DE202014009562U1 - Determining the amount of post-injection fuel in an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Verbrennungsmotor (110), umfassend einen Kraftstoffinjektor (160) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum (150) des Motors, einen in einer Abgasleitung (275) angeordneten Katalysator (281, 282) und ein elektronisches Steuergerät (450), das dafür ausgelegt ist: – einen Temperaturwert des Katalysators (281, 282) zu bestimmen; – eine Kraftstoffmenge auf Basis des bestimmten Temperaturwerts zu bestimmen; und – den Kraftstoffinjektor (160) zu betätigen, um die bestimmte Kraftstoffmenge durch eine Nacheinspritzung einzuspritzen.An internal combustion engine (110) comprising a fuel injector (160) for injecting fuel into a combustion chamber (150) of the engine, a catalyst (281, 282) disposed in an exhaust conduit (275), and an electronic controller (450) adapted therefor To: determine a temperature value of the catalyst (281, 282); To determine an amount of fuel based on the determined temperature value; and - actuating the fuel injector (160) to inject the determined amount of fuel through a post-injection.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Diese Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Verbrennungsmotor, ein Kraftfahrzeugsystem, ein Steuergerät und ein Verfahren zur Bestimmung einer Kraftstoffmenge, die mittels einer Nacheinspritzung in den Verbrennungsmotor einzuspritzen ist. Diese Bestimmung kann genutzt werden, um eine Regeneration des Dieselpartikelfilters vorzunehmen.This invention relates to an internal combustion engine. In particular, the present invention relates to an internal combustion engine, a motor vehicle system, a control device and a method for determining an amount of fuel to be injected by means of a post-injection in the internal combustion engine. This determination can be used to carry out a regeneration of the diesel particulate filter.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Moderne Dieselmotoren sind mit einem Partikelfilter (z. B. einem Dieselpartikelfilter, DPF) versehen, der in ihr Abgasnachbehandlungssystem eingebaut ist und dazu bestimmt ist, den Ruß (Kohlenstoff und andere Partikel) im Abgas aufzufangen, um die geltenden Emissionsgrenzwerte einzuhalten.Modern diesel engines are provided with a particulate filter (eg, a diesel particulate filter, DPF) incorporated into their exhaust aftertreatment system and designed to trap the soot (carbon and other particulates) in the exhaust to meet applicable emission limits.
Elektronische Steuergeräte zur Steuerung des Verbrennungsmotors können erkennen, wann der Partikelfilter voll Ruß ist, und einen so genannten DPF-Regenerationsvorgang anordnen, d. h. einen Vorgang, bei dem der Partikelfilter geleert wird, indem der darin angesammelte Ruß weggebrannt wird.Electronic control units for controlling the internal combustion engine can detect when the particulate filter is full of soot, and arrange a so-called DPF regeneration process, d. H. a process in which the particulate filter is emptied by burning away the soot accumulated therein.
Die DPF-Regeneration wird gewöhnlich erreicht, indem die Abgastemperatur während eines kurzen Zeitraums (etwa 10 Minuten) auf einen Temperatursollwert (z. B. 600–640°C) erhöht wird. Um diesen Temperatursollwert zu erreichen, werden beim DPF-Regenerationsvorgang gewöhnlich so genannte späte Kraftstoffeinspritzungen durchgeführt.DPF regeneration is usually accomplished by raising the exhaust gas temperature to a temperature setpoint (eg, 600-640 ° C) for a short period of time (about 10 minutes). To achieve this temperature setpoint, so-called late fuel injections are usually performed in the DPF regeneration process.
Bei den späten Kraftstoffeinspritzungen werden kleine Kraftstoffmengen in den Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors eingespritzt, nachdem der Kolben den oberen Totpunkt (OTP) passiert hat.In the late fuel injections, small amounts of fuel are injected into the combustion chamber of the internal combustion engine after the piston has passed top dead center (OTP).
Die späten Einspritzungen können sekundäre Einspritzungen, die tatsächlich im Verbrennungsraum verbrennen, und Nacheinspritzungen umfassen, die nach dem Öffnen des Auslassventils durchgeführt werden, den Verbrennungsraum unverbrannt verlassen und einen echten Beitrag zum KW-Gehalt des Abgases darstellen.The late injections may include secondary injections that actually burn in the combustion chamber and post-injections that are performed after the exhaust valve is opened, exit the combustion chamber unburned, and represent a real contribution to the HC content of the exhaust gas.
Die in den Abgasen vorhandenen Kohlenwasserstoffe (KW) verbrennen in Katalysatoren (wie z. B. in einem Dieseloxidationskatalysator oder einer NOx-Falle für den Magerbetrieb, die in der vorliegenden Beschreibung auch mit DOC und LNT bezeichnet werden), die im Abgasrohr angeordnet sein können, typischerweise stromaufwärts vom DPF, so dass diese DOC und/oder LNT zu einer Art Wärmegenerator werden.The hydrocarbons (HC) present in the exhaust gases burn in catalysts (such as in a diesel oxidation catalyst or a NOx trap for lean operation, which are also referred to in the present specification with DOC and LNT), which may be arranged in the exhaust pipe , typically upstream of the DPF, so that these DOC and / or LNT become a type of heat generator.
