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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US Patentanmeldung Nr. 61/236,469, eingereicht am 24. August 2009, die hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
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Gebiet
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Der hier offenbarte Gegenstand bezieht sich auf Abgasnachbehandlungssysteme und insbesondere auf Abgasnachbehandlungssysteme mit mehreren Abgasfiltern.
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Zusammenfassung
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Der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist als Reaktion auf den derzeitigen Stand der Technik und insbesondere als Reaktion auf die Probleme und Bedürfnisse auf dem Gebiet, die durch derzeit verfügbare Steuersysteme zum Steuern mehrerer Dieselpartikelfilter (DPF) noch nicht vollständig gelöst worden sind, entwickelt worden. Daher ist der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung entwickelt worden, um eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zu schaffen, die wenigstens einige der Mängel des Standes der Technik beseitigen.
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Hier werden verschiedene Ausführungsformen einer Vorrichtung, eines Systems und eines Verfahrens zum Steuern der Regeneration von DPFs in einem Brennkraftmaschinensystem, das mehrere DPFs besitzt, beschrieben. Gemäß einigen Ausführungsformen schaffen die Vorrichtung, das System und das Verfahren eine Steuerstrategie, die Regenerationsereignisse in den DPFs synchronisieren. Insbesondere enthält in bestimmten Implementierungen die Steuerstrategie das gleichzeitige Beginnen von Regenerationsereignissen in jedem der mehreren DPFs und das Beenden der jeweiligen Regenerationsereignisse unabhängig voneinander. Im Allgemeinen endet jedes Regenerationsereignis in Übereinstimmung mit der Partikelmaterialzusetzung (z. B. Rußzusetzung) in dem entsprechenden DPF. Gemäß bestimmten Ausführungsformen erzielt die hier beschriebene Steuerstrategie wenigstens einen der folgenden Vorteile: Reduzierung des Wärmemanagements der Brennkraftmaschine, Reduzierung der erhöhten Auslasstemperaturen der DPFs, Reduzierung der Dosierung von Kraftstoff, der für Regenerationsereignisse notwendig ist, Verhinderung der übermäßigen Zusetzung von DPFs, Verhinderung der übermäßigen Reinigung von DPFs und Reduzierung von Gegendruckunterschieden zwischen DPFs für Brennkraftmaschinensysteme, die mehrere DPFs besitzen.
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Gemäß einer Ausführungsform enthält eine Vorrichtung zum Steuern von Regenerationsereignissen in mehreren Dieselpartikelfiltern (DPFs) eines Abgasnachbehandlungssystems ein Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul und ein Regenerationsereignis-Beendigungsmodul. Das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul ist konfiguriert, als Reaktion auf eine Regenerationsereignisanforderung, die für den ersten oder den zweiten DPF ausgelöst wird, gleichzeitig ein Regenerationsereignis in einem ersten DPF und ein Regenerationsereignis in einem zweiten DPF zu beginnen. Das Regenerationsereignis-Beendigungsmodul ist konfiguriert, um das Regenerationsereignis in dem ersten DPF und das Regenerationsereignis in dem zweiten DPF zu beenden. Unter normalen Betriebsbedingungen wird die Beendigung des Regenerationsereignisses in dem ersten DPF unabhängig von der Beendigung des Regenerationsereignisses in dem zweiten DPF ausgeführt. In bestimmten Implementierungen wird die Beendigung des Regenerationsereignisses in dem ersten DPF zu einer anderen Zeit als die Beendigung des Regenerationsereignisses in dem zweiten DPF ausgeführt.
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Gemäß einigen Implementierungen ist das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul konfiguriert, um die Parameter des Regenerationsereignisses in dem ersten DPF unabhängig von den Parametern des Regenerationsereignisses in dem zweiten DPF zu steuern. Die Parameter des Regenerationsereignisses in dem ersten DPF können sich von den Parametern des Regenerationsereignisses in dem zweiten DPF unterscheiden. Außerdem können die Parameter der Regenerationsereignisse in dem ersten und in dem zweiten DPF eine Abgasregenerationstemperatur enthalten.
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In bestimmten Implementierungen enthält die Vorrichtung außerdem ein Partikelmaterialzusetzungsmodul, das konfiguriert ist, eine erste Menge von Partikelmaterial in dem ersten DPF und eine zweite Menge von Partikelmaterial in dem zweiten DPF zu schätzen. Das Partikelmaterialzusetzungsmodul löst eine Regenerationsereignisanforderung für den ersten DPF aus, falls die erste Menge von Partikelmaterial in dem ersten DPF über einem ersten Schwellenwert liegt, und löst eine Regenerationsereignisanforderung für den zweiten DPF aus, falls die zweite Menge von Partikelmaterial in dem zweiten DPF über einem zweiten Schwellenwert liegt.
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In einigen Implementierungen der Vorrichtung ist das Regenerationsereignis-Beendigungsmodul ferner konfiguriert, um unter anormalen Betriebsbedingungen das Regenerationsereignis in dem ersten DPF im Wesentlichen gleichzeitig mit der Beendigung des zweiten DPF zu beenden.
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In einer weiteren Ausführungsform enthält ein mit einer Maschine koppelbare Abgasnachbehandlungssystem einen ersten und einen zweiten Zweig, die jeweils in einer Abgasaufnahmekommunikation mit einer Maschine kommunizieren können. Der erste Zweig enthält einen ersten DPF, während der zweite Zweig einen zweiten DPF enthält. Der erste und der zweite Zweig können schematisch oder physikalisch zueinander parallel sein. Unter normalen Betriebsbedingungen ist der Beginn von Regenerationsereignissen in dem ersten und in dem zweiten DPF synchronisiert und ist die Beendigung der Regenerationsereignisse in dem ersten und in dem zweiten DPF nicht synchronisiert.
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In einigen Implementierungen enthält das System ferner eine einzige Abgasleitung, die in einer Abgasaufnahmekommunikation mit der Maschine kommunizieren kann. In solchen Implementierungen kann der erste und der zweite Zweig in einer Abgasaufnahmekommunikation mit der einzigen Abgasleitung über einen Abgasverteiler kommunizieren.
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In nochmals einigen Implementierungen kann das System wenigstens zwei Abgasleitungen enthalten, wovon jede in einer Abgasaufnahmekommunikation mit der Maschine kommunizieren kann. In solchen Implementierungen können der erste und der zweite Zweig in einer Abgasaufnahmekommunikation mit einer entsprechenden der wenigstens zwei Abgasleitungen kommunizieren.
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Gemäß bestimmten Implementierungen enthält das System wenigstens einen ersten und einen zweiten Reaktionspartnerdosierer, wovon jeder konfiguriert ist, dem Abgas in einem entsprechenden des ersten und des zweiten Zweigs Reaktionspartner zuzuführen. Der erste und der zweite Reaktionspartnerdosierer können relativ zueinander unabhängig gesteuert werden.
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In bestimmten Implementierungen des Systems wird der synchronisierte Beginn von Regenerationsereignissen in dem ersten und dem zweiten DPF dann, wenn eine geschätzte Partikelzusetzung in nur einem des ersten und des zweiten DPF einen Schwellenwert übersteigt, unabhängig von der Partikelzusetzung im anderen des ersten und des zweiten DPF ausgelöst.
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Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Steuern von Regenerationsereignissen das gleichzeitige Beginnen von jeweiligen Regenerationsereignissen in wenigstens zwei Dieselpartikelfiltern DPFs als Reaktion auf eine Regenerationsereignisanforderung, die für einen der wenigstens zwei DPFs ausgelöst wird. Das Verfahren umfasst außerdem unter normalen Betriebsbedingungen das Beenden des Regenerationsereignisses in einem der wenigstens zwei DPFs unabhängig vom Beenden des Regenerationsereignisses im anderen der wenigstens zwei DPFs.
