DE112012001015T5 - System und Verfahren der DPF-passiven Verstärkung durch Antriebsstrang-Drehmoment-Geschwindigkeitsmanagement - Google Patents

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Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Verfahren und ein System bereit, zum Ermitteln von Empfehlungen für einen Fahrzeugbetrieb, der die Rußbelastung hinsichtlich eines Dieselpartikelfilters (DPF) in einem Abgasnachbehandlungssystem reduziert. Erzeugte Empfehlungen können eine überschüssige Teilchenmaterie-(PM)-Produktion während vorübergehender Motorereignisse reduzieren und vorteilhafte Betriebsbedingungen zur passiven Regeneration bereitstellen. Auf diese Weise werden weniger häufige aktive Regenerationen des DPF erforderlich und/oder mehrere Gelegenheiten werden bereitgestellt zur passiven Regeneration. Das System und Verfahren kann Ort- und Geländeinformationen verwenden, um ein Betriebsfenster hinsichtlich der Reduzierung der Rußproduktion und Rußbeladung des DPF vorwegzunehmen und vorauszusehen oder dem Benutzer mit einer Anweisung versorgen, wenn derartige Gelegenheiten vorliegen oder bald auftreten werden.

Description

  • QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung nimmt die Priorität der vorläufigen Patentanmeldung Nr. 61/447,425, eingereicht am 28. Februar 2011, in Anspruch, wobei deren vollständiger Inhalt hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Erfindung betrifft eine verbesserte Nachbehandlungsdurchführung. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung die Optimierung von Fahrzeugmotor- und Übertragungsvorgängen, um eine passive Regeneration des Dieselpartikelfilters zu verbessern und Motorabgasteilchenmaterie zu reduzieren.
  • HINTERGUND
  • Regierungen haben sich fortschrittliche Mandate zum Reduzieren der Mengen von Teilchenmaterie (PM) in Abgasemissionen auferlegt. Der Dieselpartikelmateriefilter (DPF) wurde entwickelt für Abgasnachbehandlungssysteme, um Dieselpartikelmaterie zu entfernen, welche Ruß, nicht verbrannten Treibstoff, Schmieröl usw. aus dem Abgas enthalten.
  • Ein DPF enthält üblicherweise einen Filter, der in einem Kanister eingeschlossen ist, der in dem Dieselabgasstrom angeordnet ist. Der Filter ist ausgestaltet, um PM zu sammeln, während Abgase dort hindurchtreten können. Typen von DPFs beinhalten keramische und Siliziumcarbidmaterialien, faserumwickelte Kartuschen, gestrickte Fasersiliziumoxidkneuel, Drahtgitter und gesinterte Metalle. DPFs haben Reduktionen der PM bis zu 90% oder mehr gezeigt und können gemeinsam mit einem DOC verwendet werden, um Kohlenwasserstoffe, CO und lösliche organische Fraktionen (SOF) von PM in Dieselabgasen zu reduzieren.
  • Da ein DPF Ruß und andere PM einfängt, muss er von Zeit zu Zeit regeneriert werden, da das Volumen an PM, welches durch einen Dieselmotor erzeugt wird, ausreichend ist, um ein DPF in einer relativ kurzen Zeit aufzufüllen und zu verstopfen. Das Regenerationsverfahren verbrennt oder „oxidiert” PM, das sich in dem Filter angesammelt hat. Da jedoch Dieselabgastemperaturen oftmals nicht ausreichend hoch sind, um angesammeltes PM zu verbrennen, werden verschiedene Wege zum Anheben der Abgastemperatur oder der Absenkung der Oxidationstemperatur verwendet. Eine Regeneration kann durchgeführt werden, passiv durch Zufügen eines Katalysators zu dem Filter. Zum Beispiel kann ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) stromaufwärts eines DPF vorgesehen sein, um NO zu oxidieren und NO2 zu erzeugen (erfordert eine genaue Steuerung, um das Massenverhältnis von NO/PM im Motorabgas beizubehalten), welches wiederum das PM in dem stromabwärtigen DPF oxidiert. Alternativ kann eine Regeneration aktiv erreicht werden durch Erhöhen der Abgastemperatur durch eine Vielfalt von Möglichkeiten, einem Treibstoffverbrenner, Widerstandswärmespulen oder späte Treibstoffeinspritzung.