Die durch die Nacheinspritzungen einzuspritzende Kraftstoffmenge wird gewöhnlich als Summe eines im geschlossenen Regelkreis ermittelten Beitrags (in der vorliegenden Beschreibung auch als CL-Beitrag – vom engl. ”closed loop contribution” – bezeichnet) und eines im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags (in der vorliegenden Beschreibung auch als OL-Beitrag – vom engl. ”open loop contribution – bezeichnet) bestimmt.The amount of fuel to be injected by the post-injections is usually referred to as the sum of a closed-loop contribution (also referred to herein as a closed-loop contribution) and an open-loop contribution (in the present specification Also known as OL contribution - from the English "open loop contribution").
Der CL-Beitrag wird als Funktion eines Fehlers zwischen einem gemessenen Wert und einem Zielwert der Temperatur am DPF-Einlass bestimmt.The CL contribution is determined as a function of an error between a measured value and a target value of the temperature at the DPF inlet.
Der OL-Beitrag wird gewöhnlich auf Basis des Motorbetriebspunkts (d. h. Motordrehzahl und Motorlast) bestimmt.The OL contribution is usually determined based on engine operating point (i.e., engine speed and engine load).
Dies bedeutet, dass im elektronischen Steuergerät gewöhnlich spezifische Kalibrierungskennfelder vorhanden sind, die jeden Motorbetriebspunkt (d. h. jedes Wertepaar aus Motordrehzahl und Motorlast) mit einem entsprechenden Wert des OL-Beitrags zu dem durch die Nacheinspritzungen einzuspritzenden Kraftstoff in Beziehung setzen.This means that there are usually specific calibration maps in the electronic control unit that relate each engine operating point (i.e., each pair of engine speed and engine load) to a corresponding value of the OL contribution to the fuel to be injected by the post-injections.
Diese Kalibrierungskennfelder werden gewöhnlich auf einer Prüfbank bestimmt, wobei die Temperaturen berücksichtigt werden, die die Katalysatoren und die Partikelfallen erreichen, während der Verbrennungsmotor in einem stationären Zustand arbeitet.These calibration maps are usually determined on a test bench, taking into account the temperatures that the catalysts and particulate traps reach while the engine is operating in a steady state.
Unter realen Fahrbedingungen, d. h. während der Fortbewegung des Kraftfahrzeugsystems, können jedoch die Umgebungsbedingungen und transiente Betriebszustände eine erhebliche Auswirkung auf die Temperatur des Katalysators und des Partikelfilters haben, die bei einem gegebenen Motorbetriebspunkt von den Temperaturen abweichen können, die während der Kalibrierung der Kennfelder gemessen wurden.Under real driving conditions, d. H. however, as the automotive system progresses, environmental conditions and transient operating conditions may have a significant effect on the temperature of the catalytic converter and the particulate filter, which at a given engine operating point may differ from the temperatures measured during calibration of the maps.
Aufgrund dieser Abweichung kann der OL-Beitrag zur Kraftstoffmenge der Nacheinspritzungen so unrichtig sein, dass es auch mit dem CL-Beitrag nicht mehr möglich ist, den Fehler effektiv zu kompensieren, wodurch der Wirkungsgrad des Regenerationsvorgangs gemindert wird und/oder der DPF einer thermischen Belastung ausgesetzt wird.Due to this deviation, the OL contribution to the fuel quantity of the post-injections may be so incorrect that it is no longer possible with the CL contribution to compensate for the error effectively, whereby the efficiency of the regeneration process is reduced and / or the DPF thermal load is suspended.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, die den oben genannten Mängeln abhilft und daher in der Lage ist, den DPF bei einem Regenerationsvorgang während des normalen Fahrbetriebs zu schützen und den Wirkungsgrad des DPF-Regenerationsvorgangs zu erhöhen.An object of the present invention is to provide a solution which remedies the above defects and therefore is able to protect the DPF in a regeneration operation during normal driving operation and to increase the efficiency of the DPF regeneration process.
Diese und andere Ziele werden durch die Ausführungsformen der Erfindung erreicht, welche die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmale aufweisen. Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte und/oder besonders vorteilhafte Aspekte. These and other objects are achieved by the embodiments of the invention having the features described in the independent claims. The dependent claims describe preferred and / or particularly advantageous aspects.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Eine Ausführungsform der Offenbarung schafft einen Verbrennungsmotor, umfassend einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum des Motors, einen in einer Abgasleitung angeordneten Katalysator und ein elektronisches Steuergerät, das dafür ausgelegt ist:
- – einen Temperaturwert des Katalysators zu bestimmen;
- – eine Kraftstoffmenge auf Basis des bestimmten Temperaturwerts zu bestimmen; und
- – den Kraftstoffinjektor zu betätigen, um die bestimmte Kraftstoffmenge durch eine Nacheinspritzung einzuspritzen.
- To determine a temperature value of the catalyst;
- To determine an amount of fuel based on the determined temperature value; and
- - To operate the fuel injector to inject the specific amount of fuel through a post-injection.
Dank dieser Lösung kann eine exakte Bestimmung der durch Nacheinspritzungen einzuspritzenden Kraftstoffmenge erreicht werden, wobei die Temperaturen berücksichtigt werden, die der Katalysator erreicht, wenn der Verbrennungsmotor unter realen Fahrbedingungen betrieben wird, wodurch eine Senkung der thermischen Belastung des DPF während eines Regenerationsvorgangs und eine Erhöhung des Wirkungsgrads des Regenerationsvorgangs erreicht werden kann.Thanks to this solution, an accurate determination of the amount of fuel to be injected by post-injections can be achieved, taking into account the temperatures that the catalyst achieves when the engine is operated under real driving conditions, thereby lowering the thermal load on the DPF during a regeneration process and increasing the Efficiency of the regeneration process can be achieved.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Katalysator ein Oxidationskatalysator (d. h. ein Dieseloxidationskatalysator, DOC) und/oder eine NOx-Falle für den Magerbetrieb (LNT) sein.In one aspect of the invention, the catalyst may be an oxidation catalyst (i.e., a diesel oxidation catalyst, DOC) and / or a lean NOx trap (LNT).