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In bestimmten Implementierungen umfasst das Verfahren das Implementieren einer Regenerationsstrategie für einen ersten der DPFs. Die Implementierung der Regenerationsstrategie für den ersten DPF löst entweder eine Regenerationsereignisanforderung für den ersten DPF aus oder löst keine Regenerationsereignisanforderung für die Regeneration des ersten DPF aus. Das Verfahren kann außerdem das Implementieren einer Regenerationsstrategie für einen zweiten der DPFs umfassen. Die Implementierung der Regenerationsstrategie für den zweiten DPF löst entweder eine Regenerationsereignisanforderung für die Regeneration des zweiten DPF aus oder löst keine Regenerationsereignisanforderung für die Regeneration des zweiten DPF aus. Die Regenerationsstrategie für den zweiten DPF wird nur implementiert, wenn die Regenerationsstrategie, die für den ersten DPF implementiert ist, keine Regenerationsereignisanforderung für die Regeneration des ersten DPF auslöst.
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In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren das Bestimmen von Partikelmaterialzusetzungen in jedem der wenigstens zwei DPFs nach dem Beginn der Regenerationsereignisse. Das Verfahren umfasst das Anhalten des Regenerationsereignisses in einem ersten der wenigstens zwei DPFs und das Fortsetzen des Regenerationsereignisses in einem zweiten der wenigstens zwei DPFs, falls die Partikelmaterialzusetzung in dem ersten DPF niedriger ist als ein erster Schwellenwert und falls die Partikelmaterialzusetzung in dem zweiten DPF höher ist als ein zweiter Schwellenwert. Im Gegensatz dazu umfasst das Verfahren das Anhalten des Regenerationsereignisses in einem zweiten DPF und das Fortsetzen des Regenerationsereignisses in dem ersten DPF, falls die Partikelmaterialzusetzung in dem zweiten DPF niedriger ist als der zweite Schwellenwert und falls die Partikelmaterialzusetzung in dem ersten DPF höher ist als der erste Schwellenwert.
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Gemäß bestimmten Implementierungen kann das Verfahren unter anormalen Betriebsbedingungen das Beenden des Regenerationsereignisses in einem ersten der wenigstens zwei DPFs im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Beenden eines zweiten der wenigstens zwei DPFs umfassen. Die anormalen Betriebsbedingungen können wenigstens einen Fehlerzustand umfassen, der dem Regenerationsereignis in dem zweiten DPF zugeordnet ist, wobei das Regenerationsereignis in dem zweiten DPF angesichts des wenigstens einen Fehlerzustands beendet wird.
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In einigen Implementierungen umfasst das Verfahren das Steuern der Abgastemperatur während Regenerationsereignis den in den wenigstens zwei DPFs nach dem Beginnen der Regenerationsereignisse. Die Steuerung der Abgastemperatur für das Regenerationsereignis in einem ersten der wenigstens zwei DPFs kann unabhängig von der Steuerung der Abgastemperatur für das Regenerationsereignis in einem zweiten der wenigstens zwei DPFs sein. In bestimmten Implementierungen umfasst die unabhängige Steuerung der Abgastemperatur die unabhängige Steuerung von wenigstens zwei Reaktionspartnerdosierern, die jeweils in einer Reaktionspartnerzufuhrkommunikation mit einem Abgasstrom stromaufseitig eines entsprechenden der DPFs kommunizieren können. Gemäß einigen Implementierungen umfasst die unabhängige Steuerung der Abgastemperatur die unabhängige Steuerung von Durchflussmengen von Abgas durch jeweilige Abgasleitungen, wovon jede einen der wenigstens zwei DPFs enthält. Die Abgastemperatur für die Regeneration des ersten DPF kann von der Abgastemperatur für die Regeneration des zweiten DPF verschieden sein.
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In der gesamten Beschreibung soll die Bezugnahme auf Merkmale, Vorteile und ähnliche sprachliche Ausdrücke nicht implizieren, dass alle diese Merkmale und Vorteile, die mit der vorliegenden Offenbarung realisiert werden können, in einer einzigen Ausführungsform oder Implementierung der Offenbarung enthalten sein sollten oder sind. Vielmehr sollen sprachliche Ausdrücke, die sich auf Merkmale und Vorteile beziehen, in der Bedeutung verstanden werden, dass ein bestimmtes Merkmal, ein bestimmter Vorteil oder eine bestimmte Eigenschaft, das bzw. die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben wird, in wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist. Die Diskussion der Merkmale und Vorteile sowie ähnlicher sprachlicher Ausdrücke können sich in der gesamten Beschreibung auf die gleiche Ausführungsform oder Implementierung beziehen, dies ist jedoch nicht notwendig.
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Die beschriebenen Merkmale, Vorteile und Eigenschaften des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung können auf irgendeine geeignete Weise in einer oder in mehreren Ausführungsformen und/oder Implementierungen kombiniert sein. Der Fachmann auf dem betreffenden Gebiet wird erkennen, dass der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ohne eines oder mehrere der bestimmten Merkmale und/oder ohne einen oder mehrere der Vorteile der besonderen Ausführungsform oder Implementierung in die Praxis umgesetzt werden kann. In anderen Fällen können in bestimmten Ausführungsformen und/oder Implementierungen zusätzliche Merkmale und Vorteile erkannt werden, die nicht in allen Ausführungsformen oder Implementierungen vorhanden sind. Diese Merkmale und Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen vollständiger hervor oder können durch Umsetzen des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung in die Praxis erlernt werden, wie im Folgenden angegeben wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Damit die Vorteile des Gegenstands ohne Weiteres verstanden werden, wird durch Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, eine genauere Beschreibung des Gegenstands, der oben kurz beschrieben worden ist, gegeben. Selbstverständlich stellen diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung dar, weshalb sie nicht als den Umfang einschränkend angesehen werden sollten, wobei der Gegenstand mit zusätzlicher Spezialisierung und mit zusätzlichen Einzelheiten durch die Verwendung dieser Zeichnungen beschrieben und erläutert wird; es zeigen:
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1 einen schematischen Blockschaltplan eines Brennkraftmaschinensystems, das ein Abgasnachbehandlungssystem mit einer einzigen Abgasleitung und mehreren DPFs gemäß einer repräsentativen Ausführungsform besitzt;
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2 einen schematischen Blockschaltplan eines Brennkraftmaschinensystems, das ein Abgasnachbehandlungssystem mit mehreren Abgasleitungen und mehreren DPFs gemäß einer repräsentativen Ausführungsform besitzt;
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3 einen schematischen Blockschaltplan einer Steuereinheit eines Brennkraftmaschinensystems gemäß einer repräsentativen Ausführungsform; und
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4 einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Steuern von Regenerationsereignissen in mehreren DPFs gemäß einer repräsentativen Ausführungsform.
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Genaue Beschreibung
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In der gesamten Beschreibung hat die Bezugnahme auf ”eine bestimmte Ausführungsform”, ”eine Ausführungsform” oder ein ähnlicher sprachlicher Ausdruck die Bedeutung, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten ist. Das Vorkommen der Ausdrücke ”in einer bestimmten Ausführungsform”, ”in einer Ausführungsform” und von ähnlichen sprachlichen Ausdrücken in dieser gesamten Beschreibung kann sich durchweg auf dieselbe Ausführungsform beziehen, obwohl dies nicht notwendig ist. Ebenso hat die Verwendung des Ausdrucks ”Implementierung” die Bedeutung einer Implementierung, die ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft: besitzt, das bzw. die in Verbindung mit einer oder mit mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden ist, eine Implementierung kann jedoch einer oder mehreren Ausführungsformen zugeordnet sein, soweit nichts anderes angegeben ist.