  • Das Betreiben von aktiven DPF-Regenerationskreisläufen beinhaltet jedoch das Einleiten von Energie in das Motorsystem und resultiert in einem überschüssigen Treibstoffverbrauch und somit überschüssigen Kosten. Ferner ist die Handhabung der Rußbelastung in dem DPF in stützenden Verbrennungsmotorsystemen zum Reduzieren des aktiven Durchlaufens schwierig, da ein Betrieb des Motorsystems häufig Ruß erzeugende Schwankungen beinhaltet. Zum Beispiel erhöhen Schwankungen, welche eine Gasdrosselung beinhalten, Treibstoffmengen in der Luft zur Treibstoffmischung derart, dass das Verhältnis stöchiometrische Pegel erreichen oder übersteigen kann, was zu überschüssiger PM führt, welches durch den DPF aufgefangen wird und folglich aktivere Regenerationskreisläufe erfordert.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Diese Offenbarung stellt ein Verfahren und ein System zum Ermitteln von Empfehlungen für Antriebsstranggetriebe bereit, welche Rußerzeugung in Verbindung mit der Handhabung eines Dieselpartikelfilters (DPF) eines Abgasnachbehandlungssystems reduzieren. Die erzeugten Empfehlungen reduzieren überschüssige Teilchenmaterie-(PM)-Erzeugung während vorübergehender Motorereignisse und können vorteilhafte Betriebsbedingungen für eine passive Regeneration bereitstellen. In dieser Hinsicht wird eine weniger häufige aktive Regeneration des DPF erforderlich und/oder Möglichkeiten für eine passive Regeneration werden bereitgestellt.
  • In einem Aspekt der Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Verstärken der passiven Regeneration eines DPF das Empfangen von aktuellen Betriebsdaten, die einen aktuellen Fahrzeugbetriebszustand anzeigen, der auf zumindest zwei ausgewählt aus Leistungsanforderung, Motorgeschwindigkeit, Motordrehmoment, Gangzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit basiert; Empfangen von Geländedaten, die eine Geländeveränderung anzeigen; Ermitteln eines Fahrzeugzielbetriebszustandes basierend auf Motorabgas-PM und Motorschwankungen; und Bereitstellen einer Motorgeschwindigkeit und Übertragungsgangschaltungsempfehlung basierend auf dem Fahrzeugzielbetriebszustand, um zumindest einen der Motorabgas-PM und der Motorschwankungen zu reduzieren.
  • In einem anderen Aspekt der Offenbarung beinhaltet ein System, das angepasst ist, um die passive Regeneration eines DPF zu verstärken, ein aktuelles Betriebszustandsmodell einschließlich der aktuellen Betriebszustandsdaten, die einen aktuellen Fahrzeugbetriebszustand anzeigen, basierend auf zumindest zwei ausgewählt aus Leistungsanforderung, Motorgeschwindigkeit, Motordrehmoment, Gangzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit; einem Geländeveränderungsmodul einschließlich Geländedaten, die eine Geländeabweichung anzeigen; ein Zielbetriebszustandsmodul, das einen Fahrzeugzielbetriebszustand enthält, basierend auf Motorabgas-PM und Motorschwankungen; und ein Empfehlungsmodul, das Motorgeschwindigkeit und Übertragungsgangschaltungsempfehlungen enthält, um die Motorabgas-PM und die Motorschwankungen zu reduzieren.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm eines Abgasnachbehandlungssystems, welches stromabwärts fluid an eine Energieumwandlungsvorrichtung gekoppelt ist.
  • 2 ist ein Diagramm eines Motorsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
  • 3 ist ein Diagramm, das weitere Einzelheiten von steuerungsbezogenen Modulen zeigt, die in dem beispielhaften Motorsystem vorliegen, das in 2 gezeigt ist.
  • 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Kreislaufeffizienzmanagementmodul gemeinsam mit beispielhaften Eingaben und erzeugten Ausgaben zeigt.
  • 5 ist ein Verfahrensflussdiagramm eines Verfahrens zum Verstärken der passiven Regeneration eines DPF gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • 1 zeigt ein beispielhaftes Abgasnachbehandlungssystem 1, das stromabwärts von einer Energieumwandlungsvorrichtung 2 fluidgekoppelt ist, wie eine Turbine eines Turboladers. Das Abgasnachbehandlungssystem 1 beinhaltet ein DOC 3 in dem Abgasstromweg stromabwärts von der Energieumwandlungsvorrichtung 2, einen Dieselpartikelfilter (DPF) 4 in dem Abgasstromweg stromabwärts von dem DOC 3. Die Elemente der Energieumwandlungsvorrichtung 2 und das Nachbehandlungssystem 1 sind fluid über die Abgasleitungsabschnitte 6a–6d verbunden. Zusätzliche Elemente können in dem Nachbehandlungssystem 1 enthalten sein, wie ein SCR (nicht gezeigt), der stromabwärts des DOC 3 und DPF 4 angeordnet ist. Ein Kohlenwasserstoff-(HC)-Dosierer 5 ist in dem Abgasleitungssegment 6b zwischen der Energieumwandlungsvorrichtung 2 und dem DOC 3 vorgesehen, um Treibstoff in den Abgasstrom einzuspritzen, beispielsweise während eines aktiven Regenerationskreislaufs des DPF 4. Die Rußbelastung in dem DPF 4 kann unter Verwendung eines Delta-P-Rußbelastungsschätzers (SLE) verfolgt werden, in welchem die Rußbelastungsschätzung ermittelt wird, basierend auf Drucksensormessungen quer über den DPF 4 oder unter Verwendung eines modellbasierten SLE.