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das elektronische Steuergerät dafür ausgelegt sein, die Kraftstoffmenge durch die folgenden Schritte zu bestimmen:
- – Bestimmen eines ersten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags zur Kraftstoffmenge auf Basis eines Motorbetriebspunkts,
- – Bestimmen eines zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags zur Kraftstoffmenge auf Basis des bestimmten Temperaturwerts des Oxidationskatalysators,
- – Addieren des ersten und des zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags.
- Determining a first open-loop fuel quantity based on an engine operating point,
- Determining a second open-loop fuel quantity determination based on the determined temperature value of the oxidation catalyst,
- - Adding the first and the second determined in the open loop contribution.
Auf diese Weise kann die Bestimmung der durch die Nacheinspritzungen einzuspritzenden Kraftstoffmenge auf rationelle und einfache Weise erfolgen, da der erste im offenen Regelkreis ermittelte Beitrag vorkalibriert (zum Beispiel auf einer Prüfbank, wobei die Temperaturen berücksichtigt werden, die die Katalysatoren und Partikelfallen erreichen, während der Verbrennungsmotor in einem stationären Zustand arbeitet) und anschließend bei Bedarf während des normalen Fahrbetriebs durch Addition des zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags korrigiert werden kann, der die Temperaturen berücksichtigt, die die Katalysatoren während des normalen Fahrbetriebs tatsächlich erreichen.In this way, the determination of the amount of fuel to be injected by the post-injections can be rational and simple, since the first open-loop contribution is pre-calibrated (for example, on a bench, taking into account the temperatures reached by the catalysts and particulate traps during the run) Internal combustion engine operating in a stationary state) and then, if necessary, during normal driving operation can be corrected by adding the second open-loop determined contribution, which takes into account the temperatures that the catalysts actually reach during normal driving.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das elektronische Steuergerät dafür ausgelegt sein, den zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrag auf Basis einer Differenz zwischen dem bestimmten Temperaturwert des Katalysators und einem Referenzwert zu bestimmen.According to one embodiment of the invention, the electronic control unit may be configured to determine the second open loop determined contribution based on a difference between the determined temperature value of the catalyst and a reference value.
Beispielsweise kann der Referenzwert auf Basis eines Motorbetriebspunkts bestimmt werden.For example, the reference value may be determined based on an engine operating point.
Auf diese Weise kann durch das elektronischen Steuergerät eine exakte Bestimmung oder Korrektur der Kraftstoffmenge durchgeführt werden, die vom Kraftstoffinjektor mithilfe von Nacheinspritzungen einzuspritzen ist.In this way, an exact determination or correction of the amount of fuel to be injected by the fuel injector by means of post-injections can be performed by the electronic control unit.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Referenzwert auf Basis eines Umgebungsdrucks und einer Umgebungstemperatur bestimmt werden, d. h. auf Basis der Umgebungsbedingungen, unter denen der Verbrennungsmotor arbeitet.Alternatively or additionally, the reference value may be determined based on an ambient pressure and an ambient temperature, i. H. based on the environmental conditions under which the combustion engine operates.
Dank dieser Lösung kann durch das elektronische Steuergerät eine exaktere Bestimmung oder Korrektur der Kraftstoffmenge durchgeführt werden, die durch den Kraftstoffinjektor mithilfe der Nacheinspritzungen einzuspritzen ist, wobei der Einfluss der Umgebungsbedingungen auf die Abgastemperatur berücksichtigt wird.Thanks to this solution, the electronic control unit can perform a more accurate determination or correction of the amount of fuel to be injected by the fuel injector by means of the post-injections, taking into account the influence of ambient conditions on the exhaust gas temperature.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das elektronische Steuergerät dafür ausgelegt sein, den zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrag für mehrere Motorbetriebspunkte auf null zu setzen.According to one aspect of the invention, the electronic control unit may be configured to set the second open-loop contribution to zero for multiple engine operating points.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Korrektur des ersten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags nur dann durchzuführen, wenn dies notwendig ist, d. h. wenn spezifische Regenerationsbedingungen während des realen Fahrbetriebs des Verbrennungsmotors auftreten, zum Beispiel wenn der Verbrennungsmotor im Leerlauf arbeitet oder in einem abgeschalteten Zustand ist.In this way it is possible to carry out a correction of the first contribution determined in the open control loop only if this is necessary, ie. H. when specific regeneration conditions occur during the real driving operation of the internal combustion engine, for example, when the internal combustion engine is idling or in an off state.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann das elektronische Steuergerät dafür ausgelegt sein, die Kraftstoffmenge durch die folgenden weiteren Schritte zu bestimmen:
- – Bestimmen eines im geschlossenen Regelkreis ermittelten Beitrags zur Kraftstoffmenge auf Basis einer Differenz zwischen einem gemessenen Wert und einem Zielwert einer Temperatur eines in der Abgasleitung angeordneten Partikelfilters,
- – Addieren des im geschlossenen Regelkreis ermittelten Beitrags zum ersten und zum zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrag.