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Die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften der Offenbarung können auf irgendeine geeignete Weise in einer oder in mehreren Ausführungsformen kombiniert sein. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Einzelheiten angegeben, um ein vollständiges Verständnis der Ausführungsformen des Gegenstands der Offenbarung zu schaffen. Der Fachmann auf dem betreffenden Gebiet wird jedoch erkennen, dass der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ohne eine oder mehrere der spezifischen Einzelheiten oder mit anderen Verfahren, Komponenten, Materialien und dergleichen in die Praxis umgesetzt werden kann. In anderen Fällen sind wahlbekannte Strukturen, Materialien oder Vorgänge nicht im Einzelnen gezeigt oder beschrieben, um eine Verdunkelung von Aspekten der Offenbarung zu vermeiden.
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In 1 ist eine Ausführungsform eines Brennkraftmaschinensystems 100 dargestellt. Die Hauptkomponenten des Maschinensystems 100 umfassen eine Brennkraftmaschine 110, ein Abgasnachbehandlungssystem 120, das mit der Maschine gekoppelt ist, und eine Steuereinheit 130, die mit der Maschine 110 und mit dem Nachbehandlungssystem 120 elektronisch kommuniziert. Die Brennkraftmaschine 110 kann eine Kompressionszündungs-Brennkraftmaschine wie etwa eine Dieselkraftmaschine oder eine Funkenzündungs-Brennkraftmaschine wie etwa eine Benzinmaschine mit Magerbetrieb sein. In der Brennkraftmaschine 110 wird Luft aus der Atmosphäre mit Kraftstoff kombiniert, um die Maschine anzutreiben. Die Verbrennung des Kraftstoffs und der Luft erzeugt Abgas, das betriebstechnisch zu einem Abgaskrümmer abgeführt wird. Von dem Abgaskrümmer strömt wenigstens ein Anteil des erzeugten Abgases durch eine einzige Abgasleitung 112 in einer durch einen Richtungspfeil 118 angegebenen Richtung in das Abgasnachbehandlungssystem 120. Das Maschinensystem 100 kann auch einen Turbolader 114 enthalten, der mit der einzigen Abgasleitung 112 betriebstechnisch gekoppelt ist. Das durch die einzige Abgasleitung 112 strömende Abgas kann eine Turbine des Turboladers 114 antreiben, die ihrerseits einen (nicht gezeigten) Kompressor des Turboladers antreibt, um Maschineneinlassluft zu komprimieren.
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Vor dem Eintritt in das Nachbehandlungssystem 120 tritt das Abgas von der Abgasleitung 112 in einen sekundären Abgaskrümmer oder -verteiler 116 ein. Der sekundäre Krümmer 116 ist konfiguriert, um Abgas von einer einzigen Abgasleitung zu empfangen und das Abgas auf zwei getrennte Leitungen wie etwa einen ersten und einen zweiten Nachbehandlungssystem-Einlass 126A, 126B zu verteilen. In einigen Ausführungsformen verteilt der zweite Krümmer 116 das Abgas gleichmäßig auf die Einlässe 126A, 126B. Beispielsweise kann das Maschinensystem 100 in der Weise konfiguriert sein, dass eine gleiche Menge von Partikelmaterial im Abgas zwischen den Zweigen 122A, 122B aufgeteilt wird. In anderen Ausführungsformen kann der sekundäre Krümmer 116 Abgas in die Einlässe 126A, 126B anhand irgendwelcher verschiedener Faktoren wie etwa Größe, Form, Kapazität und Zustand von Komponenten in dem Abgasnachbehandlungssystem ungleichmäßig verteilen. In bestimmten Implementierungen kann der sekundäre Krümmer 116 ein Durchflussregulierungsventil enthalten, das konfiguriert ist, die Durchflussmenge von Abgas in die mehreren Einlässe 126A, 126B des Abgasnachbehandlungssystems 120 wahlweise zu regulieren.
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Im Allgemeinen ist das Abgasnachbehandlungssystem 120 konfiguriert, um die Anzahl von Schadstoffen, die in dem durch die Maschine 110 erzeugten Abgas enthalten sind, zu verringern, bevor das Abgas an die Atmosphäre abgegeben wird. Das Abgasnachbehandlungssystem 120 umfasst mehrere Nachbehandlungszweige oder -schenkel 122A, 122B, die in einer parallelen oder versetzen Konfiguration angeordnet sind. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Zweige 122A, 122B gleich konfiguriert und besitzen übereinstimmende Komponenten. In anderen Ausführungsformen sind die Zweige 122A, 122B nicht gleich konfiguriert. Beispielsweise können die Zweige 122A, 122B unterschiedliche Komponenten oder gleiche Komponenten mit unterschiedlichen Spezifikationen wie etwa Größe, Form und Kapazität haben. Außerdem kann, obwohl die veranschaulichte Ausführungsform eine einzige Abgasleitung 116 und einen sekundären Verteiler 116, der mit einem Paar, d. h. mit zwei Zweigen 122 gekoppelt ist, zeigt, in anderen Ausführungsformen das System mehr als zwei Zweige 122 aufweisen, die mit der einzigen Abgasleitung und mit dem Verteiler gekoppelt sind.
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In der veranschaulichten Ausführungsform enthält der Zweig 122A die gleichen Merkmale wie der Zweig 122B, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente bezogen sind. Insbesondere sind die übereinstimmenden Merkmale der Zweige 122A, 122B mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, jedoch mit einem Zusatz ”A” versehen, um die Zugehörigkeit zu dem Zweig 122A anzugeben, oder mit dem Zusatz ”B” versehen, um die Zugehörigkeit zu denn Zweig 122B anzugeben. Soweit nicht anders angegeben, erfolgt die Beschreibung mit Bezug auf die Merkmale des Zweigs 122A, aus der Einzelheiten der Merkmale des Zweigs 122B ebenfalls verstanden werden.
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In einer bestimmten Ausführungsform umfasst der Zweig 122A beispielhaft eine Nachbehandlungskomponentenanordnung 124A, die einen DPF 140A und einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 142A umfasst. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der DOC 142A stromaufseitig des DPF 140A positioniert, er kann jedoch in anderen Ausführungsformen auch stromabseitig des DPF positioniert sein, falls dies gewünscht ist. Die Anordnung 124A steht in einer Abgasaufnahmekommunikation mit dem Nachbehandlungssystem-Einlass 126A, der eine Abgasleitung aufweist und eine Abgaskommunikation mit einem Abgasnachbehandlungssystem-Auslass 128A schafft, der eine Abgasleitung aufweist. Obwohl nicht gezeigt, kann die Nachbehandlungsanordnung 124A zusätzliche Komponenten wie etwa zusätzliche DOCs oder DPFs oder einen oder mehrere selektive katalytische Reduktionskatalysatoren (SCR) und Ammoniakoxidationskatalysatoren (AMOX) enthalten. Alternativ können eine oder mehrere Abgasnachbehandlungskomponenten stromabseitig der Nachbehandlungskomponentenanordnung 124A in einer Abgasempfangskommunikation mit dem Abgasauslass 128A positioniert sein.