  • Aufgrund der hohen Kosten der aktiven Regeneration des DPF 4 sind Möglichkeiten entweder zum Verstärken der passiven Regenerationsfähigkeiten oder zum Reduzieren der Menge von Abgasteilchenmaterie (PM) aus dem Motor von erheblichem Wert. Ferner sind die Möglichkeiten zum Durchführen von vollständigen aktiven Regenerationen begrenzt, welche ferner den Bedarf für eine erhöhte passive Regeneration erhöht, wie auch die Reduzierung von Motorabgas-PM. Die Herausforderung besteht darin, einen Motor optimal zu betreiben, um die passive Regeneration eines DPF zu maximieren durch Handhabung sowohl der Motorgeschwindigkeit und Motorschwankungen durch Antriebsstrang/Endantriebssteuerung, und auf lange Sicht die Verwendung der Strategie, welche am effizientesten ist. Beispielsweise kann eine Bedingung darin bestehen, bei der ein weniger effizienter Betrieb des Motors (zum Beispiel Herunterschalten in einen niedrigeren Gang, um die Motorgeschwindigkeit zu erhöhen) ökonomischer sein, da der zusätzlich verbrauchte Treibstoff durch Ändern des Betriebszustandes (das heißt Herunterschalten) geringer sein kann als der durch einen Regenerationskreislauf des DPF 4 verbrauchte Treibstoff, welcher andererseits erforderlich ist, basierend auf der SLE-Ausgabe, wenn der aktuelle Betriebszustand beibehalten wird. Somit kann eine Optimierung eines Antriebsstrangdrehmoment-Geschwindigkeitmanagements das Voraussehen der erforderlichen Leistung für den Fahrzeugbetrieb über einen Zeitraum beinhalten, eine zurückgelegte Distanz oder ein Betriebsfenster und Ermitteln eines optimalen Betriebsmodus unter Berücksichtigung des durch den Betriebsmodus und irgendwelche benötigten Regeneration verbrauchten Treibstoffs. Dies ist insbesondere nützlich in Motorsystemen, die einen Zugang haben zu Positions- und Geländedaten, beispielsweise unter Verwendung von GPS- und Gelände/Streckenführungskartendaten und Betrieb im Fahrsteuerungsmodus, wo die erforderliche Leistung in dem veranschlagten Betriebsfenster sofort und genau abgeschätzt werden kann.
  • Um Fahrzeugmotor und Übertragungsvorgänge zu optimieren, um eine passive Regeneration des DPF zu optimieren, führen Anwender ein Kreislaufeffizienzmanagement(CEM)-Modul ein. Das CEM-Modul verwendet Steuerungsverfahren, um einen Benutzer mit vorweggenommenen und gegenwärtigen gewünschten Fahrzeugsbetriebsverhalten zu liefern und die Treibstoffwirtschaftlichkeit zu optimieren. Die CEM-Steuerungsverfahren konzentrieren sich auf Antriebsstrangkomponenten wie Motor, Übertragungs-, Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, Zubehör, Endantrieb, Räder und Fahrzeug. Die Verfahren können mit dem Benutzer in Wechselwirkung stehen, um eine Leitung hinsichtlich geeigneter Fahrzeuggeschwindigkeit/Leistungszielen und Übertragungsgangauswahlzielen bereitzustellen. Das CEM-Modul ist nützlich in der Konditionierung eines Betreibers zum Optimieren des Verhaltens basierend auf bestimmten Leistungskriterien.
  • 2 zeigt ein Diagramm eines beispielhaften Motorsystems 10, welches in ein Fahrzeug (nicht gezeigt) wie einen Lastwagen oder ein Automobil integriert werden kann. Das Motorsystem 10 beinhaltet ein Antriebsstrangsystem 20, einschließlich eines Verbrennungsmotors 30 und einer Übertragung 40 von entweder einem CVT oder einem Typ mit diskreten Gängen. Auch enthalten in dem Motorsystem 10 sind ein Abgasnachbehandlungssystem 1 (einschließlich DPF 4), ein Motorsteuerungsmodul (ECM) 60, ein CEM-Modul 70 und eine Übertragungssteuerungseinheit (TCU-Modul) 80. Die Komponenten des Motorsystems 10 kommunizieren mit dem ECM 60 und einem anderen über ein Netzwerksystem 100, welches beispielsweise ein Steuerungsbereichsnetzwerk (CAN) sein kann. Das Motorsystem 10 kann eine Anzahl von zusätzlichen Komponenten beinhalten, die nicht in 2 gezeigt sind.
  • 3 zeigt mehr Einzelheiten von steuerungsbezogenen Modulen, welche in dem beispielhaften Netzwerksystem 100 des Motorsystems 10 vorliegen können. Das Netzwerksystem 100 beinhaltet das ECM 60, CEM-Modul 70, und TCU-Modul 80, die in 1 gezeigt sind, und zusätzliche Module, welche mit ECM 60, CEM-Modul 7 und/oder TCU-Modul 80 über ein Netzwerk 10 (zum Beispiel ein CAN) kommunizieren. Es sollte gewürdigt werden, dass während die in 3 gezeigten Module getrennt dargestellt sind, aber kommunizierend gekoppelte Module sind, sämtliche oder einige dieser abgebildeten Module in einer geeigneten Weise gruppiert werden können und/oder kombiniert werden können, um ein oder mehrere Module zu bilden. Zum Beispiel können alle abgebildeten Module mit dem ECM 60 enthalten sein.