- Determining a contribution to the fuel quantity determined in a closed loop on the basis of a difference between a measured value and a target value of a temperature of a particle filter arranged in the exhaust gas line,
- Adding the contribution determined in the closed loop to the first and second contributions determined in the open loop.
Auf diese Weise kann der im geschlossenen Regelkreis ermittelte Beitrag den restlichen Temperaturfehler zwischen dem Betrieb des Verbrennungsmotors im stationären Zustand und unter realen Fahrbedingungen auf wirksame Weise kompensieren, wodurch der Wirkungsgrad des Regenerationsvorgangs erhöht wird und/oder die thermische Belastung des DPF gesenkt wird.In this way, the closed loop feedback can effectively compensate for the residual temperature error between steady state engine operation and real driving conditions, thereby increasing the efficiency of the regeneration process and / or lowering the thermal load on the DPF.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung schafft ein Kraftfahrzeugsystem, insbesondere einen Personenkraftwagen, der einen Verbrennungsmotor umfasst, wie er oben beschrieben wurde.Another embodiment of the invention provides a motor vehicle system, in particular a passenger car, comprising an internal combustion engine as described above.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung schafft ein Verfahren zur Bestimmung einer Kraftstoffmenge, die mittels einer Nacheinspritzung in den Verbrennungsmotor einzuspritzen ist, wobei der Verbrennungsmotor einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum des Motors und einen in einer Abgasleitung angeordneten Katalysator umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- – Bestimmen eines Temperaturwerts des Katalysators;
- – Bestimmen einer Kraftstoffmenge auf Basis des bestimmten Temperaturwerts; und
- – Betätigen des Kraftstoffinjektors, um die bestimmte Kraftstoffmenge durch eine Nacheinspritzung einzuspritzen.
- Determining a temperature value of the catalyst;
- Determining a fuel quantity based on the determined temperature value; and
- Actuate the fuel injector to inject the determined amount of fuel through a post-injection.
Dank dieser Lösung kann eine exakte Bestimmung der durch Nacheinspritzungen einzuspritzenden Kraftstoffmenge erreicht werden, wobei die Temperaturen berücksichtigt werden, die der Katalysator erreicht, wenn der Verbrennungsmotor unter realen Fahrbedingungen betrieben wird, wodurch eine Senkung der thermischen Belastung des DPF während eines Regenerationsvorgangs und eine Erhöhung des Wirkungsgrads des Regenerationsvorgangs erreicht werden kann.Thanks to this solution, an accurate determination of the amount of fuel to be injected by post-injections can be achieved, taking into account the temperatures that the catalyst achieves when the engine is operated under real driving conditions, thereby lowering the thermal load on the DPF during a regeneration process and increasing the Efficiency of the regeneration process can be achieved.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Katalysator ein Oxidationskatalysator (d. h. ein Dieseloxidationskatalysator, DOC) und/oder eine NOx-Falle für den Magerbetrieb (LNT) sein.In one aspect of the invention, the catalyst may be an oxidation catalyst (i.e., a diesel oxidation catalyst, DOC) and / or a lean NOx trap (LNT).
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Schritt des Bestimmens der Kraftstoffmenge die folgenden Schritte umfassen:
- – Bestimmen eines ersten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags zur Kraftstoffmenge auf Basis eines Motorbetriebspunkts,
- – Bestimmen eines zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags zur Kraftstoffmenge auf Basis des bestimmten Temperaturwerts des Oxidationskatalysators,
- – Addieren des ersten und des zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags.
- Determining a first open-loop fuel quantity based on an engine operating point,
- Determining a second open-loop fuel quantity determination based on the determined temperature value of the oxidation catalyst,
- - Adding the first and the second determined in the open loop contribution.
Auf diese Weise kann die Bestimmung der durch die Nacheinspritzungen einzuspritzenden Kraftstoffmenge auf rationelle und einfache Weise erfolgen, da der erste im offenen Regelkreis ermittelte Beitrag vorkalibriert (zum Beispiel auf einer Prüfbank, wobei die Temperaturen berücksichtigt werden, die die Katalysatoren und Partikelfallen erreichen, während der Verbrennungsmotor in einem stationären Zustand arbeitet) und anschließend bei Bedarf während des normalen Fahrbetriebs durch Addition des zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags korrigiert werden kann, der die Temperaturen berücksichtigt, die die Katalysatoren während des normalen Fahrbetriebs tatsächlich erreichen.In this way, the determination of the amount of fuel to be injected by the post-injections can be rational and simple, since the first open-loop contribution is pre-calibrated (for example, on a bench, taking into account the temperatures reached by the catalysts and particulate traps during the run) Internal combustion engine operating in a stationary state) and then, if necessary, during normal driving operation can be corrected by adding the second open-loop determined contribution, which takes into account the temperatures that the catalysts actually reach during normal driving.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren die folgenden Schritte umfassen:
- – Bestimmen des zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags auf Basis einer Differenz zwischen dem bestimmten Temperaturwert des Katalysators und einem Referenzwert.
- Determining the second contribution determined in the open control loop on the basis of a difference between the determined temperature value of the catalytic converter and a reference value.
Beispielsweise kann der Referenzwert auf Basis eines Motorbetriebspunkts bestimmt werden.For example, the reference value may be determined based on an engine operating point.