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Das Abgasnachbehandlungssystem 120 kann als Reaktionspartnerausgabesystem 160 enthalten, um einen Kohlenstoffwasserstoff-Reaktionspartner wie etwa Kraftstoff in das Abgas einzuleiten, bevor es sich durch den DOC 142A bewegt. Im Allgemeinen kann der Reaktionspartner die Oxidation verschiedener chemischer Verbindungen, die im DOC 142A adsorbiert werden, erleichtern, außerdem kann er die Regeneration des DPF 140A erleichtern. Das Reaktionspartnerausgabesystem 160 umfasst einen Kraftstofftank 162, eine Kraftstoffpumpe 164A und einen Kraftstoffausgabemechanismus 166A wie etwa eine Düse oder eine Einspritzeinrichtung. Unter der Steuerung der Steuereinheit 130 pumpt die Kraftstoffpumpe 164A Kraftstoff von dem Kraftstofftank 162 zu dem Ausgabemechanismus 166A. Der Ausgabemechanismus 166A ist mit dem Einlass 126A in einer Kraftstoffzufuhrkommunikation betriebstechnisch gekoppelt, wobei Abgas durch den Einlass strömt. Der Kraftstofftank 162 liefert Kraftstoff zu der Kraftstoffpumpe 164A über eine Kraftstoffzufuhrleitung 168. Die Kraftstoffzufuhrleitung 168 kann auch zu der Kraftstoffpumpe 164B des zweiten Zweigs 122B wie gezeigt verlaufen, alternativ kann eine getrennte Kraftstoffzufuhrleitung verwendet werden. Die Reaktionspartnerpumpe 164A, der Reaktionspartnerausgabemechanismus 166A und die Abgasdurchflussmenge durch den Zweig 122A können in bestimmten Ausführungsformen durch die Steuereinheit 130 gesteuert werden, um eine Umgebung, die der Oxidation von chemischen Komponenten im DOC 142A und der Regeneration des DPF 140A dienlich ist, zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich zu dem Reaktionspartnerausgabesystem 160 kann die Steuereinheit 130 konfiguriert sein, um eine Kraftstoffeinspritz-Zeitvorgabestrategie zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennkammern der Maschine 110 zu implementieren, was überschüssigen unverbrannten Kraftstoff im Abgas, das die Brennkraftmaschine 110 verlässt, zur Folge hat. Der nicht verbrannte Kraftstoff wirkt weitgehend in der gleichen Weise wie Kraftstoff, der in das Abgas durch das Reaktionspartnerausgabesystem 160 eingespritzt wird, um eine der Oxidation und der Regeneration dienliche Umgebung zu schaffen.
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Der erste Zweig 122A des gezeigten Abgasnachbehandlungssystems 120 umfasst einen DOC 142A und einen DPF 140A, die an bestimmten Orten relativ zueinander längs des Abgasströmungswegs positioniert sind. In anderen Ausführungsformen kann das Abgasnachbehandlungssystem jedoch mehr als einen von irgendwelchen der verschiedenen Katalysatoren, die an irgendwelchen unterschiedlichen Positionen relativ zueinander längs des Abgasströmungswegs positioniert sind, enthalten, wenn dies gewünscht ist.
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Das Abgasnachbehandlungssystem 120 umfasst außerdem verschiedene Sensoren wie etwa Abgastemperatursensoren 144A, 146A, 148A und einen Differenzdrucksensor 150A. Die verschiedenen Sensoren können im gesamten Maschinensystem 100 strategisch angeordnet sein und können mit der Steuereinheit 130 kommunizieren, um Betriebsbedingungen zu überwachen. Die veranschaulichten Temperatursensoren umfassen den DOC-Einlass-Abgastemperatursensor 144A, den DOC-Auslass- und DPF-Einlass-Abgastemperatursensor 146A und den DPF-Auslass-Abgastemperatursensor 148A. Der Differenzdrucksensor 150A umfasst zwei Drucksensoren oder -sonden, die am DPF-Einlass bzw. -Auslass positioniert sind. Der Differenzdrucksensor 150A empfängt von den zwei Drucksensoren einen Eingang und berechnet eine Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass des DPF. Obwohl in der veranschaulichten Ausführungsform nur Temperatur- und Drucksensoren gezeigt sind, können andere Sensoren wie gewünscht verwendet werden, ohne vom Erfindungsgedanken der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise kann das System 100 Abgaseigenschaftssensoren umfassen, um die Massenkonzentrationen verschiedener Komponenten im Abgas wie etwa NOx, Sauerstoff, Stickstoff und dergleichen zu detektieren, die verwendet werden können, um die Menge von Partikelmaterial, das sich in den DPFs angesammelt hat, in bestimmten Implementierungen zu berechnen.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines Brennkraftmaschinensystems 200, das zu dem Maschinensystem 100 von 1 ähnlich ist. Wie das Brennkraftmasehinensystem 100 umfasst das Maschinensystem 200 mehrerer Nachbehandlungszweige 222A, 222B, wovon jeder mit einem getrennten DPF 240A bzw. 240B versehen ist. Im Gegensatz zu dem Maschinensystem 100 umfasst jedoch das Maschinensystem 200 zwei getrennte Abgasleitungen 212A, 212B, wovon jede eine Kommunikation mit einem jeweiligen Zweig 222A, 222B schafft. Daher enthält das Maschinensystem 200 keinen sekundären Krümmer 116, um die einzelne Abgasströmung auf zwei Abgasströmungen aufzuteilen. Vielmehr verlässt das durch die Maschine 210 erzeugte Abgas die Maschine (z. B. einen primären Abgaskrümmer der Maschine) in zwei getrennten Abgasströmungsleitungen. Die jeweiligen Abgasdurchflussmengen durch die getrennten Abgasleitungen 212A, 212B können durch irgendwelche verschiedenen Techniken reguliert werden, etwa durch die Verwendung eines Strömungsregulierungsventils in einem (nicht gezeigten) primären Abgaskrümmer der Maschine 210. Das Maschinensystem 200 umfasst außerdem zwei Turbolader 214A, 214B, wovon jeder mit einer entsprechenden der Abgasleitungen 212A, 212B gekoppelt ist. Andere Merkmale des Maschinensystems 200 sind den entsprechenden Merkmalen des Maschinensystems 100 gleich oder ähnlich, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente beziehen. Genauer sind die Merkmale des Maschinensystems 200, die zu den Merkmalen des Maschinensystems 100 ähnlich sind, mit gleichen Bezugszeichen, jedoch in einer 200er-Reihe statt der 100er-Reihe, die in dem Maschinensystem 100 verwendet wird, bezeichnet.
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Obwohl die Brennkraftmaschinensysteme 100, 200 der 1 und 2 jeweils zwei Abgasnachbehandlungszweige zeigen, wovon jeder einen einzelnen DPF besitzt, können in anderen Ausführungsformen die Brennkraftmaschinensysteme mehrere Abgasnachbehandlungszweige aufweisen, jeder mit einem oder mehreren DPFs, ohne vom Wesen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, Beispielsweise können in einigen Implementierungen, die größeren Maschinen zugeordnet sind, mehr als zwei Abgasnachbehandlungszweige erforderlich sein, um Abgasregulierungen in ausreichendem Maß zu erfüllen. Daher können in einigen Ausführungsformen die Maschinensysteme 100, 200 der 1 und 2 irgendeine Anzahl von Zweigen 122, 222 und von DPFs 140, 240 enthalten. Im Fall des Maschinensystems 100 kann das System ferner eine Anzahl von Paaren von Zweigen 122 besitzen, wovon jedes mit entsprechenden einzelnen Abgasleitungen 112, Turboladern 114 und sekundären Verteilern 116 gekoppelt ist. Was das Maschinensystem 200 betrifft, so kann das System irgendeine Anzahl von Zweigen 222 besitzen, wobei jeder Zweig mit entsprechenden Abgasleitungen 212 und Turboladern 214 gekoppelt ist. Die gleiche Funktion und die gleiche Steuerung von Maschinensystemen, die zwei Abgasnachbehandlungszweige haben, wie später genauer beschrieben wird, können anhand der hier angegebenen Lehren auf Maschinensysteme angewendet werden, die mehr als zwei Abgasnachbehandlungszweige besitzen.
