DE202015001094U1

DE202015001094U1 - Turboaufgeladener Verbrennungsmotor mit einer NOx-Falle für den Magerbetrieb

Info

Publication number: DE202015001094U1
Application number: DE202015001094.6U
Authority: DE
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-02-11
Filing date: 2015-02-11
Publication date: 2016-05-16
Anticipated expiration: 2025-02-12
Also published as: US20160230685A1; US10018134B2; CN105863793A

Abstract

Verbrennungsmotor (110), umfassend: eine NOx-Falle für den Magerbetrieb (285), einen Turbolader (230) mit einer Turbine (250) und ein elektronisches Steuergerät (450), das dafür ausgelegt ist: – einen Vorgang zur Regeneration der NOx-Falle für den Magerbetrieb (285) auszuführen, und – während der Ausführung des Regenerationsvorgangs eine Position eines Aktuators (290, 251) zu regeln, der eine Drehgeschwindigkeit der Turbine (250) beeinflusst, und zwar mittels einer Strategie mit geschlossenem Regelkreis zur Steuerung eines Luftdrucks in einer Einlassleitung (205) stromabwärts von einem Kompressor (240) des Turboladers (230) und stromaufwärts von einer Drosselklappe (330).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft einen turboaufgeladenen Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen turboaufgeladenen Verbrennungsmotor und ein Kraftfahrzeugsystem, das mit einer NO_x-Falle für den Magerbetrieb ausgestattet ist.
HINTERGRUND
Es ist bekannt, dass das Nachbehandlungssystem eines turboaufgeladenen Verbrennungsmotors unter anderen Vorrichtungen eine NO_x-Falle für den Magerbetrieb (Lean NO_x Trap, LNT) umfassen kann, die eine kosteneffiziente Alternative zur SCR (selektive katalytische Reduktion) ist. Die LNT ist eine Katalysatorvorrichtung, die Katalysatormaterialien wie z. B. Rhodium, Pt und Pd sowie Adsorptionsmittel wie z. B. Stoffe auf Bariumbasis enthält, die aktive Stellen bereitstellen, die dafür geeignet sind, die im Abgas enthaltenen Stickoxide (NO_x) zu binden und aufzufangen. Um ihren ursprünglichen Wirkungsgrad periodisch wiederherzustellen, muss die NO_x-Falle für den Magerbetrieb (LNT) einem Regenerationsprozess oder -vorgang unterzogen werden, bei dem die aufgefangenen Stickoxide (NO_x) reduziert und desorbiert werden. Dieser Regenerationsvorgang wird durchgeführt, indem der Verbrennungsmotor von einem mageren Betriebsmodus zu einem fetten Betriebsmodus (z. B. Lambdawert von 0,95 oder nahe 1) umgeschaltet wird, so dass die auf den aktiven Stellen des Adsorptionsmittels der LNT gespeicherten NO_x desorbiert und durch die im Abgas enthaltenen Reduktionsmittel reduziert werden. Um sichere Regenerationsvorgänge zu gewährleisten, ist das elektronische Steuergerät des Verbrennungsmotors im Allgemeinen dafür ausgelegt, den Regenerationsvorgang nur dann zu aktivieren, wenn sich der Betriebspunkt des Verbrennungsmotors innerhalb eines vorkalibrierten Bereichs, d. h. eines sogenannten fetten Betriebsbereichs, des Motordrehzahl-Motordrehmoment-Diagramms befindet. Insbesondere wird der fette Betriebsbereich durch eine obere Kurve begrenzt, um zu garantieren, dass die Regenerationsvorgänge oberhalb von vorbestimmten oberen Schwellenwerten des Motordrehmoments (zum Beispiel 230–250 Nm) gestoppt oder verhindert werden. Wenn ein Regenerationsvorgang durchgeführt wird, während der Motor oberhalb der oberen Kurve betrieben wird, könnte dies tatsächlich dazu führen, dass die Nachbehandlungsvorrichtungen hohen thermischen Belastungen ausgesetzt werden, da es insbesondere die gängigen Steuerungsstrategien des Turboladers nicht erlauben, den Ladedruck mit der notwendigen Genauigkeit zu steuern. Es wurde jedoch beobachtet, dass ein Regenerationsvorgang, der unter Hochlastbedingungen durchgeführt wird, eventuell hinsichtlich der NO_x-Umwandlung effizienter ist und zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch führt, so dass eine Erweiterung des fetten Betriebsbereichs nach oben allgemein wünschenswert ist.
Ein Zweck einer Ausführungsform der Erfindung besteht somit darin, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der es ermöglicht, auch unter Hochlastbetriebsbedingungen des Verbrennungsmotors sichere Regenerationsvorgänge durchzuführen, was eine effizientere NO_x-Reduktion und einen geringeren Kraftstoffverbrauch während der Regenerationsvorgänge ermöglicht. Diese und andere Ziele werden durch die Ausführungsformen der Erfindung erreicht, welche die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmale aufweisen. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und/oder besonders vorteilhafte Aspekte.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ausführungsform der Offenbarung schafft einen Verbrennungsmotor, umfassend
eine NO_x-Falle für den Magerbetrieb,
einen Turbolader mit einer Turbine oder und
ein elektronisches Steuergerät, das dafür ausgelegt ist:

– einen Vorgang zur Regeneration der NO_x-Falle für den Magerbetrieb auszuführen, und
– während der Ausführung des Regenerationsvorgangs eine Position eines Aktuators zu regeln, der eine Drehgeschwindigkeit der Turbine beeinflusst, und zwar mittels einer Strategie mit geschlossenem Regelkreis zur Steuerung eines Luftdrucks in einer Einlassleitung stromabwärts von einem Kompressor des Turboladers und stromaufwärts von einer Drosselklappe.

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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das elektronische Steuergerät dafür ausgelegt sein, die Steuerungsstrategie mit geschlossenem Regelkreis mit den folgenden Schritten auszuführen:

– Bestimmen eines Druckwerts der Luft in der Einlassleitung stromabwärts vom Kompressor und stromaufwärts von der Drosselklappe und eines Zielwerts davon,
– Berechnen einer Differenz zwischen dem Druckwert und dem Zielwert und
– Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen ersten Regler, der dafür ausgelegt ist, die Position des Aktuators derart zu regeln, dass die berechnete Differenz minimiert wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das elektronische Steuergerät dafür ausgelegt sein, die Position des Aktuators auf Basis einer Motordrehzahl und eines Motordrehmoments zu bestimmen. Auf diese Weise wird es möglich, dass die Regelung der Position des Aktuators und somit der Drehgeschwindigkeit der Turbine während transienter Betriebsbedingungen rascher und dadurch effizienter wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das elektronische Steuergerät dafür ausgelegt sein, den Luftdruckwert auf Basis einer Position der Drosselklappe zu bestimmen. Auf diese Weise wird es möglich, den Luftdruckwert zu steuern, ohne die Konfiguration des Verbrennungsmotors zu ändern.
Alternativ dazu kann das elektronische Steuergerät dafür ausgelegt sein, den Luftdruckwert mittels eines Drucksensors zu messen, der in der Einlassleitung stromabwärts vom Kompressor und stromaufwärts von der Drosselklappe angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine präzise Bestimmung des Luftdruckwerts erzielt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das elektronische Steuergerät dafür ausgelegt sein, während der Ausführung des Regenerationsvorgangs eine Position der Drosselklappe mittels einer zweiten Strategie mit geschlossenem Regelkreis zur Steuerung eines Luftdrucks in einem Einlasskrümmer stromabwärts von der Drosselklappe zu regeln. Dieser Aspekt der Erfindung ermöglicht es, den während des Regenerationsvorgangs in den Motor eintretenden Luftmassendurchsatz präzise zu steuern.
Im Einzelnen kann das elektronische Steuergerät dafür ausgelegt sein, die zweite Steuerungsstrategie mit geschlossenem Regelkreis mit den folgenden Schritten auszuführen:

– Bestimmen eines Druckwerts der Luft im Einlasskrümmer und eines Zielwerts davon,
– Berechnen einer Differenz zwischen dem Druckwert und dem Zielwert und
– Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen zweiten Regler, der dafür ausgelegt ist, die Position der Drosselklappe derart zu regeln, dass die berechnete Differenz minimiert wird.

Das elektronische Steuergerät kann auch dafür ausgelegt sein, die Position der Drosselklappe auf Basis eines Luftdruckwerts in der Einlassleitung stromabwärts vom Kompressor und stromaufwärts von der Drosselklappe, eines Lufttemperaturwerts in der Einlassleitung stromabwärts vom Kompressor und stromaufwärts von der Drosselklappe, eines Zielwerts eines Luftmassendurchsatzes durch die Drosselklappe und des bestimmten Zielwerts des Luftdrucks im Einlasskrümmer zu bestimmen. Auf diese Weise wird die Regelung der Position der Drosselklappe während transienter Betriebsbedingungen rascher und dadurch effizienter.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Verbrennungsmotor ferner Folgendes umfassen: eine Abgasrückführungsleitung, die zwischen einem Auslasskrümmer des Verbrennungsraums des Motors und einem Einlasskrümmer angeordnet ist, und ein Abgasrückführungsventil, das einen Abgasstrom in der Abgasrückführungsleitung regelt, wobei das elektronische Steuergerät dafür ausgelegt sein kann, während der Ausführung des Regenerationsvorgangs die folgenden Schritte auszuführen:

– Bestimmen eines Werts der Menge des rückgeführten Abgases und eines Zielwerts davon,
– Berechnen einer Differenz zwischen dem Mengenwert und dem Zielwert und
– Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen dritten Regler, der dafür ausgelegt ist, die Position des Abgasrückführungsventils derart zu regeln, dass die berechnete Differenz minimiert wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Verbrennungsmotor ferner einen Kraftstoffinjektor umfassen, der dafür ausgelegt ist, Kraftstoff in den Verbrennungsraum einzuspritzen, wobei das elektronische Steuergerät dafür ausgelegt sein kann, während der Ausführung des Regenerationsvorgangs die folgenden Schritte auszuführen:

– Bestimmen eines Lambdawerts des Abgases und eines Zielwerts davon;
– Berechnen einer Differenz zwischen dem Zielwert und dem bestimmten Lambdawert, und
– Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen vierten Regler, der dafür ausgelegt ist, eine durch den Kraftstoffinjektor als Nacheinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge derart zu regeln, dass die berechnete Differenz minimiert wird.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung schafft ein Kraftfahrzeugsystem, insbesondere einen Personenkraftwagen, der einen Verbrennungsmotor umfasst, wie er vorstehend beschrieben wurde.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung schafft ein Verfahren zur Steuerung eines Vorgangs zur Regeneration einer NO_x-Falle für den Magerbetrieb in einem Verbrennungsmotor, der einen Turbolader mit einer Turbine umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

– Ausführen eines Vorgangs zur Regeneration der NO_x-Falle für den Magerbetrieb, und
– während der Ausführung des Regenerationsvorgangs erfolgende Regelung einer Position eines Aktuators, der eine Drehgeschwindigkeit der Turbine beeinflusst, und zwar mittels einer Strategie mit geschlossenem Regelkreis zur Steuerung eines Luftdrucks in einer Einlassleitung stromabwärts von einem Kompressor des Turboladers und stromaufwärts von einer Drosselklappe.

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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Steuerungsstrategie mit geschlossenem Regelkreis mit den folgenden Schritten ausgeführt werden:

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Verfahren den folgenden Schritt umfassen:

– Bestimmen der Position des Aktuators auf Basis einer Motordrehzahl und eines Motordrehmoments.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Schritt des Bestimmens des Luftdruckwerts durchgeführt werden, indem der Luftdruckwert auf Basis einer Position der Drosselklappe geschätzt wird. Auf diese Weise wird es möglich, den Luftdruckwert zu steuern, ohne die Konfiguration des Verbrennungsmotors zu ändern.
Alternativ dazu kann der Schritt des Bestimmens des Luftdruckwerts durchgeführt werden, indem der Luftdruckwert mittels eines Drucksensors gemessen wird, der in der Einlassleitung stromabwärts vom Kompressor und stromaufwärts von der Drosselklappe angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine präzise Bestimmung des Luftdruckwerts erzielt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren ferner den Schritt umfassen, während der Ausführung des Regenerationsvorgangs eine Position der Drosselklappe zu regeln, und zwar mittels einer zweiten Strategie mit geschlossenem Regelkreis zur Steuerung eines Luftdrucks in einem Einlasskrümmer stromabwärts von der Drosselklappe. Dieser Aspekt der Erfindung ermöglicht es, den während des Regenerationsvorgangs in den Motor eintretenden Luftmassendurchsatz präzise zu steuern.
Im Einzelnen kann die zweite Steuerungsstrategie mit geschlossenem Regelkreis mit den folgenden Schritten ausgeführt werden:

Das Verfahren kann auch den Schritt des Bestimmens der Position der Drosselklappe auf Basis eines Luftdruckwerts in der Einlassleitung stromabwärts vom Kompressor und stromaufwärts von der Drosselklappe, eines Lufttemperaturwerts in der Einlassleitung stromabwärts vom Kompressor und stromaufwärts von der Drosselklappe, eines Zielwerts eines Luftmassendurchsatzes durch die Drosselklappe und des bestimmten Zielwerts des Luftdrucks im Einlasskrümmer umfassen. Auf diese Weise wird die Regelung der Position der Drosselklappe während transienter Betriebsbedingungen rascher und dadurch effizienter.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Verbrennungsmotor ferner folgendes umfassen: eine Abgasrückführungsleitung, die zwischen einem Auslasskrümmer des Verbrennungsraums des Motors und einem Einlasskrümmer angeordnet ist, und ein Abgasrückführungsventil, das einen Abgasstrom in der Abgasrückführungsleitung regelt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfassen kann, die während der Ausführung des Regenerationsvorgangs durchgeführt werden:

– Bestimmen eines Werts der Menge des rückgeführten Abgases und eines Zielwerts davon,
– Berechnen einer Differenz zwischen dem Mengenwert und dem Zielwert und
– Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen dritten Regler, der dafür ausgelegt ist, die Position eines Abgasrückführungsventils derart zu regeln, dass die berechnete Differenz minimiert wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Verbrennungsmotor ferner einen Kraftstoffinjektor umfassen, der dafür ausgelegt ist, Kraftstoff in den Verbrennungsraum einzuspritzen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfassen kann, die während des Regenerationsvorgangs durchgeführt werden:

– Bestimmen eines Lambdawerts des Abgases und eines Zielwerts davon;
– Berechnen einer Differenz zwischen dem Zielwert und dem bestimmten Lambdawert, und
– Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen vierten Regler, der dafür ausgelegt ist, eine durch den Kraftstoffinjektor als Nacheinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge derart zu regeln dass die berechnete Differenz minimiert wird.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Vorgangs zur Regeneration einer NO_x-Falle für den Magerbetrieb in einem Verbrennungsmotor, der einen Turbolader mit einer Turbine umfasst, wobei die Steuerungsvorrichtung folgendes umfasst:

– Mittel zum Ausführen eines Vorgangs zur Regeneration der NO_x-Falle für den Magerbetrieb, und
– Mittel, um während der Ausführung des Regenerationsvorgangs eine Position eines Aktuators zu regeln, der eine Drehgeschwindigkeit der Turbine beeinflusst, und zwar mittels einer Strategie mit geschlossenem Regelkreis zur Steuerung eines Luftdrucks in einer Einlassleitung stromabwärts von einem Kompressor des Turboladers und stromaufwärts von einer Drosselklappe.

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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Vorrichtung ferner folgendes umfassen, um die Steuerungsstrategie mit geschlossenem Regelkreis durchzuführen:

– Mittel zum Bestimmen eines Druckwerts der Luft in der Einlassleitung stromabwärts vom Kompressor und stromaufwärts von der Drosselklappe und eines Zielwerts davon,
– Mittel zum Berechnen einer Differenz zwischen dem Druckwert und dem Zielwert und
– Mittel zum Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen ersten Regler, der dafür ausgelegt ist, die Position des Aktuators derart zu regeln, dass die berechnete Differenz minimiert wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Vorrichtung Folgendes umfassen:

– Mittel zum Bestimmen der Position des Aktuators auf Basis einer Motordrehzahl und eines Motordrehmoments.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Steuerungsvorrichtung Mittel umfassen, um den Luftdruckwert auf Basis einer Position einer Drosselklappe zu schätzen. Auf diese Weise wird es möglich, den Luftdruckwert zu steuern, ohne die Konfiguration des Verbrennungsmotors zu ändern.
Alternativ dazu kann die Vorrichtung Mittel umfassen, um den Luftdruckwert mittels eines Drucksensors zu messen, der in der Einlassleitung stromabwärts vom Kompressor und stromaufwärts von der Drosselklappe angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine präzise Bestimmung des Luftdruckwerts erzielt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung Mittel umfassen, um während der Ausführung des Regenerationsvorgangs eine Position der Drosselklappe zu regeln, und zwar mittels einer zweiten Strategie mit geschlossenem Regelkreis zur Steuerung eines Luftdrucks in einem Einlasskrümmer stromabwärts von der Drosselklappe. Dieser Aspekt der Erfindung ermöglicht es, den während des Regenerationsvorgangs in den Motor eintretenden Luftmassendurchsatz präzise zu steuern.
Im Einzelnen kann die Vorrichtung Folgendes umfassen, um die zweite Steuerungsstrategie mit geschlossenem Regelkreis auszuführen:

– Mittel zum Bestimmen eines Druckwerts der Luft im Einlasskrümmer und eines Zielwerts davon,
– Mittel zum Berechnen einer Differenz zwischen dem Druckwert und dem Zielwert und
– Mittel zum Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen zweiten Regler, der dafür ausgelegt ist, die Position der Drosselklappe derart zu regeln, dass die berechnete Differenz minimiert wird.

Die Vorrichtung kann auch Mittel umfassen, um die Position der Drosselklappe auf Basis eines Luftdruckwerts in der Einlassleitung stromabwärts vom Kompressor und stromaufwärts von der Drosselklappe, eines Lufttemperaturwerts in der Einlassleitung stromabwärts vom Kompressor und stromaufwärts von der Drosselklappe, eines Zielwerts des Luftmassendurchsatzes durch die Drosselklappe und des bestimmten Zielwerts des Luftdrucks im Einlasskrümmer zu bestimmen. Auf diese Weise wird die Regelung der Position der Drosselklappe während transienter Betriebsbedingungen rascher und dadurch effizienter.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Verbrennungsmotor ferner Folgendes umfassen: eine Abgasrückführungsleitung, die zwischen einem Auslasskrümmer des Verbrennungsraums des Motors und einem Einlasskrümmer angeordnet ist, und ein Abgasrückführungsventil, das einen Abgasstrom in der Abgasrückführungsleitung regelt, wobei die Vorrichtung zur Ausführung des Regenerationsvorgangs Folgendes umfassen kann:

– Mittel zum Bestimmen eines Werts der Menge des rückgeführten Abgases und eines Zielwerts davon,
– Mittel zum Berechnen einer Differenz zwischen dem Mengenwert und dem Zielwert und
– Mittel zum Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen dritten Regler, der dafür ausgelegt ist, die Position eines Abgasrückführungsventils derart zu regeln, dass die berechnete Differenz minimiert wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Verbrennungsmotor ferner einen Kraftstoffinjektor umfassen, der dafür ausgelegt ist, Kraftstoff in den Verbrennungsraum einzuspritzen, wobei die Vorrichtung zur Ausführung des Regenerationsvorgangs Folgendes umfassen kann:

– Mittel zum Bestimmen eines Lambdawerts des Abgases und eines Zielwerts davon;
– Mittel zum Berechnen einer Differenz zwischen dem Zielwert und dem bestimmten Lambdawert, und
– Mittel zum Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen vierten Regler, der dafür ausgelegt ist, eine durch den Kraftstoffinjektor als Nacheinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge derart zu regeln, dass die berechnete Differenz minimiert wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nun sollen verschiedene Ausführungsformen beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, wobei:
1 ein Kraftfahrzeugsystem zeigt;
2 ein Querschnitt eines zu dem Kraftfahrzeugsystem von 1 gehörenden Verbrennungsmotors ist;
3–6 schematische Darstellungen der Hauptschritte einer Ausführungsform der Erfindung sind;
7 eine alternative Ausführungsform eines Turboladers des Verbrennungsmotors zeigt, der zu dem Kraftfahrzeugsystem von 1 gehört.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Einige Ausführungsformen können ein Kraftfahrzeugsystem 100 beinhalten, das in den 1 und 2 gezeigt ist und das einen Verbrennungsmotor (ICE) 110 mit einem Motorblock 120 besitzt, der mindestens einen Zylinder 125 mit einem Kolben 140 definiert, der eine Kopplung aufweist, mit der die Kurbelwelle 145 gedreht wird. Ein Zylinderkopf 130 arbeitet mit dem Kolben 140 zusammen, um einen Verbrennungsraum 150 zu definieren. Ein Luft-Kraftstoffgemisch (nicht gezeigt) wird in den Verbrennungsraum 150 eingebracht und entzündet, was zu heißen expandierenden Verbrennungsgasen führt, die zu einer Hin- und Herbewegung des Kolbens 140 führen. Der Kraftstoff wird von mindestens einem Kraftstoffinjektor 160 zur Verfügung gestellt und die Luft durch mindestens einen Einlass 210. Der Kraftstoff wird unter hohem Druck von einem Kraftstoffrohr 170, das fluidzuleitend mit einer Hochdruckpumpe 180, die den Druck des von einer Kraftstoffquelle 190 kommenden Kraftstoffs erhöht, verbunden ist, zum Kraftstoffinjektor 160 geführt. Jeder der Zylinder 125 hat mindestens zwei Ventile 215, die von einer Nockenwelle 135 betrieben werden, die sich zeitgleich mit der Kurbelwelle 145 dreht. Die Ventile 215 lassen selektiv Luft vom Einlass 210 in den Verbrennungsraum 150 und erlauben alternierend den Auslass der Abgase durch den Auslass 220. In einigen Beispielen wird ein Nockenwellenverstellsystem 155 genutzt, um selektiv die zeitliche Abfolge zwischen der Nockenwelle 135 und der Kurbelwelle 145 zu verändern. Die Luft kann den Lufteinlässen 210 über einen Einlasskrümmer 200 zugeführt werden. Eine Lufteinlassleitung 205 führt dem Einlasskrümmer 200 Umgebungsluft zu. In anderen Ausführungsformen kann eine Drosselklappe 330 gewählt werden, um den Luftstrom zum Einlasskrümmer 200 zu regeln. In weiteren Ausführungsformen wird ein System für komprimierte Luft wie beispielsweise ein Turbolader 230 mit einem Kompressor 240, der sich zusammen mit einer Turbine 250 dreht, eingesetzt. Die Drehung des Kompressors 240 erhöht den Druck und die Temperatur der Luft in der Leitung 205 und dem Einlasskrümmer 200. Ein in der Leitung 205 enthaltender Intercooler 260 kann die Temperatur der Luft reduzieren. Ferner kann ein Drucksensor 206 in der Leitung 205 vorgesehen sein. Die Turbine 250 dreht sich beim Einströmen der von einem Auslasskrümmer 225 kommenden Abgase, der Abgas vom Auslass 220 durch eine Serie von Leitschaufeln leitet, bevor es durch die Turbine 250 expandiert wird. Die Abgase verlassen die Turbine 250 und werden zu einem Abgasnachbehandlungssystem 270 geführt. Dieses Beispiel zeigt eine Turbine mit variabler Geometrie (VGT) mit einem VGT-Aktuator 290, der ausgebildet ist, um die Leitschaufeln bzw. Flügel zu bewegen, damit die Flügel das Strömen des Abgases durch die Turbine 250 ändern. In einer anderen Ausführungsform, die in 7 dargestellt ist, kann der Turbolader 230 eine Turbine 250 mit fester Geometrie haben, die eine Wastegate-Ventil 251 aufweist, das durch einen Wastegate-Aktuator 252 betätigt wird. Das Wastegate-Ventil 251 ist an einer Umgehungsleitung 253 angeordnet, welche die Turbine 250 umgeht. Das Wastegate-Ventil 251 ist dafür ausgelegt, die Abgase von der Turbine 250 abzulenken, und die Regelung der Öffnung des Wastegate-Ventils 251 regelt die Drehgeschwindigkeit der Turbine 250, die ihrerseits die Drehgeschwindigkeit des Kompressors 240 regelt. Insbesondere kann das Wastegate-Ventil den Ladedruck im Turbolader 230 regeln. Das Abgasnachbehandlungssystem 270 kann eine Abgasleitung 275 aufweisen, die eine oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 280 hat. Nachbehandlungsvorrichtungen 280 können beliebige Vorrichtungen sein, mit denen die Zusammensetzung der Abgase geändert werden kann. Einige Beispiele von Nachbehandlungsvorrichtungen 280 umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, katalytische (Zwei- und Drei-Wege-)Konverter, zum Beispiel einen Oxidationskatalysator (d. h. Dieseloxidationskatalysator, DOC) und eine NO_x-Falle für den Magerbetrieb (LNT 285). Im Einzelnen handelt es sich bei der LNT 285 um eine katalytische Vorrichtung, die Katalysatormaterialien wie z. B. Rhodium, Pt und Pd sowie Adsorptionsmittel wie z. B. Stoffe auf Bariumbasis enthält, die aktive Stellen bereitstellen, die dafür geeignet sind, die im Abgas enthaltenen Stickoxide (NO_x) zu binden, um sie in der Vorrichtung selbst aufzufangen. Andere Beispiele für Nachbehandlungsvorrichtungen 280 sind Partikelfilter (d. h. Dieselpartikelfilter, DPF) und Systeme für die selektive katalytische Reduktion (SCR).
Andere Ausführungsformen umfassen eine Abgasrückführungsleitung (EGR) 300, die mit dem Auslasskrümmer 225 und dem Einlasskrümmer 200 verbunden ist. Die EGR-Leitung 300 kann einen EGR-Kühler 310 aufweisen, um die Temperatur der Abgase in der EGR-Leitung 300 zu reduzieren. Ein EGR-Ventil 320 regelt den Fluss der Abgase in der EGR-Leitung 300. Das Kraftfahrzeugsystem 100 kann weiterhin ein elektronisches Steuergerät (ECM) 450 aufweisen, das dazu konfiguriert ist, Signale von oder nach verschiedenen, mit dem ICE 110 verbundenen Sensoren und/oder Geräten zu senden bzw. zu empfangen. Das ECM 450 kann Eingangssignale von verschiedenen Sensoren empfangen, die dafür ausgelegt sind, die Signale zu erzeugen, die proportional zu verschiedenen physikalischen Parametern in Zusammenhang mit dem ICE 110 sind. Die Sensoren umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, den oben genannten Drucksensor 206, einen Massenfluss-, Druck- und Temperatursensor 340 für die Luft, einen Druck- und Temperatursensor 350 für den Krümmer, einen Sensor 360 für den Druck im Verbrennungsraum, Sensoren 380 für die Kühlflüssigkeits- und die Öltemperatur und/oder den zugehörigen Füllstand, einen Drucksensor 400 für den Kraftstoff, einen Nockenwellenpositionssensor 410, einen Kurbelwellenpositionssensor 420, Sensoren 430 für den Druck und die Temperatur der Abgase, einen EGR-Temperatursensor 440 sowie einen Positionssensor 445 für das Gaspedal. Weiterhin kann das ECM 450 an verschiedene Steuergeräte Ausgangssignale ausgeben, um den Betrieb des ICE 110 zu steuern, beispielsweise an den Kraftstoffinjektor 160, an die Drossel 330, an das EGR-Ventil 320, an den VGT-Aktuator 290, an den Wastegate-Aktuator 252 und an das Nockenwellenverstellsystem 155. Es ist anzumerken, dass gestrichelte Linien benutzt werden, um verschiedene Verbindungen zwischen den verschiedenen Sensoren, Vorrichtungen und dem ECM 450 anzudeuten, wobei aber andere zu Zwecken der Klarheit weggelassen sind. Das Steuergerät 450 kann eine mit einem Speichersystem und einem Bussystem datenverbundene digitale Mikroprozessoreinheit (CPU 460) besitzen. Die CPU ist ausgebildet, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm ausgeführt sind, abzuarbeiten, Eingangssignale vom Datenbus zu erfassen und Ausgangssignale an den Datenbus abzugeben. Das Speichersystem kann verschiedene Speichermedien wie optische, magnetische, Festkörper- und andere nicht-flüchtige Medien besitzen. Der Datenbus kann dafür ausgelegt sein, analoge und/oder digitale Signale an die verschiedenen Sensoren und Steuervorrichtungen zu senden, von diesen zu empfangen und diese Signale zu modulieren. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit den ICE 110 steuern kann. Das im Speichersystem abgelegte Programm wird dem Steuergerät von außen kabelgebunden oder per Funk zugeführt. Außerhalb des Kraftfahrzeugsystems 100 tritt es regelmäßigerweise auf einem Computerprogrammprodukt in Erscheinung, welches im Fachgebiet auch als computer- oder maschinenlesbares Medium bezeichnet wird, und das als ein Computerprogrammcode auf einem Träger verstanden werden soll. Der Träger kann dabei flüchtiger oder nicht-flüchtiger Natur sein mit der Folge, dass man auch von einer flüchtigen oder nicht-flüchtigen Natur des Computerprogrammprodukts sprechen kann. 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. 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. Anstelle eines Motorsteuergeräts 450 kann das Kraftfahrzeugsystem 100 eine andere Art von Prozessor haben, um die elektronische Logik bereitzustellen, bspw. ein eingebettetes Steuergerät (engl. embedded controller), einen Bordcomputer oder jede andere Art von Prozessor, die in einem Fahrzeug verwendet werden kann. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das ECM 450 dafür ausgelegt sein, einen Vorgang zur Regeneration der LNT 285 auszuführen, zum Beispiel einen DeNO_x-Regenerationsvorgang und/oder einen DeSO_x-Regenerationsvorgang. Ein Vorgang zur Regeneration der LNT 285 kann durchgeführt werden, indem der Verbrennungsmotor von dem gewöhnlichen mageren Verbrennungsmodus (Lambdawert >> 1) zu einem fetten Verbrennungsmodus (z. B. Lambdawert ≈ 1) umgeschaltet wird. Der fette Verbrennungsmodus kann erreicht werden, indem zum Beispiel der Kraftstoffinjektor 160 betätigt wird, um gemäß einem Mehrfacheinspritzmuster, das eine oder mehrere Kraftstoffnacheinspritzungen umfasst, Kraftstoff in die Verbrennungsräume 150 des Motors einzuspritzen.