Auf diese Weise kann durch das elektronische Steuergerät eine exakte Bestimmung oder Korrektur der Kraftstoffmenge durchgeführt werden, die vom Kraftstoffinjektor mithilfe von Nacheinspritzungen einzuspritzen ist.In this way, an exact determination or correction of the fuel quantity to be injected by the fuel injector by means of post-injections can be performed by the electronic control unit.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Referenzwert auf Basis eines Umgebungsdrucks und einer Umgebungstemperatur bestimmt werden, d. h. auf Basis der Umgebungsbedingungen, unter denen der Verbrennungsmotor arbeitet.Alternatively or additionally, the reference value may be determined based on an ambient pressure and an ambient temperature, i. H. based on the environmental conditions under which the combustion engine operates.
Dank dieser Lösung kann durch das elektronische Steuergerät eine exaktere Bestimmung oder Korrektur der Kraftstoffmenge durchgeführt werden, die durch den Kraftstoffinjektor mithilfe der Nacheinspritzungen einzuspritzen ist, wobei der Einfluss der Umgebungsbedingungen auf die Abgastemperatur berücksichtigt wird.Thanks to this solution, the electronic control unit can perform a more accurate determination or correction of the amount of fuel to be injected by the fuel injector by means of the post-injections, taking into account the influence of ambient conditions on the exhaust gas temperature.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Verfahren den Schritt umfassen, den zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrag für mehrere Motorbetriebspunkte auf null zu setzen.According to an aspect of the invention, the method may include the step of zeroing the second open-loop contribution to a plurality of engine operating points.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Korrektur des ersten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags nur dann durchzuführen, wenn dies notwendig ist, d. h. wenn spezifische Regenerationsbedingungen während des realen Fahrbetriebs des Verbrennungsmotors auftreten, zum Beispiel wenn der Verbrennungsmotor im Leerlauf arbeitet oder in einem abgeschalteten Zustand ist. In this way it is possible to carry out a correction of the first open-loop determined contribution only when necessary, ie when specific regeneration conditions occur during the real driving operation of the internal combustion engine, for example when the internal combustion engine is idling or in an off state is.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann der Schritt des Bestimmens der Kraftstoffmenge die folgenden Schritte umfassen:
- – Bestimmen eines im geschlossenen Regelkreis ermittelten Beitrags zur Kraftstoffmenge auf Basis einer Differenz zwischen einem gemessenen Wert und einem Zielwert einer Temperatur eines in der Abgasleitung angeordneten Partikelfilters,
- – Addieren des im geschlossenen Regelkreis ermittelten Beitrags zum ersten und zum zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrag.
- Determining a contribution to the fuel quantity determined in a closed loop on the basis of a difference between a measured value and a target value of a temperature of a particle filter arranged in the exhaust gas line,
- Adding the contribution determined in the closed loop to the first and second contributions determined in the open loop.
Auf diese Weise kann der im geschlossenen Regelkreis ermittelte Beitrag den restlichen Temperaturfehler zwischen dem Betrieb des Verbrennungsmotors im stationären Zustand und unter realen Fahrbedingungen auf wirksame Weise kompensieren, wodurch der Wirkungsgrad des Regenerationsvorgangs erhöht wird und/oder die thermische Belastung des DPF gesenkt wird.In this way, the closed loop feedback can effectively compensate for the residual temperature error between steady state engine operation and real driving conditions, thereby increasing the efficiency of the regeneration process and / or lowering the thermal load on the DPF.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung schafft ein Steuergerät zur Bestimmung einer Kraftstoffmenge, die mittels einer Nacheinspritzung in den Verbrennungsmotor einzuspritzen ist, wobei der Verbrennungsmotor einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum des Motors und einen in einer Abgasleitung angeordneten Katalysator umfasst, wobei das Steuergerät Folgendes umfasst:
- – Mittel zum Bestimmen eines Temperaturwerts des Katalysators;
- – Mittel zum Bestimmen einer Kraftstoffmenge auf Basis des bestimmten Temperaturwerts; und
- – Mittel zum Betätigen des Kraftstoffinjektors, um die bestimmte Kraftstoffmenge durch eine Nacheinspritzung einzuspritzen.
- - means for determining a temperature value of the catalyst;
- - means for determining an amount of fuel based on the determined temperature value; and
- - means for actuating the fuel injector to inject the determined amount of fuel through a post-injection.
Dank dieser Lösung kann eine exakte Bestimmung der durch Nacheinspritzungen einzuspritzenden Kraftstoffmenge erreicht werden, wobei die Temperaturen berücksichtigt werden, die der Katalysator erreicht, wenn der Verbrennungsmotor unter realen Fahrbedingungen betrieben wird, wodurch eine Senkung der thermischen Belastung des DPF während eines Regenerationsvorgangs und eine Erhöhung des Wirkungsgrads des Regenerationsvorgangs erreicht werden kann.Thanks to this solution, an accurate determination of the amount of fuel to be injected by post-injections can be achieved, taking into account the temperatures that the catalyst achieves when operating the engine under real driving conditions, thereby lowering the thermal load on the DPF during a regeneration process and increasing the fuel flow Efficiency of the regeneration process can be achieved.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Katalysator ein Oxidationskatalysator (d. h. ein Dieseloxidationskatalysator, DOC) und/oder eine NOx-Falle für den Magerbetrieb (LNT) sein.In one aspect of the invention, the catalyst may be an oxidation catalyst (i.e., a diesel oxidation catalyst, DOC) and / or a lean NOx trap (LNT).
