpartikelfilter (DPF) zugeordnet ist. Die Kombination aus diesen beiden Abgasbehandlungsvorrichtungen begünstigt chemische Reaktionen im Abgas und behält Dieselpartikel (DPM) ein, während Abgas aus dem Motor durch das Abgassystem strömt, um dadurch zu verhindern, dass beträchtliche Mengen an Schadstoff, wie z. B. Kohlenwasserstoff, Kohlenmonoxid, Ruß, SOF bzw. eine lösliche organische Fraktion des Katalysators und Asche, in die Atmosphäre gelangen.
Bei bestimmten DPFs wird ein katalysiertes Keramiksubstrat zum Einbehalten bestimmter Bestandteile im DPM verwendet. Ein derartiges Substrat besitzt gegenüber konkurrierenden Materialien erhebliche Vorteile in Bezug auf Kosten, Materialeigenschaften und die Verfügbarkeit im Handel bzw. Lieferbarkeit. In seiner gegenwärtigen Form weist dieses Substrat jedoch gegenüber thermisch induzierten Beanspruchungen eine geringere Dauerhaftigkeit auf als andere konkurrierende DPF-Substratmaterialien.
Hersteller von dieselmotorbetriebenen Großfahrzeugen werden sowohl von der Regierung als auch dem Verbraucher mit Forderungen konfrontiert, die in manchen Fällen augenscheinlich in Konflikt zueinander stehen. Einerseits wird mittels bestimmter staatlicher Verordnungen die Einhaltung von Abgasemissionsnormmen verlangt, denen aber nur durch Mehrkosten für den Verbraucher entsprochen werden kann. Andererseits möchten Verbraucher beim Kauf eines Neufahrzeugs ein solches erwerben, das sparsam im Verbrauch ist.
Ein DPF mit einem katalysierten Keramiksubstrat könnte beiden Forderungen nachkommen, jedoch unter der Voraussetzung, dass seine Nutzungsdauer mindestens den Ablauf des geltenden Garantiezeitraums überdauert.
Es hat sich daher herausgestellt, dass die vorzeitige Alterung des katalysierten Keramiksubstrats, die zu einem frühzeitigen Versagen des DPF führt, für Hersteller von DPFs ein Hindernis darstellt, die Vorzüge einer das katalysierte Keramiksubstrat verwendenden Technologie erfolgreich vermarkten zu können. Das vorzeitige Versagen eines DPF, bei dem ein katalysiertes Keramiksubstrat verwendet wird, kann zu Garantieansprüche führen, die durch den Hersteller befriedigt werden müssen. Für einen Hersteller ist der möglicherweise hohe Garantiekostenaufwand durch defekte Dieselpartikelfilter inakzeptabel, und somit wird sich der Hersteller anderen, wenn auch zunächst kostspieligeren Alternativen zuwenden.
Folglich wird es als wünschenswert erachtet, eine Lösung zur Verringerung des Risikos des frühzeitigen Versagens bzw. Defekts eines DPFs, bei dem ein katalysiertes Keramiksubstrat zum Einsatz gelangt, zu entwickeln, so dass der Verbraucher von den Vorteilen eines kosteneffizienten DPFs profitieren kann, während für den Hersteller sichergestellt ist, dass durch diesen DPF die geltenden staatlichen Verordnungen eingehalten werden, ohne ein unangemessen hohes Risiko in Bezug auf den Garantiekostenaufwand eingehen zu müssen.
Dementsprechend dürften ein System und ein Verfahren, die eine derartige Lösung ermöglichen, kommerziell großen Zuspruch finden.
Kurzfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein solches System und Verfahren.
Während einer gesteuerten Regeneration können auf unterschiedliche Art und Weise Bedingungen entstehen, die eine ungesteuerte Regeneration (ein unkontrollierbares Durchgehen derselben) hervorrufen. Vor dem Bekanntwerden der vorliegenden Erfindung war eine Schutzstrategie in ein Motorsteuerungssystem eingebaut worden, um einem ungewollten unkontrollierbaren Durchgehen des Regenerationsvorgangs vorzubeugen. Die vorliegende Erfindung basiert auf einer Entdeckung, dass „Drop-to-Idle”-Ereignisse bzw. Ereignisse, bei denen der Motor auf Leerlauf umgeschaltet wird und die sich in einem dieselmotorbetriebenen Kraftfahrzeug während einer gesteuerten bzw. kontrollierten Regeneration eines DPF mit einem katalysierten Keramiksubstrat ereignen, während sich der Motor in Betrieb befindet, ebenfalls zu einer potenziell schädigenden ungesteuerten oder unkontrollierbaren Regeneration führen können.