  • Wie in 3 gezeigt, beinhalten die zusätzlichen Module ein Motorparameter/Betriebsbedingungenmodul 120, das ausgebildet ist, um vorbestimmte Fahrzeugparameter und aktuelle Fahrzeugbetriebsbedingungen zu empfangen, ein Straßengelände- und Streckenführungsmodul 130, das ausgestaltet ist, um Geländeprofildaten/Informationen und Streckenführungsinformationen (Ziel/Mehrfachzielstreckenführung) zu empfangen und/oder zu speichern und ein Benutzerschnittstellenmodul 140, das ausgebildet ist, um Benutzereingaben oder andere Eingaben anderer Quellen zu empfangen und Ausgaben von dem CEM 70 zu dem Benutzer bereitzustellen. Ein beliebiges der abgebildeten Module kann ausgestaltet sein, um mit einem anderen über ein Kommunikationsmodul 150 (zum Beispiel ein CAN-Netzwerkmodul) zu kommunizieren. Ein DPF-Managementmodul 160 des CEM-Moduls 70 ermittelt einen Zielbetriebszustand basierend auf der Motorabgas-PM und Motorschwankungen. Das DPF-Managementmodul 160 kommuniziert mit ECM 60 und TCU 80, um einen empfohlenen Betrieb bereitzustellen, welcher aus dem Motor austretende PM durch Begrenzen der Motorschwankungen optimiert (typischerweise minimiert).
  • Das Kommunikationsmodul 150 kann eine GPS-Einheit 152 beinhalten, um Positionsdaten zu empfangen, um eine Koordinatenpositionierung zu ermitteln und/oder Daten zu liefern im Vorlauf eines Betriebs oder bevorstehender Positionen oder in Echtzeit, wenn das Fahrzeug betrieben wird und eine Strecke überquert wird. Ausführungsformen können für Straßengeländedaten vorsehen, dass sie in einem Computerspeicher gehalten werden und zu einem CEM-Modul 70 vor dem Start einer Reise heruntergeladen werden oder drahtlos über die Luft zu einem beliebigen Zeitraum übertragen werden, beispielsweise unter Verwendung einer Funkzellentechnologie. Die Positionsinformationen, die durch eine GPS-Einheit 152 bereitgestellt werden, kann durch ein Benutzerschnittstellenmodul 140 und/oder dem Straßengelände- und Streckenführungsmodul 130 verwendet werden, um zu ermitteln, wo das Fahrzeug sich auf einer Strecke befindet, die gegenwärtigen Straßenbedingungen und zukünftige Straßenbedingungen und betreffende Motorgeschwindigkeit und Betankungs-/Drehmomenterfordernisse vorherzusagen.
  • Das CEM-Modul 70 kann Informationen vom ECM 60, Motorparameter-/Betriebsbedingungenmodul 120, dem Straßengeländemodul 130 und/oder dem Benutzerschnittstellenmodul 140 über das Kommunikationsmodul 150 empfangen. Das CEM 70 kann beinhalten oder Zugriff haben zu Daten aus einem Rußemissionsmodell (nicht gezeigt), welches eine Menge an Ruß abschätzen kann, welcher produziert werden würde für eine bestimmte Motorgeschwindigkeit und Drehmoment. Das Rußemissionsmodell kann beispielsweise in dem ECM 60 enthalten sein. Diese Information kann durch das DPF-Managementmodul 160 verwendet werden, um zu ermitteln, ob dem ECM 60 ein Betriebszustand zu empfehlen ist, welcher eine passive Regeneration optimiert oder die Rußproduktion minimiert, während weiterhin die erforderliche Leistung bereitgestellt wird. Ferner kann die Empfehlung andere Daten berücksichtigen, wie Streckenführung, veranschlagte Zeit zur Ablieferung und/oder Wetterbedingungen, wenn ein zu empfehlender Betriebszustand ermittelt wird. In einer beispielhaften Ausführungsform werden Motorstellgrößen minimiert durch Betreiben des Motors in einem Bereich oder Fenster niedriger Geschwindigkeit. Daten wie Streckenführung, Abfahrtspunkt, Bestimmung, gewährbare Reisezeit usw. können durch den Benutzer über das Besitzerschnittstellenmodul (zum Beispiel über einen Touch-Screen, Anzeige, Mikrofon oder andere Schnittstellenvorrichtungen) bereitgestellt werden oder dem Straßengeländestreckenführungsmodul 130 über ein Kommunikationsmodul 150 beispielsweise kommuniziert werden.