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können die Mittel zum Bestimmen der Kraftstoffmenge Folgendes umfassen:
- – Mittel zum Bestimmen eines ersten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags zur Kraftstoffmenge auf Basis eines Motorbetriebspunkts,
- – Mittel zum Bestimmen eines zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags zur Kraftstoffmenge auf Basis des bestimmten Temperaturwerts des Oxidationskatalysators,
- – Mittel zum Addieren des ersten und des zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags.
- Means for determining a first open loop fuel quantity estimate based on an engine operating point,
- Means for determining a second open-loop contribution to fuel quantity based on the determined temperature value of the oxidation catalyst,
- - means for adding the first and the second open loop determined contribution.
Auf diese Weise kann die Bestimmung der durch die Nacheinspritzungen einzuspritzenden Kraftstoffmenge auf rationelle und einfache Weise erfolgen, da der erste im offenen Regelkreis ermittelte Beitrag vorkalibriert (zum Beispiel auf einer Prüfbank, wobei die Temperaturen berücksichtigt werden, die die Katalysatoren und Partikelfallen erreichen, während der Verbrennungsmotor in einem stationären Zustand arbeitet) und anschließend bei Bedarf während des normalen Fahrbetriebs durch Addition des zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags korrigiert werden kann, der die Temperaturen berücksichtigt, die die Katalysatoren während des normalen Fahrbetriebs tatsächlich erreichen.In this way, the determination of the amount of fuel to be injected by the post-injections can be rational and simple, since the first open-loop contribution is pre-calibrated (for example, on a bench, taking into account the temperatures reached by the catalysts and particulate traps during the run) Internal combustion engine operating in a stationary state) and then, if necessary, during normal driving operation can be corrected by adding the second open-loop determined contribution, which takes into account the temperatures that the catalysts actually reach during normal driving.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Steuergerät Folgendes umfassen:
- – Mittel zum Bestimmen des zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags auf Basis einer Differenz zwischen dem bestimmten Temperaturwert des Katalysators und einem Referenzwert.
- - means for determining the second contribution determined in the open loop on the basis of a difference between the determined temperature value of the catalyst and a reference value.
Beispielsweise kann der Referenzwert auf Basis eines Motorbetriebspunkts bestimmt werden.For example, the reference value may be determined based on an engine operating point.
Auf diese Weise kann durch das elektronische Steuergerät eine exakte Bestimmung oder Korrektur der Kraftstoffmenge durchgeführt werden, die vom Kraftstoffinjektor mithilfe von Nacheinspritzungen einzuspritzen ist.In this way, an exact determination or correction of the fuel quantity to be injected by the fuel injector by means of post-injections can be performed by the electronic control unit.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Referenzwert auf Basis eines Umgebungsdrucks und einer Umgebungstemperatur bestimmt werden, d. h. auf Basis der Umgebungsbedingungen, unter denen der Verbrennungsmotor arbeitet.Alternatively or additionally, the reference value may be determined based on an ambient pressure and an ambient temperature, i. H. based on the environmental conditions under which the combustion engine operates.
Dank dieser Lösung kann durch das elektronische Steuergerät eine exaktere Bestimmung oder Korrektur der Kraftstoffmenge durchgeführt werden, die durch den Kraftstoffinjektor mithilfe der Nacheinspritzungen einzuspritzen ist, wobei der Einfluss der Umgebungsbedingungen auf die Abgastemperatur berücksichtigt wird.Thanks to this solution, the electronic control unit can perform a more accurate determination or correction of the amount of fuel to be injected by the fuel injector by means of the post-injections, taking into account the influence of ambient conditions on the exhaust gas temperature.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Steuergerät Mittel umfassen, um den zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrag für mehrere Motorbetriebspunkte auf null zu setzen. According to one aspect of the invention, the controller may include means for zeroing the second open loop contribution to a plurality of engine operating points.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Korrektur des ersten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrags nur dann durchzuführen, wenn dies notwendig ist, d. h. wenn spezifische Regenerationsbedingungen während des realen Fahrbetriebs des Verbrennungsmotors auftreten, zum Beispiel wenn der Verbrennungsmotor im Leerlauf arbeitet oder in einem abgeschalteten Zustand ist.In this way it is possible to carry out a correction of the first contribution determined in the open control loop only if this is necessary, ie. H. when specific regeneration conditions occur during the real driving operation of the internal combustion engine, for example, when the internal combustion engine is idling or in an off state.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung können die Mittel zum Bestimmen der Kraftstoffmenge Folgendes umfassen:
- – Mittel zum Bestimmen eines im geschlossenen Regelkreis ermittelten Beitrags zur Kraftstoffmenge auf Basis einer Differenz zwischen einem gemessenen Wert und einem Zielwert einer Temperatur eines in der Abgasleitung angeordneten Partikelfilters,
- – Mittel zum Addieren des im geschlossenen Regelkreis ermittelten Beitrags zum ersten und zum zweiten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrag.
- Means for determining a contribution to the fuel quantity determined in the closed-loop control on the basis of a difference between a measured value and a target value of a temperature of a particle filter arranged in the exhaust gas conduit,
- - means for adding the contribution determined in the closed-loop control to the first and second open-loop contributions.