Wenn ein Lkw z. B. an einer Ampel anhält und die Motordrehzahl auf eine niedrige Leerlaufdrehzahl abfällt, wird der Abgasstrom durch das den DPF enthaltenden Abgassystem erheblich abnehmen und die Sauerstoffkonzentration innerhalb des DPF ansteigen. Weil durch die laufende Regeneration die Substrattemperatur bereits auf die Temperatur erhöht worden ist, die notwendig ist, um den einbehaltenden Ruß zu verbrennen, kann durch die Kombination aus abnehmender Strömungsrate und ansteigender Sauerstoffkonzentration eine sich selbst unterhaltende (unkontrollierte bzw. ungesteuerte) Reaktion in Gang gebracht werden, die die Substrattemperatur sogar noch stärker erhöht.
Ein derart hoher Temperaturschock führt zu verstärkten Spannungen in den im Inneren verbauten Materialien. Selbst ein einziges „Drop-to-Idle”-Ereignis bzw. Ereignis, bei dem der Motor auf Leerlauf umgeschaltet wird, kann einen thermischen Schock herbeiführen, der Risse im Substrat verursacht. Das wiederholte Auftreten solcher Schocks hat eine kumulative Wirkung, die schließlich zu einer noch stärkeren Rissbildung des Materials und einem daraus resultierenden DPF-Defekt führen kann, weil ein DPF seine Rußeinbehaltungseffektivität bei fortwährender Ausbreitung von Rissen zunehmend verlieren wird. Durch das Versagen eines DPF vor Ablauf des geltenden Garantiezeitraums ist der Hersteller für die Zahlung der Garantiekosten verantwortlich.
Bekannte Regenerationsteuerungsstrategien befassen sich mit Fragen bezüglich der Temperatur und Rußbelastung des DPF, doch soweit sich der Erfinder dessen bewusst ist, befassen sich diese Strategien nicht mit der Möglichkeit eines unkontrollierbaren Durchgehens des Regenerationsvorgangs, das durch ein „Dropt-to-Idle”-Ereignis bzw. Ereignis, bei denen der Motor auf Leerlauf umgeschaltet wird, hervorgerufen wird und während einer gesteuerten Regeneration stattfindet.
Die vorliegende Erfindung schafft eine beständigere Strategie, da diese ein Motorbetriebsveränderungs-Schutzmerkmal umfasst, das sich mit dem Problem der Möglichkeit eines unkontrollierbaren Durchgehens eines Regenerationsvorgangs aufgrund des Auftretens eines „Drop-to-Idle”-Ereignisses, während eine gesteuerte Regeneration abläuft, befasst.
Besonders vorteilhaft ist eine Nachbehandlungsstrategie, die eine Software-Lösung vorsieht, um ein unkontrollierbares Durchgehen eines Regenerationsvorgangs infolge eines „Drop-to-Idle”-Ereignisses zu verhindern, weil dabei die Notwendigkeit einer zusätzlichen Hardware, mit Ausnahme der möglicherweise notwendigen Rechenkapazität für die Handhabung einer zusätzlichen Software, umgangen wird.
Die Erfindung beinhaltet kurzum, dass die Nachbehandlungssteuerungsstrategie Grund-Motorbetriebs-Sollwerte zugunsten anderer Sollwerte aufhebt bzw. außer Kraft setzt, die speziell für den Zweck kalibriert worden sind, um den DPF zu schützen, wenn ein „Drop-to-Idle”-Ereignis auftritt, während eine gesteuerte Regeneration abläuft. Durch die Erfassung eines „Drop-to-Idle”-Ereignisses werden die Sollwerte für bestimmte Parameter in der Steuerungsstrategie verändert, was sich auf den Motorbetrieb auswirkt. Die Leerlaufdrehzahl des Motors wird auf die Drehzahl erhöht, die einem speziellen vordefinierten Sollwert für den Zweck der Erhöhung der Luftströmung durch den DPF entspricht. Weitere Parameter, deren Sollwerte verändert werden können, sind: der Haupt-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, die AGR-Ventilposition, die Position der Turboladerschaufel (EVRT bzw. electronic variable response turbocharger), Position der Ansaugdrosselklappe, die Nacheinspritzungs-Kraftstoffmenge und der Nacheinspritzungs-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt.
Die relevanten Abgastemperaturen und Motorinformationen werden unter Verwendung vorhandener Sensoren erfasst. Wenn die während der Regeneration vorliegenden Abgastemperaturwerte vorliegen und nicht mehr als eine ziemlich kleine Rußmenge verbrannt worden ist, während eine gesteuerte Regeneration abläuft, wird durch die erfindungsgemäße Strategie ein „Ready-to-Protect”-Modus bzw. ein Schutzbereitschaftsmodus aktiviert, in dem ein entsprechendes Flag gesetzt wird. Während das Flag gesetzt ist, wird durch die Erfassung eines „Drop-to-Idle”-Ereignisses, z. B. eines Befehls zum Betreiben des Motors bei einer niedrigen Leerlaufdrehzahl, bewirkt, dass spezielle Sollwerte durch solche ersetzt werden, die ansonsten während der gesteuerten Regeneration verwendet werden würden. Die speziellen Sollwerte werden solange verwendet, bis der sogenannte „Schutzmodus” beendet ist.
Der Schutzmodus wird solange ausgeführt, bis die Einlass- und/oder Auslasstemperaturen des DPFs einen sicheren Schwellwert unterschritten habe, oder eine maximale Zeitspanne abgelaufen ist. Während dieses Schutzmodus kann der Fahrer das Fahrzeug ganz normal betreiben.
Ein allgemeiner Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Betriebs eines Dieselmotors während einer gesteuerten Regeneration eines Dieselpartikelfilters in einem Motorabgassystem. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Verarbeitens bestimmter auf den Motor- und Dieselpartikelfilterbetrieb bezogener Daten und, wenn die Verarbeitung feststellt, dass an den Motor der Befehl erteilt worden ist, bei einer niedrigen Leerlaufdrehzahl zu laufen, die im voraus für einen Betrieb bei niedriger Leerlaufdrehzahl, wenn keine Dieselpartikelfilter-Regeneration vorliegt, als geeignet bestimmt worden ist, jedoch bei Vorliegen einer gesteuerten Dieselpartikelfilter-Regeneration für einen Betrieb bei niedriger Leerlaufdrehzahl als ungeeignet bestimmt worden ist, und zwar aufgrund des Risikos, dass bewirkt wird, dass eine gegenwärtig ablaufende Regeneration des Dieselpartikelfilters unkontrollierbar wird, den Schritt des Befehlens, dass der Motor bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf laufen soll, die hoch genug ist, um das Risiko, dass die Dieselpartikelfilter-Regeneration unkontrollierbar wird, während sich der Motor im Leerlaufbetrieb befindet, im Wesentlichen aufzuheben.
Ein weiterer allgemeiner Aspekt betrifft einen Motor, bei dem das soeben beschriebene Verfahren verwendet wird.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Kraftfahrzeug, das zum Beschleunigen des Fahrzeugs, wenn ein Fahrer ein Fahrpedal betätigt, einen Dieselmotor aufweist sowie ein Abgassystem mit einem Dieselpartikelfilter, der Partikel in den Motorabgasen, die durch das Abgassystem strömen, einbehält und der gelegentlich regeneriert wird, und ein Steuerungssystem, das einen Prozessor zum Verarbeiten bestimmter Daten zum Steuern des Motor- und Dieselpartikelfilterbetriebs aufweist.
In Reaktion auf das Loslassen des Fahrpedals bewirkt das Steuerungssystem, dass der Motor bei einer niedrigeren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf läuft, die im voraus für einen Leerlaufbetrieb bei niedriger Drehzahl, wenn der Dieselpartikelfilter nicht regeneriert wird, als geeignet bestimmt worden ist, jedoch als ungeeignet bestimmt worden ist, wenn der Dieselpartikelfilter regeneriert wird, und zwar aufgrund des Risikos, dass eine gegenwärtig ablaufende Regeneration unkontrollierbar wird, und bewirkt, wenn der Dieselpartikelfilter regeneriert wird, dass der Motor bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf läuft, die um so viel höher ist als die niedrigere niedrige Leerlaufdrehzahl, dass das Risiko, dass eine fortgesetzte Diesel partikelfilter-Regeneration unkontrollierbar wird, während der Motor im Leerlauf läuft, im Wesentlichen aufgehoben wird.
Die Erfindung wird zusammen mit weiteren Merkmalen und Vorteilen der Erfindung in der nachstehenden Offenbarung einer derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung näher erläutert, welche derzeit als beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung betrachtet wird. Diese Beschreibung beinhaltet eine Zeichnung, die nachstehend kurz erläutert wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist ein schematisches Grunddiagramm von Bereichen eines Dieselmotors, die für die vorliegende Erfindung von Bedeutung sind.
2 ein allgemeines Softwarestrategiediagramm, das die vorliegende Erfindung verkörpert.
3 ist eine erste Ausführungsform, die die Strategie von 2 ausführlicher darstellt.
4 ist eine zweite Ausführungsform, die die Strategie von 2 ausführlicher darstellt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt einen Dieselmotor 10 mit einem Einlasssystem 12, das zu einem Motorblock 14 führt, der Zylinder enthält, in die der Dieselkraftstoff durch ein Kraftstoffzuführsystem eingespritzt wird und aus denen ein Abgassystem 16 die Abgase abführt. Das Abgassystem 16 enthält eine oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, von denen eine ein Dieselpartikelfilter (DPF) 18 ist, der ein katalysiertes Keramiksubstrat zum Einbehalten von Dieselpartikeln aufweist.
Wenn der Motor 10 arbeitet, um ein Kraftfahrzeug, wie z. B. einen großen Lkw, anzutreiben, tritt Abgas aus den Motorverbrennungsräumen aus und in das Abgassystem 16 ein und gelangt durch den DPF 18, bevor es schließlich in die Umgebung abgeführt wird.
Den Nachbehandlungsvorrichtungen sind verschiedene Sensoren zugeordnet. Einer von ihnen, der für die hierin erläuterten spezifischen Ausführungsformen von Bedeutung ist, ist ein DPF-Einlasstemperatursensor 20, der dafür vorgesehen ist, die Temperatur am Einlass des DPF 18 zu messen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem Motorsteuerungssystem 12 realisiert, das verschiedene Daten von verschiedenen Quellen einschließlich des Sensors 20 verarbeitet, um bestimmte Aspekte des Motorbetriebs zu steuern, und zwar typischerweise durch wiederholtes Ausführen von programmierten Algorithmen während des Motorbetriebs.
Ein solcher Algorithmus 24 in 2 ist Teil der Grundstrategie für die gesteuerte bzw. kontrollierte Regeneration des DPF 18. Diese Grundstrategie initiiert eine gesteuerte Regeneration, wenn die vorherrschenden Bedingungen für die gesteuerte Regeneration geeignet sind und unter der Voraussetzung, dass eine Regeneration des DPF 18 ersichtlich notwendig ist. Die Regeneration kann initiiert bzw. eingeleitet und fortgesetzt werden, wenn sich das Fahrzeug im Fahrbetrieb befindet, wie in bestimmten im Namen derselben Anmelderin eingereichten Anmeldungen des Stands der Technik erläutert wird.
Ein Abschnitt des Algorithmus 24 beinhaltet die Fähigkeit, einen Schutzmodus für den DPF zu initiieren bzw. einzuleiten. Vor der Bekanntwerdung der vorliegenden Erfindung war bei einem derartigen Schutzmodus ein Schutz bezüglich eines „Drop-to-Idle”-Ereignisses während der Regeneration eines DPF nicht in Erwägung gezogen.
Wenn das Fahrzeug verlangsamt bzw. abgebremst wird, während eine gesteuerte Regeneration abläuft, sind die sich verändernden und dann vorherrschenden Bedingungen aufgrund dieser Verlangsamung bzw. Abbremsung des Fahrzeugs für die Fortsetzung der Regeneration nicht geeignet. Wie vorstehend erläutert worden ist, fällt die Motordrehzahl auf eine niedrige Leerlaufdrehzahl ab, wenn das Fahrzeug anhält, und der Motor setzt den Betrieb bei einer niedrigen Leerlaufdrehzahl fort, so z. B. wenn das Fahrzeug vor einer Ampel anhält. Folglich wird die Abgasströmung durch das Abgassystem einschließlich des DPF erheblich abnehmen und die Sauerstoffkonzentration innerhalb des DPF zunehmen. Weil die interne DPF-Temperatur bereits bei oder über der Temperatur liegt, die zum Verbrennen des einbehaltenen Rußes notwendig ist, kann die Kombination der abnehmenden Strömungsrate und der zunehmenden Sauerstoffkonzentration ein unkontrollierbares Durchgehen der Regeneration bewirken, und ein wiederholtes unkontrollierbares Durchgehen der Regeneration kann zu einer vorzeitigen Alterung des Partikeleinbehaltungsmediums führen, bei dem es sich in diesem Fall um eine katalysierte Keramik handelt.
Wenn ein Fahrzeug aufgrund dessen, dass der Fahrer das Fahrpedal loslässt, beginnt langsamer zu werden, gibt das Steuerungssystem 22 eine sogenannte „Drop-to-Idle”-Anforderung bzw. eine Anforderung, dass der Betrieb auf einen Leerlaufbetrieb umgeschaltet wird, aus. Eine derartige Anforderung befiehlt dem Motor, bei einer definierten niedrigen Leerlaufdrehzahl zu laufen. Bei dieser niedrigen Leerlaufdrehzahl handelt es sich um einen programmierten Parameter, der als ein Daten-Sollwert in dem Steuerungssystem betrachtet werden kann, der die Drehzahl darstellt, bei der der Motor im Leerlauf laufen sollte, wenn die Motorlast im Wesentlichen null beträgt. Ein fortgesetzter Leerlauf bei diesem niedrigen Leerlaufdrehzahl-Sollwert kann jedoch bewirken, dass eine gegenwärtig ablaufende DPF-Regeneration unkontrollierbar wird.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung bereit, um in dieser Situation ein unkontrollierbares Durchgehen eines Regenerationsvorgangs zu vermeiden, indem Grund-Motorbetriebs-Sollwerte zugunsten anderer Sollwerte aufgehoben bzw. außer Kraft gesetzt werden, die speziell für den Zweck kalibriert worden sind, den DPF zu schützen. Wird ein „Drop-to-Idle”-Befehl bzw. ein Befehl zum Umschalten in den Leerlaufbetrieb erfasst, wird durch die Erfindung eine Ersetzung durch diese anderen Sollwerte in der Steuerungsstrategie ausgelöst.
Folglich werden die als Ersatz herangezogenen Sollwerte durch die Steuerungsstrategie im Hinblick auf eine höhere niedrige Leerlaufdrehzahl verarbeitet, die als Ersatz für die vordefinierte niedrige Leerlaufdrehzahl herangezogen worden ist, die als geeignete Leerlaufdrehzahl erachtet wird, wenn kein Regenerationsvorgang abläuft. Durch die erhöhte niedrige Leerlaufdrehzahl steigt die Luftströmung durch den DPF 18 an.
Durch die als Ersatz herangezogenen Sollwerte können auch andere Parameter aufgehoben bzw. außer Kraft gesetzt werden. Diese sind: der Haupt-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, die AGR-Ventilposition, die Position der Turboladerschaufel (EVRT bzw. electronic variable response turbcharger), die Position der Ansaugdrosselklappe, die Nacheinspritzungs-Kraftstoffmenge und der Nacheinspritzungs-Kraftstoffeinspritzzeitpunkt.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird in 3 unter Bezugnahme auf ein Zustandsdiagramm 26 offenbart. Wenn kein Schutzbedarf besteht (Bezugszeichen 28), ist der Zustand eines Parameters „Protektion” bzw. „prot” „0”, und ein Zeitgeber „timer” ist auf „0” zurückgesetzt und befindet sich nicht im Zählbetrieb. Bei der durch einen Prozessor im Steuerungssystem 22 ausgeführten Verarbeitung wird der Datenwert eines Parameters „Ruß-Belastung” bzw. „soot_load” verarbeitet, der die Menge des in dem DPF 18 einbehaltenen Rußes anzeigt. Der Datenwert für „soot_load” wird auf eine beliebige zweckmäßige Art und Weise erhalten.
Solange der Datenwert für „soot_load” kleiner oder gleich dem Datenwert für einen Parameter „Minimale-Ruß-Protektion” bzw. „min_soot_prot” ist, verbleibt „prot” bei „0”. Wenn der Datenwert für „soot_load” den Datenwert für „min_soot_prot” überschreitet, wird das Steuerungssystem in einen „Ready-to-Protect”-Modus bzw.
Schutzbereitschaftsmodus versetzt (Bezugszeichen 30), der durch das Setzen eines Flag im Prozessor angezeigt wird. In diesem Modus wird der „protect mode” bzw. Schutzmodus durch ein „Drop-to-Idle”-Event ausgelöst, vorausgesetzt, dass noch eine weitere Bedingung erfüllt wird.
Diese andere Bedingung beinhaltet die Temperatur des Abgases, das in den DPF-Einlass eintritt, wobei die Bedingung durch den Datenwert für einen Parameter „DPF_in_T” erfüllt wird, der größer ist als eine minimale Temperatur „min_T_prot”. Wenn somit sowohl die DPF-Rußbelastung eine minimale Belastung überschreitet, die durch „min_soot_prot” definiert ist, und die DPF-Einlasstemperatur eine minimale Temperatur „min_T_prot” überschreitet, wird „protect mode” durch das „Drop-to-Idle”-Ereignis ausgelöst, wodurch bewirkt wird, dass „prot” den Wert „1” einnimmt und der Zeitgeber „timer” zu laufen beginnt (Bezugszeichen 32).
Wenn „prot” auf „1” gesetzt ist, werden die entsprechenden Parameter in der Steuerungsstrategie durch die als Ersatz herangezogenen Sollwert-Parameter ersetzt, von denen einer für eine niedrige Leerlaufdrehzahl steht. Der Fahrer wird dabei immer noch in der Lage sein, den Fahrbetrieb des Fahrzeug während dieses Schutzmodus normal fortzusetzen.
Der Schutz bleibt grundsätzlich bestehen, wird aber unwirksam, wenn einer der folgenden Umstände eintritt: a) Der Zeigeber „timer” unterbricht den Zählbetrieb nach einer definierten maximalen Zeitspanne, b) die Verarbeitung der Daten aus dem Sensor 20 zeigt eine Temperatur für das Abgas an, das in den DPF 18 eintritt, die geringer ist als min_T_prot, nachdem der Zeitgeber „timer” für eine definierte minimale Zeitspanne „min_time” den Zählbetrieb unterbrochen hat, und c) dem Motor wird befohlen, aus einem niedrigen Drehzahlbereich heraus zu beschleunigen, d. h. unter Last zu fahren.
Das Zustandsdiagramm 30 ist im Steuerungssystemprozessor durch einen Algorithmus realisiert, der in 2 eine „Drop-to-Idle”-Schutzstrategie 34 darstellt. Wenn „prot” auf „1” gesetzt ist, wird durch eine logische ODER-Funktion 36 die Verwendung der als Ersatz herangezogenen Sollwerte ausgelöst (Bezugszeichen 38). Ein Flag 40 wird darüber hinaus gesetzt, um anzuzeigen, dass der Schutzzustand wirksam ist. Durch Verwendung der ODER-Funktion 36 kann der Schutzzustand entweder durch die existierende Strategie, der keinen „Drop-to-Idle”-Schutz beinhaltet oder durch die neue „Drop-to-Idle”-Schutzstrategie aktiviert werden.
4 offenbart ein modifiziertes Zustandsdiagramm 30', das sich vom Diagramm 30 darin unterscheidet, dass bezüglich der Rußbelastung eine gewisse Hysterese beim Aktivieren und Deaktivieren des Schutzmodus in Betracht gezogen wird.
Obgleich eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung hierin veranschaulicht und beschrieben worden ist und beabsichtigt ist, den Einsatz bzw. die Verwendung einer katalysierten Keramik als ein Substratmaterial in einem DPF zu fördern, wird darauf hingewiesen, dass die Prinzipien der Erfindung auf alle Ausführungsformen anwendbar sind, die in den Schutzbereich der nachstehend angehängten Ansprüche fallen. Ein Beispiel für eine derartige katalysierte Keramik wird unter dem Markennamen Corning DuraTrap^® RC vertrieben.
Zusammenfassung
Steuern eines Motorbetriebs während einer Regeneration eines Dieselpartikelfilters zur Vermeidung eines unkontrollierbaren Durchgehens
Ein Kraftfahrzeug-Dieselmotor (10) weist ein Abgassystem (10) mit einem Dieselpartikelfilter (18) auf, der Partikel in durch das Abgassystem strömenden Motorabgasen einbehält. Ein Steuerungssystem (22) verarbeitet bestimmte Daten, um einen Motor- und Dieselpartikelfilterbetrieb zu steuern. In Reaktion auf das Loslassen des Fahrpedals durch den Fahrer kommt es zu einer Abbremsung bzw. Verlangsamung des Motors, um in einen Leerlaufbetrieb bei einer niedrigeren niedrigen Leerlaufdrehzahl überzugehen, die im Voraus für einen Leerlaufbetrieb bei niedriger Drehzahl, wenn der Dieselpartikelfilter nicht regeneriert wird, als geeignet bestimmt worden ist, jedoch als ungeeignet bestimmt worden ist, wenn der Dieselpartikelfilter regeneriert wird, und zwar aufgrund des Risikos, dass bewirkt wird, dass eine gegenwärtig ablaufende Regeneration unkontrollierbar wird. Wenn der Dieselpartikelfilter regeneriert wird, wird der niedrige Leerlaufdrehzahl-Sollwert durch eine höhere niedrige Leerlaufdrehzahl ersetzt, die ausreichend höher als die niedrigere niedrige Leerlaufdrehzahl ist, sodass das Risiko, dass eine fortgesetzte gegenwärtig ablaufende Dieselpartikelfilter-Regeneration während des Leerlaufbetriebs des Motors unkontrollierbar wird, im Wesentlichen eliminiert wird.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Betriebs eines Dieselmotors während einer gesteuerten Regeneration eines Dieselpartikelfilters in einem Motorabgassystem, wobei das Verfahren beinhaltet: Verarbeiten bestimmter Daten, die auf einen Motor- und Dieselpartikelfilterbetrieb bezogen sind, und, wenn die Verarbeitung feststellt, dass dem Motor der Befehl erteilt worden ist, bei einer niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, die im Voraus für einen Betrieb mit niedriger Leerlaufdrehzahl als geeignet bestimmt worden ist, wenn keine Dieselpartikelfilter-Regeneration vorliegt, jedoch bei Vorliegen einer gesteuerten Dieselpartikelfilter-Regeneration für einen Betrieb mit niedriger Leerlaufdrehzahl als ungeeignet bestimmt worden ist, und zwar aufgrund des Risikos, dass bewirkt wird, dass eine gegenwärtig ablaufende Regeneration des Dieselpartikelfilters unkontrollierbar wird, Erteilen eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, die hoch genug ist, um das Risiko, dass die Dieselpartikelfilter-Regeneration unkontrollierbar wird, während der Motor im Leerlauf läuft, im Wesentlichen zu eliminieren.
Verfahren nach Anspruch 1, beinhaltend den Schritt des Verarbeitens von Daten, die eine Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter anzeigen, und den Schritt des Konditionierens des Schritts des Erteilens eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, nachdem die Verarbeitung festgestellt hat, dass die angezeigte Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter eine definierte Rußbelastung überschritten hat.
Verfahren nach Anspruch 2, beinhaltend den Schritt des Verarbeitens von Daten, die eine Temperatur des Abgases anzeigen, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, und den Schritt des Konditionierens des Schritts des Erteilen eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, nachdem die Verarbeitung festgestellt hat, dass die angezeigte Temperatur des Abgases, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, eine definierte Temperatur überschritten hat.
Verfahren nach Anspruch 1, beinhaltend den Schritt des Verarbeitens von Daten, die eine Temperatur des Abgases anzeigen, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, und den Schritt des Konditionierens des Schritts des Erteilen eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, nachdem die Verarbeitung festgestellt hat, dass die angezeigte Temperatur des Abgases, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, eine definierte Temperatur überschritten hat.