  • 4 zeigt ein detaillierteres Beispiel eines CEM-Moduls 70 gemeinsam mit beispielhaften Eingaben und erzeugten Ausgaben. Die Eingaben können beinhalten Leistungsanforderung, Motorgeschwindigkeit, Motortemperatur, Motordrehmoment, Gangzahl (Übertragungstyp), Fahrzeuggeschwindigkeit, Betankungskennfelder (heiß und kalt) und Gelände/Positionierungsinformation. CEM-Modul 70 ermittelt eine Empfehlung, wo beispielsweise die Motorgeschwindigkeit und Übertragungsgangschaltung Empfehlungen an ECM 60 und TCU 80 enthalten, welches Motorabgas-PM durch Begrenzen von Motorschwankungen optimiert (üblicherweise minimiert). Dies kann erreicht werden mit der Hilfe von Daten, die von der GPS-Vorrichtung 152 und/oder einem SLE-Modul 165 erhältlich sind, welche die Rußbelastung (PM) in dem DPF 4 verfolgt und schätzt. Das SLE-Modul 165 kann irgendwo in dem Netzwerk 100 vorgesehen sein, beispielsweise in ECM 60 und mit dem DPF-Modul 160 über ein Netzwerksystem 100 kommunizieren. In dieser Ausführungsform werden Daten von der GPS-Einheit 152, welche Fahrzeugpositionierung und bevorstehende Geländeveränderungen anzeigt, zu dem CEM-Modul 70 geliefert, welches dann die Geländeabweichung, den Ort des Fahrzeugs in dem Gelände bewerten kann und die Motorbelastung unter verschiedenen Wahlmöglichkeiten und Kombinationen von Wahlmöglichkeiten vorwegnimmt.
  • Beispielsweise kann eine Wahlmöglichkeit, die zu berücksichtigen ist sein, dass das DPF-Managementmodul 160 sämtliche unmittelbar bevorstehenden Geländeveränderungen direkt zur Motorbelastung übersetzt unter Verwendung der gegenwärtigen Übertragungsgangposition, das heißt ohne Änderung des Gangzustandes der Übertragung 40.
  • Eine andere Wahlmöglichkeit, welche das DPF-Managementmodul 160 berücksichtigen kann, beinhaltet die Berücksichtigung der Motorlastschwankungen basierend auf einer +1/–1 (oder ähnlicher) Gangänderung von dem gegenwärtigen Übertragungszustand, oder Motorlastschwankungen mit Zylinderabschaltung. Das heißt, die Wirkungen einer Hochschaltung zu einem um eins oder mehr höheren Übertragungsgang oder ein Herunterschalten zu einem um eins oder mehr niedrigeren Übertragungsgang können berücksichtigt werden zum Reduzieren von Schwankungen eines bevorstehenden Ereignisses oder um einen gegenwärtigen Betriebszustand zu einem optimaleren Zustand (zum Beispiel niedrigere Geschwindigkeit) in Anbetracht des DPF-Managements zu ändern.
  • Optionen zur Berücksichtigung durch das DPF-Managementmodul 160 beinhalten Berücksichtigungen, die gemacht werden, um den Motor 30 in einem konservativen Zustand mit einer höheren Sauerstoffkonzentration im Treibstoff (OFC) in Vorbereitung auf eine bevorstehende Schwankung, wie eine erhöhte Belastung, anzuordnen und Berücksichtigungen, die gemacht werden, um den zukünftigen Zustand des Motors 30 zu erreichen, um die Schwankung von dem gegenwärtigen Zustand zu reduzieren (auf einer Pro-Zylinderbasis).
  • Die vorhergehenden Optionen und andere sowie auf deren Kombinationen können verwendet werden, um optimale Motorübertragungsbeziehungen als eine Funktion der Geländeveränderung zu identifizieren. In einer Ausführungsform können diese Optionen mit dem Zustand der Rußbelastung in dem DPF 4 beispielsweise wie durch das SLE-Modul 165 abgeschätzt, berücksichtigt werden. Zum Beispiel kann eine Menge der erlaubbaren Rußproduktion während eines Zeitfensters des Betriebes teilweise auf der Menge von Ruß, welche in dem DPF vorliegt, passiert werden. Wenn somit die zugänglichen Betriebsoptionen betrachtet werden, können sich die erlaubten Grenzwerte mit der abgeschätzten PM ändern.
  • Zusätzlich zum Begrenzen von Motorschwankungen zum Abschwächen der Erzeugung von Motor-PM können der Motor 30 und die Übertragung 40 auch gehandhabt werden, um den Motor 30 bei niedrigen Geschwindigkeiten zu betreiben. Durch Betreiben des Motors 30 bei niedrigen Geschwindigkeiten bleiben die passiven Regenerationsmöglichkeiten für das Nachbehandlungssystem zum Regenerieren des DPF 4 weiter erhältlich. Durch geeignetes Schalten der Übertragung kann der Motor verlangsamt werden (oder in einem bestimmten Geschwindigkeitsfenster gehalten werden), basierend auf gegenwärtigen und zukünftig erwarteten Belastungen basierend auf dem Geländeprofil.