Auf diese Weise kann der im geschlossenen Regelkreis ermittelte Beitrag den restlichen Temperaturfehler zwischen dem Betrieb des Verbrennungsmotors im stationären Zustand und unter realen Fahrbedingungen auf wirksame Weise kompensieren, wodurch der Wirkungsgrad des Regenerationsvorgangs erhöht wird und/oder die thermische Belastung des DPF gesenkt wird.In this way, the closed loop feedback can effectively compensate for the residual temperature error between steady state engine operation and real driving conditions, thereby increasing the efficiency of the regeneration process and / or lowering the thermal load on the DPF.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Nun sollen die verschiedenen Ausführungsformen beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, wobei:Now, the various embodiments will be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Einige Ausführungsformen können ein Kraftfahrzeugsystem
Jeder der Zylinder
Die Luft kann den Lufteinlässen
Die auch in
In dem vorliegenden Beispiel ist der DOC
Der DOC
In dem vorliegenden Beispiel ist die LNT
In dem in
Das Kraftfahrzeugsystem
Weiterhin kann das ECM
Das Steuergerät
Ein Beispiel für ein flüchtiges Computerprogrammprodukt ist ein Signal, bspw. ein elektromagnetisches Signal wie ein optisches Signal, das ein flüchtiger Träger für den Computerprogrammcode ist. Das Tragen des Computerprogrammcodes kann durch Modulieren des Signals mit einem konventionellen Modulationsverfahren wie QPSK für digitale Daten erreicht werden, so dass binäre Daten, die den Computerprogrammcode repräsentieren, dem flüchtigen elektromagnetischen Signal aufgeprägt sind. Solche Signale werden zum Beispiel benutzt, wenn ein Computerprogrammcode kabellos über eine WiFi-Verbindung zu einem Laptop übertragen wird.An example of a volatile computer program product is a signal, such as an electromagnetic signal, such as an optical signal, that is a transient carrier for the computer program code. The carrying of the computer program code can be achieved by modulating the signal with a conventional modulation technique such as QPSK for digital data, so that binary data representing the computer program code is impressed on the volatile electromagnetic signal. Such signals are used, for example, when a computer program code is wirelessly transmitted to a laptop over a WiFi connection.
Im Fall eines nicht-flüchtigen Computerprogrammprodukts ist ein Computerprogrammcode in einem substratgebundenen Speichermedium verkörpert. Das Speichermedium ist dann der oben genannte nicht-flüchtige Träger, so dass der Computerprogrammcode permanent oder nicht-permanent auf abrufbare Weise in oder auf dem Speichermedium abgelegt ist. Das Speichermedium kann konventioneller Art sein, wie es im Bereich der Computertechnologie bekannt ist, bspw. ein flash memory, ein Asic, eine CD und dergleichen.In the case of a non-transitory computer program product, computer program code is embodied in a substrate-bound storage medium. The storage medium is then the non-volatile carrier referred to above, such that the computer program code is permanently or non-permanently stored in or on the storage medium in a retrievable manner. The storage medium may be of the conventional type known in the field of computer technology, for example a flash memory, an asic, a CD and the like.
Anstelle eines Motorsteuergeräts
Was das Abgasnachbehandlungssystem
Wie oben beschrieben, werden während des Betriebs des ICE
Im Einzelnen ist die Regeneration des DPF
Die Regeneration des DPF
Die Bestimmung der Kraftstoffmenge, die mittels einer Nacheinspritzung in den ICE
Das ECM
Nun kann das ECM
Dieser zweite im offenen Regelkreis bestimmte Beitrag kann ein positiver oder ein negativer Kraftstoffmengenwert sein, der zum ersten im offenen Regelkreis ermittelten Beitrag addiert wird, um eine im offenen Regelkreis bestimmte Kraftstoffmenge zu bestimmen, die mittels Nacheinspritzung einzuspritzen ist.This second open loop contribution may be a positive or negative fuel amount added to the first open loop feedback to determine an open loop fuel quantity to be injected by post injection.
Der zweite im offenen Regelkreis bestimmte Beitrag kann auf Basis eines Temperaturwerts des DOC
Beispielsweise kann der Temperaturwert des DOC
Genauer gesagt kann das ECM
Der Referenzwert der DOC-Temperatur kann auf Basis des aktuellen Motorbetriebspunkts bestimmt werden.The reference value of the DOC temperature may be determined based on the current engine operating point.
Insbesondere kann das ECM
In einigen Ausführungsformen kann der Referenzwert der Temperatur des DOC auch auf Basis des Umgebungsdrucks und der Umgebungstemperatur bestimmt werden.In some embodiments, the reference value of the temperature of the DOC may also be determined based on the ambient pressure and the ambient temperature.