Eine Nacheinspritzung ist eine Kraftstoffeinspritzung, die vom Kraftstoffinjektor 160 nach dem oberen Totpunkt (OTP) des Kolbens 140 und vor dem Öffnen der Auslassöffnungen 220 durchgeführt wird, so dass die nacheingespritzte Kraftstoffmenge tatsächlich im Verbrennungsraum verbrennt, aber keine signifikante Auswirkung auf die Erzeugung des Drehmoments hat. Das ECM 450 ist dafür ausgelegt, während des Regenerationsvorgangs die Position eines Aktuators, zum Beispiel des VGT-Aktuators 290 oder des Wastegate-Aktuators 252, zu steuern, was die Drehgeschwindigkeit der Turbine 250 beeinflusst, um auf präzise Weise einen gewünschten Ladedruck in der Einlassleitung 205 zu erzielen. Wie dies 3 dargestellt ist, kann das ECM 450, wenn die Turbine eine VGT 250 ist, während des Regenerationsvorgangs die Position des VGT-Aktuators 290 steuern, wodurch die Position der VGT 250, d. h. der beweglichen Flügel der VGT 250, beeinflusst wird, die durch den VGT-Aktuator 290 betätigt werden, um auf präzise Weise einen gewünschten Ladedruck in der Einlassleitung 205 zu erzielen. Zu diesem Zweck kann das ECM 450 dafür ausgelegt sein, die Position des VGT-Aktuators 290 (d. h. die Position der VGT 250) gemäß einer Steuerungsstrategie mit offenem Regelkreis zu bestimmen und anschließend die bestimmte VGT-Position präzise zu regeln, und zwar mittels einer Strategie mit geschlossenem Regelkreis zur Steuerung des Drucks der Luft, die in der Einlassleitung 205 stromabwärts vom Kompressor 240 und stromaufwärts von der Drosselklappe 330 strömt. Insbesondere kann die Steuerungsstrategie mit offenem Regelkreis vorsehen, die Position des VGT-Aktuators 290 (d. h. der VGT 250) auf Basis des momentanen Motorbetriebspunkts, d. h. der momentanen Motordrehzahl- und Motordrehmomentwerte, zu bestimmen (Block S1). Beispielsweise kann die Position des VGT-Aktuators 290 (VGT 250) als Ausgabe eines vorkalibrierten Kennfelds bereitgestellt werden, das als Eingabe den momentanen Motordrehzahlwert und Motordrehmomentwert erhält. Dieses Kennfeld kann durch Versuche auf einer Prüfbank vorbestimmt werden und im Speichersystem 460 gespeichert werden. Gleichzeitig kann die Steuerungsstrategie mit geschlossenem Regelkreis vorsehen, dass ein Zielwert des Luftdrucks in der Einlassleitung 205 stromabwärts vom Kompressor 240 und stromaufwärts von der Drosselklappe 330 festgesetzt wird (Block S2). Dieser Zielwert kann als Ausgabe eines vorkalibrierten Kennfelds bereitgestellt werden, das als Eingabe den momentanen Motordrehzahlwert und Motordrehmomentwert erhält. Auch dieses Kennfeld kann durch Versuche auf einer Prüfbank vorbestimmt werden und im Speichersystem 460 gespeichert werden. Das ECM 450 kann dafür ausgelegt sein, anschließend einen tatsächlichen Luftdruckwert in der Einlassleitung 205 stromabwärts vom Kompressor 240 und stromaufwärts von der Drosselklappe 330 zu bestimmen (Block S3). Gemäß einer Ausführungsform kann der Druckwert durch das ECM 450 auf Basis von Folgendem geschätzt werden: auf Basis einer momentanen Position der Drosselklappe 330 und eines momentanen Luftdruckwerts im Einlasskrümmer 200, der durch den Sensor für Krümmerdruck und -temperatur 350 gemessen wird, auf Basis des Luftmassenstroms, der durch den Luftmassensensor 340 gemessen wird, und auf Basis der geschätzten Temperatur der Luft in der Einlassleitung 205 stromabwärts vom Kompressor 240 und stromaufwärts von der Drosselklappe 330. Beispielsweise können die Position der Drosselklappe 330, der Luftmassenstrom und der Einlasskrümmerdruck durch das ECM 450 überwacht werden und als Eingabe in ein physikalisches Modell verwendet werden, das als Ausgabe einen entsprechenden Luftdruckwert in der Leitung 205 stromabwärts vom Kompressor 240 und stromaufwärts von der Drosselklappe 330 ergibt. Gemäß anderen Ausführungsformen kann der Luftdruckwerts mittels eines eigenen Drucksensors 206 gemessen werden, der in der Einlassleitung 205 zwischen dem Kompressor 240 und der Drosselklappe 330 angeordnet ist. Das ECM 450 kann dafür ausgelegt sein, nachdem diese Größen bekannt sind, eine Differenz zwischen dem geschätzten oder gemessenen Druckwert und dem Zielwert zu berechnen (S4) und die berechnete Differenz als Eingabe in einen ersten Regler 500, zum Beispiel einen Proportional-Integral-Differenzial-Regler (PID-Regler) zu verwenden, dessen Ausgabe zu der (in Block S1 bestimmten) Position des VGT-Aktuators addiert wird (Block S6), wodurch die Position des VGT-Aktuators 290 (d. h. der VGT 250) derart geregelt wird, dass die berechnete Differenz minimiert wird. Gemäß der in 7 dargestellten alternativen Ausführungsform ist das ECM 450 dafür ausgelegt, während des Regenerationsvorgangs die Position des Wastegate-Aktuators 252 zu steuern, der die Position des Wastegate-Ventils 251 beeinflusst, um auf präzise Weise einen gewünschten Ladedruck in der Einlassleitung 205 zu erzielen. Zu diesem Zweck kann das ECM 450 wie vorstehend offenbart nach dem Steuerungsschema von 3 arbeiten, wobei das ECM 450 insbesondere dafür ausgelegt sein kann, die Position des Wastegate-Aktuators 252 gemäß einer Steuerungsstrategie mit offenem Regelkreis zu bestimmen und anschließend mittels einer Strategie mit geschlossenem Regelkreis zur Steuerung des Drucks der Luft, die in der Einlassleitung 205 stromabwärts vom Kompressor 240 und stromaufwärts von der Drosselklappe 330 strömt, die bestimmte Position des Wastegate-Aktuators präzise zu regeln. Insbesondere kann die Steuerungsstrategie mit offenem Regelkreis vorsehen, die Position des Wastegate-Aktuators 252 (und/oder die Position des Wastegate-Ventils 251) auf Basis des momentanen Motorbetriebspunkts, d. h. der momentanen Motordrehzahl- und Motordrehmomentwerte zu bestimmen (Block S1). Beispielsweise kann die Position des Wastegate-Aktuators 252 als Ausgabe eines vorkalibrierten Kennfelds bereitgestellt werden, das als Eingabe den momentanen Motordrehzahlwert und Motordrehmomentwert erhält. Dieses Kennfeld kann durch Versuche auf einer Prüfbank vorbestimmt werden und im Speichersystem 460 gespeichert werden. Gleichzeitig kann die Steuerungsstrategie mit geschlossenem Regelkreis vorsehen, einen Zielwert des Luftdrucks in der Einlassleitung 205 stromabwärts vom Kompressor 240 und stromaufwärts von der Drosselklappe 330 festzusetzen (Block S2). Dieser Zielwert kann als Ausgabe eines vorkalibrierten Kennfelds bereitgestellt werden, das als Eingabe den momentanen Motordrehzahlwert und Motordrehmomentwert erhält. Auch dieses Kennfeld kann durch Versuche auf einer Prüfbank vorbestimmt werden und im Speichersystem 460 gespeichert werden. Das ECM 450 kann dafür ausgelegt sein, anschließend einen tatsächlichen Luftdruckwert in der Einlassleitung 205 stromabwärts vom Kompressor 240 und stromaufwärts von der Drosselklappe 330 zu bestimmen (Block S3). Gemäß einer Ausführungsform kann der Druckwert durch das ECM 450 auf Basis von Folgendem geschätzt werden: auf Basis einer momentanen Position der Drosselklappe 330 und eines momentanen Luftdruckwerts im Einlasskrümmer 200, der durch den Sensor für Krümmerdruck und -temperatur 350 gemessen wird, auf Basis des Luftmassenstroms, der durch den Luftmassensensor 340 gemessen wird, und auf Basis der geschätzten Temperatur der Luft in der Einlassleitung 205 stromabwärts vom Kompressor 240 und stromaufwärts von der Drosselklappe 330. Beispielsweise können die Position der Drosselklappe 330, der Luftmassenstrom und der Einlasskrümmerdruck durch das ECM 450 überwacht werden und als Eingabe in ein physikalisches Modell verwendet werden, das als Ausgabe einen entsprechenden Luftdruckwert in der Leitung 205 stromabwärts vom Kompressor 240 und stromaufwärts von der Drosselklappe 330 ergibt. Gemäß anderen Ausführungsformen kann der Luftdruckwerts mittels eines eigenen Drucksensors 206 gemessen werden, der in der Einlassleitung 205 zwischen dem Kompressor 240 und der Drosselklappe 330 angeordnet ist. Das ECM 450 kann dafür ausgelegt sein, nachdem diese Großen bekannt sind, eine Differenz zwischen dem geschätzten oder gemessenen Druckwert und dem Zielwert zu berechnen (S4) und die berechnete Differenz als Eingabe in einen ersten Regler 500, zum Beispiel einen Proportional-Integral-Differenzial-Regler (PID-Regler) zu verwenden, dessen Ausgabe zu der (in Block S1 bestimmten) Position des Wastegate-Aktuators addiert wird (Block S6), wodurch die Position des Wastegate-Aktuators 252 derart geregelt wird, dass die berechnete Differenz minimiert wird. Wie dies in 4 dargestellt ist, kann das ECM 450 dafür ausgelegt sein, während der Ausführung des Regenerationsvorgangs gleichzeitig einen Zielwert des Luftmassendurchsatzes durch die Drosselklappe 330 (S5) und einen Zielwert des Luftdrucks im Einlasskrümmer 200 (S8) festzusetzen und die Position der Drosselklappe 330, d. h. die Wirkfläche der Drosselklappe 330, zu steuern, um auf präzise Weise einen Zielwert des Luftmassendurchsatzes zu erzielen. Zu diesem Zweck kann das ECM 450 dafür ausgelegt sein, die Wirkfläche der Drosselklappe 330 gemäß einer Steuerungsstrategie mit offenem Regelkreis zu bestimmen und anschließend die bestimmte Wirkfläche mittels einer Strategie mit geschlossenem Regelkreis zur Steuerung des Luftdrucks im Einlasskrümmer 220 präzise zu regeln.
Insbesondere kann das ECM 450 im Rahmen der Steuerungsstrategie mit offenem Regelkreis die Wirkfläche der Drosselklappe 330 auf Basis der folgenden Eingaben bestimmen (Block S7): Zielwert des Luftmassendurchsatzes durch die Drosselklappe 330, Zielwert des Luftdrucks im Einlasskrümmer 200, gemessener oder geschätzter Luftdruckwert in der Einlassleitung 205 stromabwärts vom Kompressor 240 und stromaufwärts von der Drosselklappe 330 und Lufttemperaturwert in der Einlassleitung 205 stromabwärts vom Kompressor 240 und stromaufwärts von der Drosselklappe 330 (dieser kann mittels eines Kennfelds geschätzt werden, das durch Versuche auf einer Prüfbank bestimmt wird und im Speichersystem 460 gespeichert wird). Im Einzelnen kann die Steuerungsstrategie mit offenem Regelkreis die folgende Formel verwenden:
wobei

A_eff,OL: die Wirkfläche der Drosselklappe 330 ist;
ṁthrottle, TGT: der Zielwert des Luftmassendurchsatzes durch die Drosselklappe 330 ist;
Tup,throttle: der Lufttemperaturwert in der Einlassleitung 205 stromabwärts vom Kompressor 240 und stromaufwärts von der Drosselklappe 330 ist;
pintake, TGT: der Zielwert des Luftdrucks im Einlasskrümmer 200 ist;
f(β): ein Durchflusskoeffizient (abgebildet als Funktion von β, d. h. Verhältnis zwischen den Druckwerten stromaufwärts und stromabwärts von der Drosselklappe 330) ist; und
R: die ideale Gaskonstante ist.

Ein Tiefpassfilter 501 kann verwendet werden, um die Zuverlässigkeit der berechneten Wirkfläche A_eff,OL der Drosselklappe 330 zu verbessern. Gleichzeitig kann das ECM 450 im Rahmen der Steuerungsstrategie mit geschlossenem Regelkreis einen tatsächlichen Luftdruckwert im Einlasskrümmer 200 stromabwärts von der Drosselklappe 330 bestimmen (Block S9). Beispielsweise kann das ECM 450 dafür ausgelegt sein, den Luftdruckwert im Einlasskrümmer 200 mittels des Sensors für Krümmerdruck und -temperatur 350 zu messen. Das ECM 450 ist ferner dafür ausgelegt, eine Differenz zwischen dem gemessenen Druckwert und dem bestimmten Zielwert zu berechnen (Block S10) und die berechnete Differenz als Eingabe in einen zweiten Regler 502, zum Beispiel einen Proportional-Integral-Regler (PI-Regler) zu verwenden, dessen Ausgabe zu der (durch die Steuerungsstrategie mit offenem Regelkreis bestimmten) Wirkfläche addiert wird (Block S11), wodurch die Wirkfläche und somit die Position der Drosselklappe 330 derart reguliert werden, dass die berechnete Differenz minimiert wird. Gleichzeitig kann das ECM 450 dafür ausgelegt sein, während der Ausführung des Regenerationsvorgangs eine Position des EGR-Ventils 320 zu regeln, und zwar mittels einer auf einem geschlossenen Regelkreis beruhenden Steuerung der in der EGR-Leitung 300 rückgeführten Abgasmenge, wie dies in 5 dargestellt ist. Zu diesem Zweck kann das ECM 450 dafür ausgelegt sein, einen Wert einer Menge (Block S12) des in der EGR-Leitung 300 rückgeführten Abgases und einen Zielwert (Block S13) zu bestimmen. Beispielsweise kann der Mengenwert auf Basis der Differenz zwischen dem geschätzten Gesamtgasmassenstrom, der in den Motor eintreten kann (der auf Basis des bekannten volumetrischen Wirkungsgrads des Motors sowie auf Basis von Temperatur und Druck des Einlasskrümmers berechnet wird), und dem durch den Massenfluss-, Druck- und Temperatursensor 340 für die Luft gemessenen Frischluftmassenstrom geschätzt werden. Der Zielwert der in der EGR-Leitung 300 rückgeführten Abgase kann als Ausgabe eines vorkalibrierten Kennfelds bereitgestellt werden, das als Eingabe den momentanen Motordrehzahlwert und Motordrehmomentwert erhält. Dieses Kennfeld kann durch Versuche auf einer Prüfbank vorbestimmt werden und im Speichersystem 460 gespeichert werden. Das ECM 450 ist ferner dafür ausgelegt, eine Differenz zwischen dem Mengenwert und dem Zielwert zu berechnen (Block S14) und die berechnete Differenz als Eingabe in einen dritten Regler 503, zum Beispiel einen Proportional-Integral-Differenzial-Regler (PID-Regler) zu verwenden, der dafür ausgelegt ist, die Position des EGR-Ventils 320 derart zu regeln (Block S15), dass die berechnete Differenz minimiert wird. Wie dies in 6 dargestellt ist, kann das ECM 450 gleichzeitig dafür ausgelegt sein, während der Ausführung des Regenerationsvorgangs mittels einer Steuerungsstrategie mit offenem Regelkreis die Kraftstoffmenge zu bestimmen, die durch den Kraftstoffinjektor 160 als Nacheinspritzung eingespritzt wird, und anschließend die durch den Kraftstoffinjektor 160 als Nacheinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge präzise zu regeln, und zwar mittels einer auf einem geschlossenen Regelkreis beruhenden Strategie zur Steuerung eines Lambdawerts des Abgases in der Abgasleitung 275. Insbesondere kann die Steuerungsstrategie mit offenem Regelkreis vorsehen, die durch den Kraftstoffinjektor 160 als Nacheinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge auf Basis des momentanen Motorbetriebspunkts, d. h. der momentanen Motordrehzahl- und Motordrehmomentwerte, zu bestimmen (Block S16). Beispielsweise kann die durch den Kraftstoffinjektor 160 als Nacheinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge als Ausgabe eines vorkalibrierten Kennfelds bereitgestellt werden, das als Eingabe den momentanen Motordrehzahlwert und Motordrehmomentwert erhält. Dieses Kennfeld kann durch Versuche auf einer Prüfbank vorbestimmt werden und im Speichersystem 460 gespeichert werden. Gleichzeitig kann die Steuerungsstrategie mit geschlossenem Regelkreis vorsehen, einen tatsächlichen Lambdawert des Abgases in der Abgasleitung 275 zu bestimmen (Block S17). Beispielsweise kann der Lambdawert durch eine in der Abgasleitung 275 angeordnete Lambdasonde 276 gemessen werden. Das ECM 450 ist auch dafür ausgelegt, einen Zielwert des Lambdawerts des Abgases zu bestimmen (Block S18). Der Zielwert des Lambdawerts des Abgases kann als Ausgabe eines vorkalibrierten Kennfelds bereitgestellt werden, das als Eingabe den momentanen Motordrehzahlwert und Motordrehmomentwert erhält. Dieses Kennfeld kann durch Versuche auf einer Prüfbank vorbestimmt werden und im Speichersystem 460 gespeichert werden. Gleichzeitig ist das ECM 450 dafür ausgelegt, eine Differenz zwischen dem Zielwert und dem bestimmten Lambdawert zu berechnen (Block S19) und die berechnete Differenz als Eingabe in einen vierten Regler 504, zum Beispiel einen Proportional-Integral-Differenzial-Regler (PID-Regler) oder einen Proportional-Integral-Regler (PI-Regler) zu verwenden, dessen Ausgabe zu der (in Block S16 bestimmten) Kraftstoffmenge addiert wird (Block S20), die durch den Kraftstoffinjektor 160 als Nacheinspritzung eingespritzt wird, so dass die berechnete Differenz minimiert wird. 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.
Bezugszeichenliste

100: Kraftfahrzeugsystem
110: Verbrennungsmotor
120: Motorblock
125: Zylinder
130: Zylinderkopf
135: Nockenwelle
140: Kolben
145: Kurbelwelle
150: Verbrennungsraum
155: Nockenwellenverstellsystem
160: Kraftstoffinjektor
165: Kraftstoffeinspritzsystem
170: Kraftstoffrohr
180: Kraftstoffpumpe
190: Kraftstoffquelle
200: Einlasskrümmer
205: Lufteinlassleitung
206: Drucksensor
210: Einlass
215: Ventile
220: Auslass
225: Auslasskrümmer
230: Turbolader
240: Kompressor
245: Turboladerwelle
250: Turbine
251: Wastegate-Ventil
252: Wastegate-Aktuator
253: Umgehungsleitung
260: Intercooler
270: Abgasnachbehandlungssystem
275: Abgasleitung
276: Lambdasonde
280: Nachbehandlungsvorrichtungen
285: LNT
290: VGT-Aktuator
300: Abgasrückführungsleitung (EGR)
310: EGR-Kühler
320: EGR-Ventil
330: Drosselklappe
340: Massenfluss-, Druck- und Temperatursensor für die Luft
350: Sensor für Krümmerdruck und -temperatur
360: Verbrennungsdrucksensor
380: Sensoren für Kühlflüssigkeitstemperatur und den zugehörigen Füllstand
385: Sensor für Schmieröltemperatur und den zugehörigen Füllstand
390: Metalltemperatursensor
400: digitaler Kraftstoffleistendrucksensor
410: Nockenwellenpositionssensor
420: Kurbelwellenpositionssensor
430: Sensoren für Druck und Temperatur der Abgase
440: EGR-Temperatursensor
445: Gaspedalpositionssensor
446: Gaspedal
450: elektronisches Steuergerät (ECM)/Regler
500: erster Regler
501: Tiefpassfilter
502: zweiter Regler
503: dritter Regler
504: vierter Regler
S1–S20: Blöcke