  • Zusätzlich kann das Motorsystem 10 ein Gleichgewicht zwischen dem Motor 30, der näher an seinem maximalen bremsspezifischen Brennstoffverbrauch (BSFC) arbeitet, welcher bei einer gegebenen Motorgeschwindigkeit auch durch geeignetes Abschalten der Zylinder erreicht werden kann (das heißt Abtrennen von Treibstoff oder von Treibstoff und Luft zu einem oder mehrerer der Zylinder derart, dass die verbleibenden Zylinder näher an dem maximalen BSFC arbeiten); die Abgasflussrate/-temperatur; und die Fähigkeit, die gewünschte Übergangsantwort (wie eine plötzliche Beschleunigung) in Zeitereignissen in naher Zukunft bereitzustellen.
  • Die Motorgeschwindigkeit kann auch beibehalten werden bei einem gesamt niedrigen Wert durch Schalten des Motors, der durch die Kurvengeschwindigkeit bestimmt ist, basierend auf dem Bedarf für aggressivere passive Regenerationsgelegenheiten. Beispielhafte Ausführungsformen stellen einen Nutzen von erhöhter Frachteffizienz beim Transport von Fracht von der Quelle zur Bestimmung bereit. Zu verarbeitende Eingaben können auch Motorbetankungskennfelder und Motorbrems-/Reibungskennfelder beinhalten. Zusätzlicher Nutzen beinhaltet eine Reduzierung von fehlgeschlagenen aktiven DPF-Regenerationsversuchen und Verbesserung in der Produktlebenszeit/Garantie.
  • Beide Ansätze – Begrenzung der Motorschwankungen und Reduzieren der Motorgeschwindigkeit – Verwenden ein motorübertragungsintegriertes System, wo Daten in der Form von GPS-Informationen verwendet werden können, um den Entscheidungsprozess zu unterstützen, um gegenwärtige und zukünftige Geländeinformation zu berücksichtigen. Ohne das GPS-Signal würden optimale Entscheidungen teilweise auf den gegenwärtigen Motorzustand, Gasbefehl, Nachbehandlungszustand und dem Übertragungszustand basieren. Obwohl nicht alle Vorteile realisiert werden würden, könnte das Nicht-GPS-Verfahren weiterhin Aktivitäten mit der Übertragung koordinieren, um Schwankungen zu minimieren und den Motor bei einer relativ niedrigen Gesamtbetriebsgeschwindigkeit halten.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform führt das CEM-Modul 70 ein überwachendes DPF-Management des Motorsystems 10 durch. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das CEM-Modul 70 ermitteln, ob benutzergesteuerte Änderungen in der Motorgeschwindigkeit und Drehmoment, beispielweise durch Herunterschalten, nicht Schalten oder Heraufschalten die Übertragung von ihrer gegenwärtigen Gangzahl und/oder Gaseinstellung zu einer Bedingung erforderlich sind, die vorteilhaft ist zum Reduzieren der Rußproduktion oder zum Verstärken der passiven Regeneration. Durch Herunterschalten der Übertragung nach Einlegen eines höheren Gangs, beispielsweise kann der Motor bei einer höheren Geschwindigkeit arbeiten, während die gleiche Menge von Antriebswellenleistung als mit Betrieb bei geringerer Geschwindigkeit erzeugt wird, und die überschüssige Rußproduktion kann vermieden werden, welche andererseits erzeugt werden würde mit erhöhter Gaszufuhr (Betankung) bei einer niedrigeren Motorgeschwindigkeit. Somit kann bei Erzeugen von Empfehlungen zum Schalten der Übertragung hoch oder runter und/oder Erhöhen oder Absenken der Treibstoffzufuhrrate über Gaszufuhreinstellungen kann das CEM-Modul 70 dem Benutzer Anweisungen anbieten, bei Gelegenheiten bei denen ein optimalerer Motoraustritt-PM-Betrieb möglich ist. Erzeugte Empfehlungen können dem Benutzer über eine sichtbare oder hörbare Schnittstelle (zum Beispiel Anzeige, Sprecher usw.) angezeigt werden.
  • Zusätzlich kann das CEM-Modul 70 Kosten/wirtschaftliche Nutzeninformationen zur historischen Speicherung und/oder Anzeige, beispielsweise über ein Benutzerschnittstellenmodul 140 erzeugen. Diese Information kann bereitgestellt werden als ein unmittelbarer Wert, als eine Informationsentwicklung über ein Fenster (zum Beispiel ein vorausschauendes Fenster), über eine gesamte Strecke (Quelle zum Ziel), oder um Nutzen, Kostenersparnisse oder die Leistung von beliebigem anderem definierbaren kumulativem Zeitraum zu zeigen.
  • 5 ist ein Prozessflussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 200, welches die passive Regeneration eines DPF verstärkt. Beginnend im Prozess 210, beinhaltet das Verfahren das Empfangen von Daten, welche einen gegenwärtigen Fahrzeugbetriebszustand anzeigen, einschließlich basierend auf beispielsweise Leistungsanforderung, Motorgeschwindigkeit und Drehmoment, Gangzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit. Im Prozess 220 werden Daten empfangen, die eine Geländeveränderung anzeigen. Danach, im Prozess 230, wird ein Fahrzeugzielbetriebszustand ermittelt, basierend auf Motorabgas-PM und Motorschwankungen. Das Verfahren 240 stellt eine Motorgeschwindigkeits- und Übertragungsgangschaltungsempfehlung in Anbetracht der Reduzierung der Motorabgas-PM und Motorschwankungen bereit. Das Verfahren kann wiedergestartet werden, beispielsweise für ein anderes Zeitfenster oder einen anderen Abstand, wenn eine andere Schwankungszustand ermittelt wird, wie durch den Benutzer bestimmt, oder es kann kontinuierlich laufen. Geländeveränderungen können basierend auf gegenwärtigen Fahrzeugort oder bevorstehenden Fahrzeugort basieren.
  • Beispielhafte Ausführungsformen stellen ein System bereit, das angepasst ist, um die passive Regeneration eines DPF zu verstärken. Das System enthält ein aktuelles Betriebszustandsmodul einschließlich Daten, die einen gegenwärtigen Fahrzeugbetriebszustand anzeigen, basierend auf zumindest zwei ausgewählt aus Leistungsanforderung, Motorgeschwindigkeit, Motordrehmoment, Gangzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit. Das System enthält ferner ein Geländeveränderungsmodul einschließlich Daten, die eine Geländeänderung anzeigen, ein Zielbetriebszustandsmodul, welches einen Fahrzeugzielbetriebszustand enthält, basierend auf Motorabgas-PM und Motorschwankungen und ein Empfehlungsmodul, das Motorgeschwindigkeit und Übertragungsgangschaltungsempfehlungen im Hinblick auf Reduzierungen der Motorabgas-PM und Motorschwankungen enthält.
  • Beispielhafte Ausführungsformen stellen ein System und ein Verfahren bereit zum Optimieren der Fahrzeugmotor- und Übertragungsarbeitsvorgänge, um die passive Regeneration des DPF zu verbessern und die Motorabgas-PM zu reduzieren, um in computerprogrammierbare Software implementiert zu werden und in greifbare computerlesbare Medien gespeichert zu werden. Eine derartige Ausführungsform würde ein computerlesbares Speichermedium enthalten, das mit computerausführbaren Anweisungen codiert ist, welches wenn es durch einen Prozessor ausgeführt wird, das Verfahren zum Maximieren der passiven Regeneration eines DPF durchführt, wie oben offenbart.
  • Viele Aspekte dieser Offenbarung sind in Begriffen von Logikeinheiten oder Modulen beschrieben, welche Folgen von Aktionen beinhalten, die durch Elemente eines Steuerungsmoduls und/oder eines Netzwerksystems durchzuführen sind, welches ein Computersystem oder eine andere Hardware sein kann, die in der Lage ist, programmierte Anweisungen auszuführen. Diese Elemente können in einer Steuerung eines Motorsystems eingebaut werden, wie ein ECM 60, Mehrfachsteuerungen oder in einer Steuerung, die davon getrennt ist und mit dem ECM 60 kommuniziert oder über mehrere Module verteilt ist. In einer Ausführungsform können das ECM 60, CEM 70 und andere abgebildete und beschriebene Module Teil eines CAN sein, in welchem die Steuerung, Sensor, Auslöser über digitale CAN-Nachrichten kommunizieren. Es wird erkannt werden, dass in Ausführungsformen, welche mit der vorliegenden Offenbarung konsistent sind, jede der verschiedenen Aktionen durch spezialisierte Schaltkreise durchgeführt werden könnten (zum Beispiel diskrete Logikgatter, die miteinander verbunden sind, um eine spezielle Funktion durchzuführen), durch Programmanweisungen, wie Programmodule, die durch ein oder mehrere Prozessoren (zum Beispiel einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) oder Mikroprozessor) durchgeführt werden oder durch eine Kombination von beiden, wobei alle in einer Hardware und/oder Software des ECM 60 und/oder anderer Steuerung, mehrerer Steuerungen und/oder Modulen implementiert sein können, wobei jede davon einen Prozessor verwenden kann oder einen Prozessor mit einer anderen Einheit (Modul, Steuerung usw.) teilen kann, um die erforderlichen Aktionen durchzuführen. Zum Beispiel kann das Motorparameter-/Betriebsbedingungenmodul 120 implementiert sein als getrennte Module für die Motorparameter und aktuellen Betriebsbedingungen und jedes Modul kann Teil des ECM 60 sein oder als ein getrennt vorgesehenes Modul. Die Logik von Ausführungsformen, die mit der Offenbarung konsistent sind, kann in einem beliebigen Typ von geeigneter Hardware und/oder Software implementiert sein mit Abschnitten, die in der Form von computerlesbarem Speichermedium vorliegen mit einem Steuerungsalgorithmus, der darauf aufgezeichnet ist, wie die ausführbaren logischen Anweisungen die hierin offenbart sind und kann beispielsweise programmiert sein, um ein oder mehrere ein- oder mehrdimensionale Motoren- oder Turbinennachschlagtabellen und/oder Kalibrationsparameter zu beinhalten. Das computerlesbare Medium enthält greifbare Formen von Medien zum Beispiel einen Schreib-Lese-Speicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicher (zum Beispiel EPROM, EEPROM, oder Flash-Speicher). Eine optische Faser und einen tragbaren Compakt-Disc-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM) oder einen anderen Festkörper als magnetisches und/oder optisches Scheibenmedium, das in der Lage ist, Informationen zu speichern. Somit können verschiedene Aspekte in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden und alle derartigen Formen sind als mit dieser Offenbarung konsistent zu betrachten.
  • Während verschiedene Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung gezeigt und hier beschrieben wurden, sollte verstanden werden, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Der Fachmann wird andere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung würdigen, welche Veränderungen, Modifikationen und weitere Anwendungen von hier beschriebenen Ausführungsformen beinhalten können.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Verstärken der passiven Regeneration eines Dieselpartikelfilters (DPF), wobei das Verfahren aufweist: Empfangen von aktuellen Betriebsdaten, die einen aktuellen Fahrzeugbetriebszustand anzeigen, basierend auf zumindest zwei Parametern ausgewählt aus Leistungsbedarf, Motorgeschwindigkeit, Motordrehmoment, Gangzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit; Empfangen von Geländedaten, die eine Geländeveränderung anzeigen; Ermitteln eines Fahrzeugzielbetriebszustands basierend auf Motorabgasteilchenmaterie (PM) und Motorschwankungen; und Bereitstellen einer Motorgeschwindigkeits- und Übertragungsgangschaltungsempfehlung basierend auf dem Fahrzeugzielbetriebszustand, um zumindest einen ausgewählt aus dem Motorabgas PM und den Motorschwankungen zu reduzieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Geländeveränderung auf dem aktuellen Fahrzeugort basiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Geländeveränderung auf einem bevorstehenden Fahrzeugort basiert.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Reduzieren der Motorschwankungen auf einer Basis pro Zylinder ermittelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Betriebszustand basierend auf einem geschätzten Abgas-PM-Pegel, der in dem DPF vorliegt, ermittelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Motorgeschwindigkeits- und Übertragungsgangschaltungsempfehlung einem Motorsteuerungsmodul (ECM) bereitgestellt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit: Schätzen einer Rußbelastung in einer Menge von Motorabgas-PM in dem DPF, wobei das Zielbetriebszustandsmodul basierend auf der Rußbelastungsschätzung ermittelt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit: Empfangen von positionsbezogenen Daten; und Ermitteln einer Positionskoordinate eines Fahrzeugs innerhalb der Geländeveränderung.
  9. Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit: sichtbaren oder hörbaren Anzeigen der Motorgeschwindigkeits- und Übertragungsgangschaltungsempfehlung.
  10. System, das angepasst ist, um die passive Regeneration eines Dieselpartikelfilters (DPF) zu verstärken, mit: einem aktuellen Betriebszustandsmodul, umfassend aktuelle Betriebszustandsdaten, die einen aktuellen Fahrzeugbetriebszustand anzeigen, basierend auf zumindest zwei ausgewählt aus Leistungsbedarf, Motorgeschwindigkeit, Motordrehmoment, Gangzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit; einem Geländeveränderungsmodul, umfassend Geländedaten, die eine Geländeveränderung anzeigen; einem Zielbetriebszustandsmodul, das ausgebildet ist, um einen Fahrzeugzielbetriebszustand zu ermitteln, basierend auf Motorabgasteilchenmaterie (PM) und Motorschwankungen; und einem Empfehlungsmodul, das Motorgeschwindigkeits- und Übertragungsgangschaltungsempfehlungen enthält, entsprechend dem ermittelten Betriebszustand, um die Motorabgas-PM und die Motorschwankungen zu reduzieren.
  11. System nach Anspruch 5, ferner mit: einem Rußbelastungsschätz-(SLE)-Modul, das ausgebildet ist, um eine Menge von Motorabgas-PM in dem DPF zu schätzen, wobei das Zielbetriebszustandsmodul basierend auf der Schätzung ermittelt wird.
  12. System nach Anspruch 5, ferner mit: einem Positionskoordinatenermittlungsmodul, das ausgebildet ist, um Daten zu empfangen, die die Positionierung betreffen, und um einen Fahrzeugort innerhalb der Geländeveränderung zu ermitteln.
  13. System nach Anspruch 5, ferner mit: einem Schnittstellenmodul, das ausgebildet ist, um sichtbar oder hörbar zumindest einen ausgewählt aus der Motorgeschwindigkeits- und der Übertragungsgangschaltungsempfehlung anzuzeigen.
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