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Im Allgemeinen steuert die Steuereinheit 130 den Betrieb des Maschinensystems 100 und zugeordneter Untersysteme wie etwa der Maschine 110 und des Abgasnachbehandlungssystems 120. Die Steuereinheit 130 ist in den 1–3 als einzelne physikalische Einheit dargestellt, sie kann jedoch in einigen Ausführungsformen zwei oder mehr physikalisch getrennte Einheiten oder Komponenten umfassen, wenn dies gewünscht ist. Beispielsweise kann in bestimmten Implementierungen jeder Abgasnachbehandlungszweig (z. B. DPF) durch eine getrennte Steuereinheit gesteuert werden. Im Allgemeinen empfängt die Steuereinheit 130 mehrere Eingänge, verarbeitet die Eingänge und sendet mehrere Ausgänge. Die mehreren Eingänge können erfasste Messungen von den Sensoren und verschiedene Anwendereingaben umfassen. Die Eingänge werden durch die Steuereinheit 130 unter Verwendung verschiedener Algorithmen, gespeicherter Daten und anderer Eingaben verarbeitet, um die gespeicherten Daten zu aktualisieren und/oder um Ausgangswerte zu erzeugen. Die erzeugten Ausgangswerte und/oder Befehle werden an andere Komponenten der Steuereinheit und/oder an ein oder mehrere Elemente des Maschinensystems 100 übertragen, um das System zu steuern, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen und um insbesondere gewünschte Abgasemissionen zu erzielen.
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Wie in 3 gezeigt ist, umfasst gemäß einer Ausführungsform die Steuereinheit 130 ein Partikelmaterialzusetzungsmodul 300, ein Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 und ein Regenerationsereignis-Beendigungsmodul 320.
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Das Partikelmaterialzusetzungsmodul 300 ist konfiguriert, um einen Zustand der Partikelmaterialzusetzung in jedem der DPFs 140A, 140B zu bestimmen. Beispielsweise kann das Partikelmaterialzusetzungsmodul 300 konfiguriert sein, um eine erste Partikelmaterialzusetzungsschätzung für den ersten DPF 140A zu bestimmen und um eine zweite Partikelmaterialzusetzungsschätzung für den zweiten DPF 140B zu bestimmen. Das Partikelmaterialzusetzungsmodul 300 kann irgendwelche von verschiedenen Verfahren und Techniken verwenden, um die Partikelmaterialzusetzungen, die den DPFs 140A, 140B zugeordnet sind, zu bestimmen. Beispielsweise empfängt die Steuereinheit 130 in bestimmten Implementierungen einen Eingang von den Differenzdrucksensoren 150A, 150B, die eine Druckdifferenz über einem entsprechenden DPF 140A, 140B angeben. Zusätzlich kann die Steuereinheit 130 von einer Bedingungssteuereinheit 270 einen anderen Eingang bezüglich irgendwelcher verschiedener Bedingungen des Maschinensystems 100 wie etwa Abgasdurchflussmengen und Abgaskomponenten-Massenkonzentrationen empfangen. Anhand des Eingangs von den Differenzdrucksensoren 150A, 150B, der jeweiligen Abgasdurchflussmengen durch die DPFs 140A, 140B und/oder der Komponenten-Massenkonzentrationen kann das Partikelmaterialzusetzungsmodul 300 die jeweiligen Partikelmaterialzusetzungsschätzungen für jeden DPF 140A, 140B bestimmen.
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Das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 der Steuereinheit 130 ist konfiguriert, um Regenerationsereignisse in den DPFs 140A, 140B zu synchronisieren. In repräsentativen Ausführungsformen erzielt das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 eine Synchronisation von Regenerationsereignissen in den DPFs 140A, 140B durch Initialisieren oder Beginnen von Regenerationsereignissen in den DPFs zur gleichen Zeit, selbst wenn die Regeneration eines der DPFs nicht notwendig ist.
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Ein Regenerationsereignis in einem DPF kann auf irgendeine von mehreren verschiedenen Weisen ausgelöst werden. Beispielsweise kann in einigen Implementierungen ein Regenerationsereignis anhand einer Partikelmaterialzusetzungsschätzung, die durch das Partikelmaterialzusetzungsmodul 300 bestimmt wird, ausgelöst oder angefordert werden. Genauer kann eine Partikelmaterialzusetzungsschätzung angeben, dass sich eine ausreichende Menge von Partikelmaterial in einen DPF angesammelt hat (z. B. übersteigt die Partikelmaterialzusetzungsschätzung einen vorgegebenen Schwellenwert), um ein Regenerationsereignis zu erfordern. Alternativ oder zusätzlich kann in bestimmten Ausführungsformen das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 konfiguriert sein, um ein Regenerationsereignis in einem der DPFs 140A, 140B auszulösen, das nicht mit einer geschätzten Menge von Partikelmaterial in dem DPF übereinstimmt. Beispielsweise kann ein Regenerationsereignis anhand anderer Faktoren ausgelöst werden, wie auf dem Gebiet bekannt ist. Andere Faktoren können Maschinenbetriebsbedingungen, Fahrzeugantriebsbedingungen, Antriebsmuster, Umgebungsbedingungen und vorgegebene Regenerationszeitvorgabepläne umfassen. In bestimmten Situationen kann das Auslösen von Regenerationsereignissen unabhängig von Partikelmaterialzusetzungen Regenerationsereignisse zur Folge haben, die auftreten, bevor oder nachdem die Zusetzungen einen hohen Grad erreicht haben. Dennoch können geeignete Beschleunigungen oder Verzögerungen von Regenerationsereignissen zu einer Erhöhung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit eines Fahrzeugs, zu einer verlängerten Lebenserwartung eines Partikelfilters und zu einem erhöhten Gesamtwirkungsgrad einer Maschine 110 beitragen.
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Unabhängig davon, wie die Regenerationsereignisanforderungen ausgelöst werden, ist das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 konfiguriert, um Regenerationsereignisse in beiden DPFs zu beginnen, wenn die Regeneration nur eines der DPFs ausgelöst worden ist. Selbst wenn daher ein Regenerationsereignis in einem DPF nicht ausgelöst worden ist, d. h. nicht notwendig ist, beginnt das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 dennoch ein Regenerationsereignis in jenem DPF, falls ein Regenerationsereignis im anderen DPF erforderlich ist. Auf diese Weise stellt das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 sicher, dass Regenerationsereignisse in den DPFs 140A, 140B synchronisiert sind.
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In einer Ausführungsform beginnt das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 die Regenerationsereignisse in den DPFs 140A, 140B durch unabhängiges Steuern der Parameter (z. B. der Abgastemperatur und der Abgastemperatur-Änderungsrate) der Regenerationsereignisse. Beispielsweise erhöht das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 die DPF-Einlass-Abgastemperaturen der DPFs unabhängig voneinander mit einer gewünschten Rate auf jeweilige Solltemperaturen (z. B. Abgasregenerationstemperaturen), die den DPFs entsprechen. Die Sollabgastemperaturen sind die Abgastemperaturen, die notwendig sind, um ein Regenerationsereignis in den DPFs auszuführen. In einigen Implementierungen ist das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 beispielsweise konfiguriert, um einen ersten DPF-Einlass-Abgastemperatur-Sollwert für den DPF 140A anhand der erfassten Druckdifferenz über dem DPF 140A zu bestimmen. Ebenso ist das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 konfiguriert, um einen zweiten DPF-Einlass-Abgastemperatur-Sollwert für den DPF 140B anhand der gemessenen Druckdifferenz über dem DPF 140B zu bestimmen. In anderen Implementierungen können die DPF-Einlass-Abgastemperatur-Sollwerte in Übereinstimmung mit anderen Verfahren wie etwa mit einer vorgegebenen Nachschlagtabelle bestimmt werden. Der erste und das zweite DPF-Einlass-Abgastemperatur-Sollwert und zugeordnete Änderungsraten können gleich oder verschieden sein, sie werden jedoch vorzugsweise unabhängig voneinander bestimmt.
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Auf der Grundlage des ersten und des zweite DPF-Einlass-Abgastemperatur-Sollwerts und der erfassten DPF-Einlass-Abgastemperaturen von den Temperatursensoren 146A, 146B bestimmt das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 die Abgastemperaturzunahme, die notwendig ist, um die Sollwerte zu erreichen. Dann berechnet das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 anhand der bestimmten Abgastemperaturzunahme sowie der gewünschten Abgastemperatur-Änderungsrate, falls anwendbar, eine Abnahme der Abgasdurchflussmenge und/oder eine Menge des Reaktionspartners, die notwendig ist, um die bestimmte Abgastemperaturzunahme und die zugeordnete Zunahmerate zu erreichen. Das Verringern der Durchflussmenge von Abgas zu den DOCs 142A, 142B und zu den DPFs und/oder das Einleiten des Reaktionspartners in das Abgas können bewirken, dass die Temperatur des durch die DPFs strömenden Abgases zunimmt.
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Die Verringerung der Abgasströmung kann durch Erzeugen und Senden von Maschinenbefehlen 350 zu einer oder mehreren Komponenten der Maschine 110 erreicht werden. Beispielsweise können in einer Implementierung die Maschinenbefehle 350 einen Maschinenreduzierungsbefehl umfassen, um eine Drehzahl der Maschine zu verringern, was eine verringerte Abgasdurchflussmenge durch das Nachbehandlungssysteme 120 zur Folge haben kann. In einer weiteren Implementierung können die Maschinenbefehle 350 einen Befehl für ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) umfassen, um einen Anteil des Abgases entfernt von dem Nachbehandlungssystem über ein AGR-Ventil zurückzuführen. Die Maschinenbefehle 350 können andere Maschinenkomponentenbefehle umfassen, die eine Verringerung der Abgasdurchflussmenge durch das Nachbehandlungssystem 100 zur Folge haben, wie der Fachmann auf dem Gebiet mit Blick auf diese Offenbarung erkennt. Zusätzlich kann in bestimmen Implementierungen die Änderung der Abgasdurchflussmenge durch die jeweiligen DPFs durch entsprechende Durchflussregulierungsventile erreicht werden. Beispielsweise kann ein jeweiliges Durchflussregulierungsventil in dem Abgasverteiler 116 angeordnet sein, um die Durchflussmenge durch die jeweiligen Zweige 122A, 122B unabhängig zu steuern.
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Das Einleiten des Reaktionspartners in das Abgas kann durch Erzeugen und Senden eines Einspritzzeitvorgabebefehls 330 und/oder eines Befehls 340 für einen Kohlenstoffwasserstoff- oder Reaktionspartnerdosierer erreicht werden. Der Einspritzzeitvorgabebefehl 330 wird zu einer Kraftstoffeinspritz-Steuereinheit der Maschine 110 gesendet, um die Kraftstoffeinspritzzeitvorgabe und/oder die Menge von in die Brennkammer der Maschine eingespritztem Kraftstoff abzuwandeln. In einigen Fällen stellt der Einspritzzeitvorgabebefehl 330 die Kraftstoffeinspritzzeitvorgabe der Maschine 110 so ein, dass sie eine oder mehrere Nachverbrennungs-Kraftstoffeinspritzvorgänge umfasst. Der Reaktionspartnerdosiererbefehl 340 wird zu den Reaktionspartnerpumpen 164A, 164B gesendet und weist die Pumpen an, einen Reaktionspartner zu den Reaktionspartnerausgabemechanismen 166A, 166B auszugeben. Zusätzlich wird der Reaktionspartnerdosierer-Befehl 340 zu den Reaktionspartnerausgabemechanismen 166A, 166B gesendet, um ausgewählte Mengen eines Reaktionspartners in das Abgas, das durch die Einlässe 126A, 126B strömt, einzuspritzen. Die Mengen des Reaktionspartners, die durch die Reaktionspartnerausgabemechanismen 166A, 166B eingespritzt werden, können gleich oder verschieden sein, sie können jedoch in jedem Fall unabhängig oder getrennt anhand der gewünschten Parameter der Regenerationsereignisse in den jeweiligen DPFs 140A, 140B gesteuert werden.
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Das Regenerationsereignis-Beendigungsmodul 320 ist konfiguriert, um die Regenerationsereignisse in den DPFs 140A, 140B wahlweise und individuell zu beenden, falls vorgegebene Bedingungen erfüllt sind. Mit anderen Worten, nachdem Regenerationsereignisse in den DPFs 140A, 140B durch das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 unter normalen Betriebsbedingungen synchron begonnen worden sind (z. B. wenn keine mit den Regenerationsereignissen assoziierten Fehler detektiert werden), hält das Regenerationsereignis-Beendigungsmodul 320 ein Regenerationsereignis unabhängig davon an, ob das andere angehalten worden ist. Während der Regenerationsereignisse kann. das Regenerationsereignis-Beendigungsmodul 320 ununterbrochen einen Eingang von den Differenzdrucksensoren 150A, 150B empfangen, um ununterbrochen die Druckdifferenz über den DPFs zu überwachen. Das Regenerationsereignis-Beendigungsmodul 320 kann konfiguriert sein, um ein Regenerationsereignis anzuhalten, falls die Druckdifferenz über dem DPF unter einen Schwellenwert abfällt (d. h. wenn die Menge von Partikelmaterial, das sich in dem DPF angesammelt hat, unter einen Schwellenwert abgefallen ist).
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In alternativen Ausführungsformen kann das Regenerationsereignis-Beendigungsmodul 320 Partikelmaterialzusetzungs-Schätztechniken, die von Druckdifferenztechniken verschieden sind, etwa eine Partikelmaterialverteilungs- und eine Abgasmassenkonzentrations-Technik, verwenden, um die Partikelmaterialansammlung in dem DPF zu schätzen. In diesen Ausführungsformen wäre das Regenerationsereignis-Beendigungsmodul 320 konfiguriert, um ein Regenerationsereignis anzuhalten, falls die geschätzte Menge von Partikelmaterial, die sich in dem DPF angesammelt hat, unter einen Schwellenwert gefallen ist.
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Auf der Grundlage des Vorangehenden hält das Regenerationsereignis-Beendigungsmodul 320 ein Regenerationsereignis in einem DPF an, falls eine weitere Reinigung des DPF unnötig ist (d. h. falls der DPF durch das Regenerationsereignis ausreichend gereinigt worden ist).
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4 zeigt ein Verfahren 400 zum Steuern von Regenerationsereignissen in mehreren DPFs in einem einzelnen Maschinensystem gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 400 umfasst im Wesentlichen die Aktionen für die Ausführung der Funktionen, die oben mit Bezug auf den Betrieb der Systeme 100, 200 der 1 und 2 angegeben worden sind. Das Verfahren 400 beginnt bei 410 durch Implementieren einer Regenerationsstrategie für einen ersten DPF eines Mehrfach-DPF-Abgasnachbehandlungssystems, das einen ersten und einen zweiten DPF besitzt. Die Implementierung der Regenerationsstrategie kann das Schätzen einer ersten Partikelmaterialzusetzung in einen ersten DPF eines Mehrfach-DPF-Abgasnachbehandlungssystems, das einen ersten und einen zweiten DPF besitzt, beispielsweise der Abgasnachbehandlungssysteme 120, 220 der 1 bzw. 2, umfassen. In einer Implementierung können die ersten und zweiten Partikelmaterialzusetzungen durch das Partikelmaterialzusetzungsmodul 300 geschätzt werden. In anderen Ausführungsformen kann die Implementierung der Regenerationsstrategie das Überwachen anderer Betriebsbedingungen und Antriebsbedingungen und/oder das Nachschlagen vorgegebener Regenerationszeitvorgabepläne umfassen.
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Falls die Regenerationsstrategie ein Regenerationsereignis in dem ersten DPF wie bei 415 bestimmt ausgelöst hat, geht das Verfahren 400 weiter, um Regenerationsereignisse synchron in dem ersten und dem zweiten DPF, z. B. gleichzeitig bei 430, zu beginnen. In bestimmten Implementierungen kann der Beginn von Regenerationsereignissen in dem ersten bzw. in dem zweiten DPF durch das Regenerationsereignis-Synchronisationsmodul 310 gesteuert werden. Falls bei 415 die Regenerationsstrategie ein Regenerationsereignis in dem ersten DPF nicht ausgelöst hat, geht das Verfahren 400 weiter, um eine Regenerationsstrategie für den zweiten DPF des Mehrfach-DPF-Abgasnachbehandlungssystems bei 420 zu implementieren. Falls die Regenerationsstrategie ein Regenerationsereignis in dem zweiten DPF wie bei 425 bestimmt ausgelöst hat, geht das Verfahren 400 weiter, um Regenerationsereignisse in dem ersten und in dem zweiten DPF synchron, z. B. gleichzeitig, bei 430 zu beginnen. Falls bei 425 die Regenerationsstrategie kein Regenerationsereignis in dem zweiten DPF ausgelöst hat, kehrt das Verfahren 400 zu der Aktion 410 zurück, um eine ununterbrochene Schleife zu bilden.
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Falls alternativ in Ausführungsformen mit mehr als zwei DPFs wie oben diskutiert ein Regenerationsereignis in dem zweiten DPF nicht ausgelöst worden ist, geht das Verfahren 400 weiter, um ununterbrochen und aufeinanderfolgend Regenerationsstrategien in irgendeiner Anzahl von DPFs zu implementieren, solange die Regenerationsstrategie des vorhergehenden DPF kein Regenerationsereignis ausgelöst hat. Sobald jedoch die Regenerationsstrategie eines DPF angibt, dass ein Regenerationsereignis ausgelöst worden ist, werden die Regenerationsereignisse in allen DPFs bei 430 gleichzeitig begonnen.
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Sobald Regenerationsereignisse in dem ersten und in dem zweiten DPF bei 430 synchron begonnen worden sind, fragt das Verfahren 400 bei 435, 450 ab, ob die Partikelmaterialzusetzungen in dem ersten bzw. zweiten DPF unter vorgegebenen unteren Schwellenwerten liegen. Die Bestimmung der Partikelmaterialzusetzung in dem ersten und dem zweiten DPF kann auf irgendwelchen von verschiedenen Schätzungsstrategien wie etwa Delta-Druckmessungen über dem DPF, Partikelmaterialverteilungsschätzungen, Abgas-Massenkonzentrationsformeln und dergleichen beruhen. Falls die Partikelmaterialzusetzung in dem ersten DPF größer ist oder über dem unteren Schwellenwert liegt (d. h. wenn die Bestimmung bei 440 negativ beantwortet wird), wird das Regenerationsereignis in dem ersten DPF bei 440 fortgesetzt. Ähnlich zu der Bestimmung bei 440 wird, falls die Partikelmaterialzusetzung in dem zweiten DPF größer ist oder über dem unteren Schwellenwert liegt (d. h. wenn die Bestimmung bei 450 negativ beantwortet wird), das Regenerationsereignis in dem zweiten DPF bei 455 fortgesetzt. Falls jedoch die Partikelmaterialzusetzung in dem ersten DPF unter dem unteren Schwellenwert liegt (d. h. wenn die Bestimmung bei 440 positiv beantwortet wird), wird das Regenerationsereignis in dem ersten DPF bei 445 angehalten. Falls in ähnlicher Weise die Partikelmaterialzusetzung in dem zweiten DPF unter dem unteren Schwellenwert liegt (d. h. wenn die Bestimmung bei 450 positiv beantwortet wird), wird das Regenerationsereignis in dem zweiten DPF bei 460 angehalten. Aus dem Vorangehenden kann erkannt werden, dass das Verfahren das Beginnen von Regenerationsereignissen in mehreren DPFs zur gleichen Zeit umfasst, jedoch das Anhalten der jeweiligen Regenerationsereignisse unabhängig voneinander anhand unabhängiger Bestimmungen umfasst.
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Nachdem die Regeneration des ersten DPF bei 445 angehalten worden ist, bestimmt das Verfahren bei 465, ob die Regeneration des zweiten DPF angehalten worden ist. Falls die Regeneration des zweiten DPF angehalten worden ist, endet das Verfahren 400. Falls jedoch die Regeneration des zweiten DPF nicht angehalten worden ist, bestimmt das Verfahren 400 bei 465 erneut, ob die Regeneration des zweiten DPF angehalten worden ist. Das Verfahren 400 prüft bei 465 ununterbrochen den Status des Regenerationsereignisses in dem zweiten DPF, bis die Regeneration des zweiten DPF endet. Ähnlich zu der bei 445 erfolgten Bestimmung bestimmt das Verfahren 400 bei 470, ob die Regeneration des ersten DPF angehalten worden ist. Falls die Regeneration des ersten DPF angehalten worden ist, endet das Verfahren 400. Andernfalls bestimmt das Verfahren 400 weiterhin, ob die Regeneration des ersten DPF angehalten worden ist, bis die Regeneration des ersten DPF angehalten worden ist.
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In bestimmten Implementierungen umfasst das Verfahren 400 bei 475 das Bestimmen, ob die Regeneration des ersten oder des zweiten DPF bedingt durch einen detektierten Fehlerzustand wie etwa Sensorausfälle, Reaktionspartnerdosierer-Ausfälle, Verstopfung der DOC-Einlassfläche und dergleichen angehalten worden ist. Das Verfahren 400 prüft ununterbrochen, ob ein Regenerationsereignis wegen eines Fehlerzustands angehalten worden ist. Falls eine Regeneration des ersten oder des zweiten DPF aufgrund eines Fehlerzustands, der bei 475 bestimmt wird, angehalten worden ist, wird der andere des ersten und des zweiten DPF bei 480 angehalten, selbst wenn das Regenerationsereignis nicht abgeschlossen worden ist, wobei das Verfahren 400 endet. Falls beispielsweise das Regenerationsereignis in dem ersten DPF wegen eines fehlerhaften Sensors angehalten worden ist, wird das Regenerationsereignis in dem zweiten DPF unabhängig davon angehalten, ob das Regenerationsereignis in dem zweiten DPF mehr Zeit für den Abschluss erfordert. Auf diese Weise werden Rußzusetzungsunterschiede und nicht synchronisierte Regenerationsereignisse zwischen mehreren DPFs verringert. In bestimmten Implementierungen wird, falls das Verfahren 400 aufgrund eines Regenerationsereignisses, das aufgrund eines Fehlerzustands angehalten worden ist, endet, nicht wieder implementiert, bis der Fehlerzustand behoben ist.
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Aus dem Vorangehenden kann erkannt werden, dass die vorliegende Offenbarung ein System, ein Verfahren und eine Vorrichtung schafft, um Wärmemanagement-Anforderungen der Maschine zu verringern, eine übermäßige Partikelmaterialzusetzung und eine übermäßige Reinigung von DPFs zu verringern, um die Menge eines Reaktionspartners, der für DPF-Regenerationsereignisse verwendet wird, zu verringern und um Abgasgegendruckunterschiede zwischen DPFs von Abgasnachbehandlungssystemen mit mehreren DPFs zu verringern.
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Um ein Regenerationsereignis in einem DPF zu implementieren, fordert die Steuereinheit von der Maschine ein Wärmemanagement an. Das Wärmemanagement umfasst das Erhöhen der Abgastemperatur durch erneutes Kalibrieren des Betriebs der Maschine. Oftmals hat ein Wärmemanagement der Maschine überschüssige Mengen von NOx im Abgasstrom und eine ineffiziente Leistung der Maschine zur Folge. Daher ist die Verringerung von Maschinenwärmemanagement-Anforderungen an eine Maschine wünschenswert. Die unabhängige Initialisierung von Regenerationsereignissen in mehreren DPFs kann Regenerationsereignisse zur Folge haben, die nicht synchronisiert sind, weil sich das Partikelmaterial oftmals in DPFs unterschiedlicher Zweige ungleich ansammelt. Mit anderen Worten, da sich Partikelmaterial in verschiedenen DPFs ungleich ansammelt, könnten die Regenerationsereignisse zu unterschiedlichen Zeiten auftreten, was die Gesamtzeitdauer, in der ein Wärmemanagement für eine Maschine erfolgt, erhöht. Durch Synchronisieren des Beginnens von Regenerationsereignissen in mehreren DPFs anhand des am stärksten belasteten DPF und unabhängig vom Beenden der Regenerationsereignisse bleiben die Partikelmaterialzusetzungs- und Entfernungszyklen der DPFs relativ synchronisiert, weshalb die Zeitdauer, in der eine Maschine einem Wärmemanagement unterliegt, verringert wird. Da zusätzlich nur der Beginn der Regeneration in mehreren DPFs synchronisiert wird, ist die Koordination zwischen den DPFs verringert, was eine Verringerung von Software-Änderungen und von Aktualisierungen im Lauf der Zeit zur Folge haben kann.
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Wie oben diskutiert worden ist, werden sämtliche DPFs in denn Mehrfach-DPF-Abgasnachbehandlungssystem zu einer Regeneration gezwungen, falls nur einer der DPFs eine Regeneration anfordert. Daher werden die DPFs nicht mit Partikelmaterial überlastet. Ebenso enden nach der Initialisierung die DPFs unabhängig anhand von Bedingungen, die auf die jeweiligen DPFs eingeschränkt sind. Daher werden die DPFs nicht übermäßig regeneriert oder gereinigt.
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Sobald die Regenerationsereignisse begonnen worden sind, werden deren Charakteristiken in den mehreren DPFs einzeln in Übereinstimmung mit Bedingungen, die für jeden DPF spezifisch sind, gesteuert. Beispielsweise ist jedem DPF ein getrennter Reaktionspartnerdosierer zugeordnet, der gesteuert wird, um eine Reaktionspartnermenge zu dosieren, die für Regenerationsereignisse in dem zugeordneten DPF spezifisch ist. Daher ist die Reaktionspartnermenge, die für jedes Regenerationsereignis dosiert wird, niemals zu groß. Daher schaffen die Vorrichtung, das System und das Verfahren, die hier beschrieben werden, eine Verringerung des dosierten Reaktionspartners.
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Wie oben diskutiert werden ist, können sich Abgasgegendruckunterschiede zwischen DPFs eines Mehrfach-DPF-Systems entwickeln. Der Gegendruck kann sich aufgrund einer Variabilität von einem Teil zum nächsten und aufgrund von Partikelmaterialzusetzungsunterschieden zwischen den DPFs entwickeln. Durch Synchronisieren von Regenerationsereignissen in den DPFs wie oben diskutiert können die Partikelmaterialzusetzungsunterschiede verringert werden, um die Menge von Partikelmaterial in den DPFs wenigstens teilweise anzugleichen. Die Verringerung der Partikelmaterialzusetzungsunterschiede fördert eine Verringerung der Abgasgegendruckunterschiede zwischen den DPFs.
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Viele der in dieser Beschreibung beschriebenen funktionalen Einheiten sind als Module bezeichnet worden, um ihre Implementierungsunabhängigkeit stärker zu betonen. Beispielsweise kann ein Modul als eine Hardware-Schaltung implementiert sein, die Kunden-VLSI-Schaltungen oder Gate-Arrays, Halbleiter ”von der Stange” wie etwa Logik-Chips, Transistoren oder andere diskrete Komponenten umfasst. Ein Modul kann auch in Form programmierbarer Hardware-Vorrichtungen wie etwa feldprogrammierbarer Gate-Arrays, einer programmierbaren Array-Logik, programmierbarer Logikvorrichtungen oder dergleichen implementiert sein.
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Module können auch als Software implementiert sein, um durch verschiedene Typen von Prozessoren ausgeführt zu werden. Ein identifiziertes Modul aus ausführbarem Code kann beispielsweise einen oder mehrere physikalische oder logische Blöcke von Computerbefehlen umfassen, die beispielsweise als ein Objekt, eine Prozedur oder eine Funktion organisiert sein können. Dennoch müssen sich die ausführbaren Einheiten eines identifizierten Moduls nicht physikalisch nebeneinander befinden, sondern können disparate Befehle umfassen, die an verschiedenen Orten gespeichert sind, die, wenn sie logisch verbunden werden, das Modul umfassen und den genannten Zweck des Moduls erreichen.
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Tatsächlich kann ein Modul aus einem einzelnen Befehl oder aus vielen Befehle bestehen oder es kann sogar über mehrere verschiedene Codesegmente unter verschiedenen Programmen und über mehrere Speichervorrichtungen verteilt sein. Ähnlich können Operationsdaten hier in Modulen identifiziert und veranschaulicht sein und in irgendeiner geeigneten Form innerhalb eines geeigneten Typs einer Datenstruktur ausgeführt sein. Die Operationsdaten können als eine einzelne Datenmenge gesammelt sein oder können über verschiedene Orte einschließlich unterschiedlicher Speichervorrichtungen verteilt sein und können wenigstens teilweise lediglich als elektronische Signale in einem System oder Netz vorhanden sein. Wenn ein Modul oder Teile eines Moduls als Software implementiert sind, sind die Softwareanteile in einem oder in mehreren computerlesbaren Medien gespeichert.
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Module können in einem computerlesbaren Medium implementiert sein, das irgendeine Form haben kann, die maschinenlesbare Befehle in einer digitalen Verarbeitungsvorrichtung speichern kann. Ein computerlesbares Medium kann durch eine Übertragungsleitung, eine Kompaktdisk, eine digitale Videodisk, ein Magnetband, ein Bernoulli-Laufwerk, eine Magnetplatte, eine Lochkarte, einen Flash-Speicher, integrierte Schaltungen oder andere Speichervorrichtungen für digitale Verarbeitungsvorrichtungen ausgeführt sein.
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Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt sein, ohne von seinem Erfindungsgedanken oder von wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sollen in jeder Hinsicht nur als erläuternd und nicht als beschränkend angesehen werden. Der Schutzbereich der Erfindung ist daher mehr durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorangehende Beschreibung angegeben. Alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen, sollen in ihrem Schutzumfang enthalten sein.