Verfahren nach Anspruch 1, beinhaltend den Schritt des Startens eines Zeitgebers nach Eintreten des Schritts des Erteilens eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, und den Schritt des anschließenden Erteilens eines Befehls an den Motor, bei einer niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, die für einen Leerlaufbetrieb mit niedriger Drehzahl, wenn keine Dieselpartikelfilter-Regeneration abläuft, im Voraus als geeignet bestimmt worden ist, jedoch für einen Leerlaufbetrieb mit niedriger Drehzahl bei einer gesteuerten Dieselpartikelfilter-Regeneration als ungeeignet bestimmt worden ist, nachdem einer oder mehrere der folgenden Umstände eingetreten sind, nämlich, dass a) der Zeitgeber den Zählbetrieb nach einer definierten maximalen Zeitspanne unterbricht, b) die Verarbeitung der Daten, die eine Temperatur des Abgases anzeigen, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, eine Temperatur feststellt, die geringer als eine definierte Temperatur ist, nachdem der Zeitgeber für eine definierte minimale Zeitspanne aktiv war und c) dem Motor der Befehl erteilt wird, aus einem niedrigen Leerlaufdrehzahlbereich heraus zu beschleunigen.
Verfahren nach Anspruch 1, beinhaltend den Schritt des Konditionierens des Schritts des Erteilen eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, nachdem ein Flag gesetzt worden ist, das durch den Verarbeitungsschritt selektiv gesetzt und zurückgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Konditionierens den Schritt des Verarbeitens von Daten, die eine Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter anzeigen, den Schritt des Einstellens des Flags, nachdem die Verarbeitung festgestellt hat, dass die angezeigte Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter eine definierte Rußbelastung überschritten hat, und den Schritt des Zurücksetzens des Flags beinhaltet, nachdem die Verarbeitung aufgehört hat festzustellen, dass die angezeigte Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter die definierte Rußbelastung überschreitet.
Dieselmotor, aufweisend: ein Abgassystem mit einem Dieselpartikelfilter, der Partikel in Motorabgasen einbehält, die durch das Abgassystem strömen, und der gelegentlich regeneriert wird; und ein Steuerungssystem, das einen Prozessor zum Verarbeiten von bestimmten Daten aufweist, um einen Motor- und den Dieselpartikelfilterbetrieb zu steuern, und das in Reaktion auf einen Befehl an den Motor, bei einer niedrigen Leerlaufdrehzahl zu laufen, bewirkt, dass der Motor bei einer niedrigeren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf läuft, die im Voraus für einen Betrieb mit niedriger Leerlaufdrehzahl als geeignet bestimmt worden ist, wenn der Dieselpartikelfilter nicht regeneriert wird, jedoch wenn der Dieselpartikelfilter regeneriert wird, als ungeeignet bestimmt worden ist, und zwar aufgrund des Risikos, dass bewirkt wird, dass eine gegenwärtig ablaufende Regeneration unkontrollierbar wird, und das bewirkt, wenn der Dieselpartikelfilter regeneriert wird, dass der Motor bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf läuft, die um soviel höher als die niedrigere niedrige Leerlaufdrehzahl ist, dass das Risiko, dass eine fortgesetzte Dieselpartikelfilter-Regeneration unkontrollierbar wird, während sich der Motor im Leerlaufbetrieb befindet, im Wesentlichen eliminiert wird.
Motor nach Anspruch 8, wobei der Prozessor dafür vorgesehen ist, Daten zu verarbeiten, die eine Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter anzeigen, und den Schritt des Erteilens eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, nachdem durch die Verarbeitung der Daten festgestellt worden ist, dass die angezeigte Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter eine definierte Rußbelastung überschritten hat, zu konditionieren.
Motor nach Anspruch 9, wobei der Prozessor dafür vorgesehen ist, Daten zu verarbeiten, die eine Temperatur des Abgases anzeigen, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, und den Schritts des Erteilen eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, nachdem die angezeigte Temperatur des Abgases, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, eine definierte Temperatur überschritten hat, zu konditionieren.
Motor nach Anspruch 8, wobei der Prozessor dafür vorgesehen ist, Daten zu verarbeiten, die eine Temperatur des Abgases anzeigen, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, und den Schritt des Erteilens eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, nachdem die angezeigte Temperatur des Abgases, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, eine definierte Temperatur überschritten hat, zu konditionieren.
Motor nach Anspruch 8, wobei der Prozessor dafür vorgesehen ist, einen Zeitgeber zu starten, nachdem dem Motor der Befehl erteilt worden ist, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, und danach dem Motor den Befehl zu erteilen, bei einer niedrigeren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, nachdem einer oder mehrere der folgenden Umstände eingetreten sind, nämlich, dass a) der Zeitgeber den Zählbetrieb nach einer definierten maximalen Zeitspanne unterbricht, b) die Verarbeitung der Daten, die eine Temperatur des Abgases anzeigen, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, eine Temperatur feststellt, die geringer als eine definierte Temperatur ist, nachdem der Zeitgeber für eine definierte minimale Zeitspanne aktiv war und c) dem Motor der Befehl erteilt wird, aus einem niedrigen Leerlaufdrehzahlbereich heraus zu beschleunigen.
Motor nach Anspruch 8, wobei der Prozessor dafür vorgesehen ist, den Schritt des Erteilen eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl zu laufen, nachdem ein Flag gesetzt worden ist, das selektiv gesetzt und zurückgesetzt wird, zu konditionieren.
Motor nach Anspruch 13, wobei der Prozessor dafür vorgesehen ist, Daten zu verarbeiten, die eine Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter anzeigen, den Schritt des Setzens des Flag zu konditionieren, nachdem die angezeigte Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter eine definierte Rußbelastung überschritten hat, und den Schritt des Zurücksetzens des Flags zu konditionieren, nachdem die angezeigte Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter aufgehört hat, die definierte Rußbelastung zu überschreiten.
Motor nach Anspruch 8, wobei der Dieselpartikelfilter ein katalysiertes Keramiksubstrat beinhaltet.
Kraftfahrzeug, aufweisend: einen Dieselmotor zum Beschleunigen des Fahrzeugs, wenn ein Fahrer ein Fahrpedal betätigt; ein Abgassystem mit einem Dieselpartikelfilter, der Partikel in Motorabgasen einbehält, die durch das Abgassystem strömen, und der gelegentlich regeneriert wird; und ein Steuerungssystem, das einen Prozessor zum Verarbeiten bestimmter Daten zum Steuern eines Motor- und Dieselpartikelfilterbetriebs aufweist, und das in Reaktion auf ein Loslassen des Fahrpedals bewirkt, dass der Motor bei einer niedrigeren niedrigen Leerlaufdrehzahl läuft, die im Voraus für einen Betrieb mit niedriger Leerlaufdrehzahl als geeignet bestimmt worden ist, wenn der Dieselpartikelfilter nicht regeneriert wird, jedoch, wenn der Dieselpartikelfilter regeneriert wird, als ungeeignet bestimmt worden ist, und zwar aufgrund des Risikos, dass bewirkt wird, dass eine gegenwärtig ablaufende Regeneration unkontrollierbar wird, und bewirkt, dass, wenn der Dieselpartikelfilter regeneriert wird, der Motor bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf läuft, die um soviel höher als die niedrigere niedrige Leerlaufdrehzahl ist, dass das Risiko, dass eine fortgesetzte Dieselpartikelfilter-Regeneration unkontrollierbar wird, während sich der Motor im Leerlaufbetrieb befindet, im Wesentlichen eliminiert wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 16, wobei der Prozessor dafür vorgesehen ist; Daten zu verarbeiten, die eine Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter anzeigen, und den Schritt des Erteilen eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, nachdem die Verarbeitung der Daten festgestellt hat, dass die angezeigte Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter eine definierte Rußbelastung überschritten hat, zu konditionieren.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 17, wobei der Prozessor dafür vorgesehen ist, Daten zu verarbeiten, die eine Temperatur des Abgases anzeigen, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, und den Schritt des Erteilens eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, nachdem die angezeigte Temperatur des Abgases, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, eine definierte Temperatur überschritten hat, zu konditionieren.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 16, wobei der Prozessor dafür vorgesehen ist, Daten zu verarbeiten, die eine Temperatur des Abgases anzeigen, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, und den Schritt des Erteilens eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, nachdem die angezeigte Temperatur des Abgases, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, eine definierte Temperatur überschritten hat, zu konditionieren.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 16, wobei der Prozessor dafür vorgesehen ist, einen Zeitgeber zu starten, nachdem ein Befehl an den Motor erteilt worden ist, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, und anschließend dem Motor den Befehl zu erteilen, bei einer niedrigeren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, nachdem einer oder mehrere der folgenden Umstände eingetreten sind, nämlich, dass a) der Zeitgeber den Zählbetrieb nach einer definierten maximalen Zeitspanne unterbricht, b) die Verarbeitung der Daten, die eine Temperatur des Abgases anzeigen, das in den Dieselpartikelfilter eintritt, eine Temperatur feststellt, die geringer als eine definierte Temperatur ist, nachdem der Zeitgeber für eine definierte minimale Zeitspanne aktiv war und c) das Fahrpedal erneut betätigt wird, um das Fahrzeug zu beschleunigen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 16, wobei der Prozessor dafür vorgesehen ist, den Schritt des Erteilens eines Befehls an den Motor, bei einer höheren niedrigen Leerlaufdrehzahl im Leerlauf zu laufen, nachdem ein Flag gesetzt worden ist, das selektiv gesetzt und zurückgesetzt wird, zu konditionieren.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 21, wobei der Prozessor dafür vorgesehen ist, Daten zu verarbeiten, die eine Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter anzeigen, den Schritt des Setzens des Flag, nachdem die angezeigte Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter eine definierte Rußbelastung überschritten hat, zu konditionieren und den Schritt des Zurücksetzens des Flag, nachdem die angezeigte Rußbelastung in dem Dieselpartikelfilter aufgehört hat, die definierte Rußbelastung zu überschreiten, zu konditionieren.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 16, wobei der Dieselpartikelfilter ein katalysiertes Keramiksubstrat beinhaltet.