Claims

Verbrennungsmotor (110), umfassend: eine NO_x-Falle für den Magerbetrieb (285), einen Turbolader (230) mit einer Turbine (250) und ein elektronisches Steuergerät (450), das dafür ausgelegt ist: – einen Vorgang zur Regeneration der NO_x-Falle für den Magerbetrieb (285) auszuführen, und – während der Ausführung des Regenerationsvorgangs eine Position eines Aktuators (290, 251) zu regeln, der eine Drehgeschwindigkeit der Turbine (250) beeinflusst, und zwar mittels einer Strategie mit geschlossenem Regelkreis zur Steuerung eines Luftdrucks in einer Einlassleitung (205) stromabwärts von einem Kompressor (240) des Turboladers (230) und stromaufwärts von einer Drosselklappe (330).
Verbrennungsmotor (110) nach Anspruch 1, wobei das elektronische Steuergerät (450) dafür ausgelegt ist, die Steuerungsstrategie mit geschlossenem Regelkreis mit den folgenden Schritten auszuführen: – Bestimmen eines Druckwerts der Luft in der Einlassleitung (205) stromabwärts vom Kompressor (240) und stromaufwärts von der Drosselklappe (330) und eines Zielwerts davon, – Berechnen einer Differenz zwischen dem Druckwert und dem Zielwert und – Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen ersten Regler (500), der dafür ausgelegt ist, die Position des Aktuators (290, 252) derart zu regeln, dass die berechnete Differenz minimiert wird.
Verbrennungsmotor (110) nach Anspruch 2, wobei das elektronische Steuergerät (450) dafür ausgelegt ist, die Position des Aktuators (290, 251) auf Basis einer Motordrehzahl und eines Motordrehmoments zu bestimmen.
Verbrennungsmotor (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektronische Steuergerät (450) dafür ausgelegt ist, den Luftdruckwert auf Basis einer Position der Drosselklappe (330) zu bestimmen.
Verbrennungsmotor (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–3, wobei das elektronische Steuergerät (450) dafür ausgelegt ist, den Luftdruckwert mittels eines Drucksensors (206) zu messen, der in der Einlassleitung (205) stromabwärts vom Kompressor (240) und stromaufwärts von der Drosselklappe (330) angeordnet ist.
Verbrennungsmotor (110) nach Anspruch 1, wobei das elektronische Steuergerät (450) dafür ausgelegt ist, während der Ausführung des Regenerationsvorgangs eine Position der Drosselklappe (330) mittels einer zweiten Strategie mit geschlossenem Regelkreis zur Steuerung eines Luftdrucks in einem Einlasskrümmer (200) stromabwärts von der Drosselklappe (330) zu regeln.
Verbrennungsmotor (110) nach Anspruch 6, wobei das elektronische Steuergerät (450) dafür ausgelegt ist, die zweite Steuerungsstrategie mit geschlossenem Regelkreis mit den folgenden Schritten auszuführen: – Bestimmen eines Druckwerts der Luft im Einlasskrümmer (200) und eines Zielwerts davon, – Berechnen einer Differenz zwischen dem Druckwert und dem Zielwert und – Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen zweiten Regler (502), der dafür ausgelegt ist, die Position der Drosselklappe (330) derart zu regeln, dass die berechnete Differenz minimiert wird.
Verbrennungsmotor (110) nach Anspruch 7, wobei das elektronische Steuergerät (450) dafür ausgelegt ist, die Position der Drosselklappe (330) auf Basis eines Luftdruckwerts in der Einlassleitung (205) stromabwärts vom Kompressor (240) und stromaufwärts von der Drosselklappe (330), eines Lufttemperaturwerts in der Einlassleitung (205) stromabwärts vom Kompressor (240) und stromaufwärts von der Drosselklappe (330), eines Zielwerts eines Luftmassendurchsatzes durch die Drosselklappe (330) und des bestimmten Zielwerts des Luftdrucks im Einlasskrümmer (200) zu bestimmen.
Verbrennungsmotor (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Abgasrückführungsleitung (300), die zwischen einem Auslasskrümmer (225) des Verbrennungsraums (150) des Motors und einem Einlasskrümmer (200) angeordnet ist, und ein Abgasrückführungsventil (320), das einen Abgasstrom in der Abgasrückführungsleitung (300) regelt, wobei das elektronische Steuergerät (450) dafür ausgelegt ist, während der Ausführung des Regenerationsvorgangs die folgenden Schritte auszuführen: – Bestimmen eines Werts der Menge des rückgeführten Abgases und eines Zielwerts davon, – Berechnen einer Differenz zwischen dem Mengenwert und dem Zielwert und – Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen dritten Regler (503), der dafür ausgelegt ist, die Position des Abgasrückführungsventils (320) derart zu regeln, dass die berechnete Differenz minimiert wird.
Verbrennungsmotor (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Kraftstoffinjektor (160), der dafür ausgelegt ist, Kraftstoff in den Verbrennungsraum (150) einzuspritzen, wobei das elektronische Steuergerät (450) dafür ausgelegt ist, während der Ausführung des Regenerationsvorgangs die folgenden Schritte auszuführen: – Bestimmen eines Lambdawerts des Abgases und eines Zielwerts davon; – Berechnen einer Differenz zwischen dem Zielwert und dem bestimmten Lambdawert, und – Verwenden der berechneten Differenz als Eingabe in einen vierten Regler (504), der dafür ausgelegt ist, eine durch den Kraftstoffinjektor (160) als Nacheinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge derart zu regeln, dass die berechnete Differenz minimiert wird.