Beispielsweise können die vom zweiten Kennfeld bereitgestellten Referenzwerte mit einem Korrekturbeitrag multipliziert werden (Block
Gemäß einem Aspekt der Strategie kann das ECM
Dazu kann das ECM
Beispielsweise kann der Faktor ungleich null (z. B. ein Faktor gleich 1 oder gleich einem anderen Wert, der nicht null ist) einem oder mehreren Motorbetriebspunkten zugeordnet werden, die einen Leerlaufzustand des ICE
Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Faktor ungleich null (z. B. ein Faktor gleich 1 oder gleich einem anderen Wert, der nicht null ist) einem oder mehreren Motorbetriebspunkten zugeordnet werden, die einen Abschaltzustand des ICE
Das ECM
Insbesondere kann das ECM
Der im geschlossenen Regelkreis bestimmte Beitrag der Kraftstoffmenge kann auf Basis einer Differenz zwischen einem gemessenen Wert der DPF-Temperatur, die zum Beispiel mittels eines DPF-Temperatursensors gemessen wird oder auf eine dem Fachmann bekannte Weise geschätzt wird, und einem Zielwert der Temperatur des DPF
Das ECM
Insbesondere kann das ECM
In der vorstehenden Zusammenfassung und genauen Beschreibung wurde wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt; es sollte jedoch beachtet werden, dass es eine große Anzahl von Abänderungsmöglichkeiten gibt. Es sollte auch beachtet werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu dienen, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder den Aufbau in welcher Weise auch immer einzuschränken. Vielmehr wird die vorstehende Zusammenfassung und genaue Beschreibung dem Fachmann eine praktische Anleitung zur Umsetzung von wenigstens einer beispielhaften Ausführungsform bieten, wobei es sich von selbst versteht, dass verschiedene Abänderungen bei den Funktionen und Anordnungen der anhand einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen und ihren rechtlichen Äquivalenten definiert ist.In the foregoing summary and detailed description, at least one exemplary embodiment has been presented; however, it should be noted that there are a large number of modification options. It should also be noted that the exemplary embodiment or exemplary embodiments are only examples and are not intended to limit the scope, applicability, or construction in any way whatsoever. Rather, the foregoing summary and detailed description will provide those skilled in the art with a practical guide to implementing at least one example embodiment, it being understood that various changes may be made in the functions and arrangements of the elements described with reference to an exemplary embodiment without departing from the spirit of the invention Scope of protection as defined in the appended claims and their legal equivalents.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- KraftfahrzeugsystemAutomotive system
- 110110
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 120120
- Motorblockblock
- 125125
- Zylindercylinder
- 130130
- Zylinderkopfcylinder head
- 135135
- Nockenwellecamshaft
- 140140
- Kolbenpiston
- 145145
- Kurbelwellecrankshaft
- 150150
- Verbrennungsraumcombustion chamber
- 155155
- NockenwellenverstellsystemCam Phaser System
- 160160
- Kraftstoffinjektorfuel injector
- 165165
- KraftstoffeinspritzsystemFuel injection system
- 170170
- KraftstoffrohrFuel pipe
- 180180
- KraftstoffpumpeFuel pump
- 190190
- KraftstoffquelleFuel source
- 200200
- Einlasskrümmerintake manifold
- 205205
- LufteinlassleitungAir inlet line
- 210210
- Einlassinlet
- 215215
- Ventilevalves
- 220220
- Auslassoutlet
- 225225
- Auslasskrümmerexhaust manifold
- 230230
- Turboladerturbocharger
- 240240
- Kompressorcompressor
- 245245
- Turboladerwelleturbocharger shaft
- 250250
- Turbineturbine
- 260260
- IntercoolerIntercooler
- 270270
- Abgasnachbehandlungssystemaftertreatment system
- 275275
- Abgasleitungexhaust pipe
- 276276
- Abgasrohrexhaust pipe
- 277277
- erstes Verbindungsrohrfirst connecting pipe
- 278278
- zweites Verbindungsrohrsecond connecting pipe
- 279279
- drittes Verbindungsrohrthird connecting pipe
- 280280
- Nachbehandlungsvorrichtungenaftertreatment devices
- 281281
- DOCDOC
- 282282
- LNTLNT
- 283283
- DPFDPF
- 284284
- DOC-TemperatursensorDOC temperature sensor
- 290290
- VGTVGT
- 300300
- Abgasrückführungssystem (EGR)Exhaust gas recirculation system (EGR)
- 310310
- EGR-KühlerEGR cooler
- 320320
- EGR-VentilEGR valve
- 330330
- Drosselklappethrottle
- 340340
- Massenfluss-, Druck- und Temperatursensor für die LuftMass flow, pressure and temperature sensor for the air
- 350350
- Sensor für Krümmerdruck und -temperaturSensor for manifold pressure and temperature
- 360360
- VerbrennungsdrucksensorCombustion pressure sensor
- 380380
- Sensoren für Kühlflüssigkeitstemperatur und den zugehörigen FüllstandSensors for coolant temperature and the associated level
- 385385
- Sensoren für Öltemperatur und den zugehörigen FüllstandSensors for oil temperature and the associated level
- 390390
- MetalltemperatursensorMetal temperature sensor
- 400400
- digitaler Kraftstoffleistendrucksensordigital fuel rail pressure sensor
- 410410
- NockenwellenpositionssensorCamshaft position sensor
- 420420
- KurbelwellenpositionssensorCrankshaft position sensor
- 430430
- Sensoren für Druck und Temperatur der AbgaseSensors for pressure and temperature of the exhaust gases
- 440440
- EGR-TemperatursensorEGR temperature sensor
- 445445
- GaspedalpositionssensorAccelerator position sensor
- 446446
- Gaspedalaccelerator
- 450450
- elektronisches Steuergerät (ECM)/Reglerelectronic control unit (ECM) / controller
- 500500
- Blockblock
- 501501
- Blockblock
- 502502
- Blockblock
- 503503
- Blockblock
- 504504
- Blockblock
- 505505
- Blockblock
- 506506
- Blockblock
- 507507
- Blockblock
Claims (10)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |