DE202016000772U1

DE202016000772U1 - Ein Computerprogramm zur Steuerung einer Ganganzeige für eine Handschaltung bei einem Verbrennungsmotor

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Publication number: DE202016000772U1
Application number: DE202016000772.7U
Authority: DE
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2017-05-08
Anticipated expiration: 2026-02-06

Abstract

Ein Computerprogramm zur Steuerung einer Ganganzeige (605) für eine Handschaltung bei einem Verbrennungsmotor (110), umfassend eine Stickoxidfalle für den Magerbetrieb (285), wobei das Computerprogramm einen Programmcode zur Durchführung der folgenden Schritte bei Ausführung auf einem Computer umfasst:
– Generierung einer Aufforderung zur Aktivierung der Ganganzeige (605);
– Überprüfung, ob gerade eine Regeneration der Stickoxidfalle für den Magerbetrieb (285) ausgeführt wird;
– Feststellung, wenn die Regeneration gerade ausgeführt wird, einer zeitlichen Dauer bis zum erfolgreichen Abschluss der Regeneration; und
– Verhinderung der Aktivierung der Ganganzeige (605), wenn die festgestellte zeitliche Dauer kürzer ist als ein entsprechender Grenzwert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Computerprogramm zur Steuerung einer Ganganzeige für eine Handschaltung bei einem Verbrennungsmotor, insbesondere bei einem Verbrennungsmotor, der mit einer Stickoxidfalle für den Magerbetrieb (lean nitrogen-Oxides trap – LNT) ausgestattet ist.
HINTERGRUND
Es ist bekannt, das seine Stickoxidfalle für den Magerbetrieb bei einem Verbrennungsmotor in regelmäßigen Abständen regeneriert wird, wie beispielsweise durch Denitrifikation (DeNOx-Regeneration). Um sichere (DeNOx-)Regenerationen der LNT sicherstellen zu können, ist das elektronische Steuergerät (ESG) des Verbrennungsmotors so konfiguriert, dass es DeNOx-Regenerationen nur dann freigibt, wenn der Verbrennungsmotor entsprechend der Betriebspunkte des Motors betrieben wird, die auf einen im Vorfeld kalibrierten Bereich, d. h. ein sogenannter fetter Betriebsbereich, des Motordrehzahl-Motordrehmoment-Diagramms des Verbrennungsmotors beschränkt sind.
Entsprechend bekannter Spülstrategien bei einem fetten Gemisch wird die DeNOx-Regeneration unterbrochen, wenn der Betriebspunkt des Motors außerhalb dieses fetten Betriebsbereiches liegt, wodurch der Wirkungsgrad der LNT nicht vollständig wiederhergestellt werden kann und ein Kraftstoffverbrauch und der Ausstoß von Kohlenwasserstoffen/Kohlenstoffoxid durch die begonnene und frühzeitig unterbrochene teilweise DeNOx-Regeneration jedoch beobachtet wird.
Eine Unterbrechung der DeNOx-Regeneration kann unter anderem durch einen Schaltvorgang ausgelöst werden, den der Fahrer während der DeNOx-Regeneration ausführt; um genau zu sein, fällt das Motordrehmoment auf Null ab, wenn das Gaspedal vom Fahrer losgelassen wird, wodurch die Betriebspunkte des Motors aus dem fetten Betriebsbereich fallen, was wiederum zu einer frühzeitigen Unterbrechung der DeNOx-Regeneration führt.
Da sich eine große Anzahl unvollständiger Spülungen bei fettem Gemisch nachteilig auf den Kraftstofferbrauch auswirkt, besteht der Bedarf an einem Computerprogramm, das diese Nachteile minimiert und dabei hilft, die Zahl der abgebrochenen Regenerationen zu verringern.
In Anbetracht der oben genannten Informationen besteht ein Ziel der vorliegenden Offenlegung darin, eine Losung für diesen Bedarf zu bieten.
Dieses und andere Ziele werden unter Zuhilfenahme der erfindungsgemäßen Ausführungsformen mit den in den unabhängigen Patentansprüchen beschriebenen Merkmalen erreicht. Die abhängigen Patentansprüche grenzen bevorzugte und/oder besonders vorteilhafte Aspekte ab.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ausführungsform der Offenlegung sieht ein Computerprogramm zur Steuerung einer Ganganzeige für eine Handschaltung bei einem Verbrennungsmotor vor, umfassend eine Stickoxidfalle für den Magerbetrieb, wobei das Computerprogramm einen Programmcode zur Durchführung der folgenden Schritte bei Ausführung auf einem Computer umfasst:

– Generierung einer Aufforderung zur Aktivierung der Ganganzeige;
– Überprüfung, ob gerade eine Regeneration der Stickoxidfalle für den Magerbetrieb ausgeführt wird;
– Feststellung, wenn die Regeneration gerade ausgeführt wird, einer zeitlichen Dauer bis zum erfolgreichen Abschluss der Regeneration; und
– Verhinderung der Aktivierung der Ganganzeige, wenn die festgestellte zeitliche Dauer kürzer ist als ein entsprechender Grenzwert.

Dank dieser Lösung wird eine größere Zahl DeNOx-Regenerationen während der Lebensdauer des Verbrennungsmotors nicht frühzeitig abgebrochen, wodurch eine größere Anzahl erfolgreich abgeschlossener DeNOx-Regenerationen mit positiven Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch und einer Reduktion der Emissionswerte ermöglicht wird. Insbesondere führt die Verringerung der Anzahl der frühzeitig unterbrochenen DeNOx-Regenerationen zu einer Minimierung des Ausstoßes von Rauch und Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenstoffoxiden und ferner zu einer signifikanten Verringerung des Ausstoßes von Stickoxiden. Entsprechend der Strategie wird eine größere Anzahl vollständiger und längerer DeNOx-Regenerationen während der Lebensdauer des Verbrennungsmotors erwartet, was die Wahrscheinlichkeit der Produktion von Ammoniak erhöht (während der DeNOx-Regeneration), was wiederum Vorteile für passive and aktive Systeme zur selektiven katalytischen Reduktion mit sich bringt, die hinter der Stickoxidfalle für den Magerbetrieb angeordnet werden können.
Entsprechend eines Aspektes der Ausführungsform der Lösung kann das Computerprogramm unter Umständen den Schritt der Feststellung des Grenzwertes auf der Grundlage eines Istwertes für eine Motordrehzahl, eines Wertes für eine Ableitung der Motordrehzahl and eines maximal zulässigen Wertes der Motordrehzahl umfassen.
Dank dieser Lösung ist die Strategie unter Umständen zuverlässiger und wirksamer und in der Lage, den unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Motors und/oder Fahrzeugs Rechnung zu tragen.
Entsprechend eines anderen Aspektes einer Ausführungsform der Lösung kann der Schritt der Feststellung des Grenzwertes unter Umständen den Schritt der Berechnung des Grenzwertes unter Anwendung der folgenden Formel umfassen:
wobei T_th für den Grenzwert steht, es_M für den maximal zulässigen Wert der Motordrehzahl steht, es für den Istwert der Motordrehzahl steht, und des / dt für den Wert der Ableitung der Motordrehzahl steht.
Dank dieser Lösung gibt es einen einfachen Weg zur Feststellung des variable Grenzwertes.
Entsprechend eines anderen Aspektes einer Ausführungsform der Lösung kann der Schritt der Feststellung der zeitlichen Dauer unter Umständen den Schritt der Berechnung der zeitlichen Dauer als Funktion der Geschwindigkeit, mit der die Regeneration voranschreitet, und des Prozentwertes der bereits erfolgten Regeneration umfassen.
Da die Geschwindigkeit, mit der die Regeneration voranschreitet, und der Prozentwert der bereits erfolgten Regeneration über die bekannte Steuerstrategie der DeNOx-Regeneration erhalten werden können, lässt sich die zeitliche Dauer bis zum Abschluss der Regeneration mit ein wenig Kalibrierungsaufwand ermitteln.
Entsprechend eines Aspektes einer solchen Ausführungsform kann die zeitliche Dauer in Übereinstimmung mit der folgenden Formel berechnet werden: T = (100 – D)/R, wobei T für die Zeit steht, D für den Prozentwert der erfolgten Regeneration steht und R für die Geschwindigkeit steht, milder die Regeneration voranschreitet.
Dank dieser Lösung gibt es einen einfachen Weg zur Feststellung der zeitlichen Dauer bis zum Abschluss der Regeneration.
Entsprechend eines anderen Aspektes einer Ausführungsform der Lösung kann das Computerprogramm unter Umständen den Schritt der Aktivierung der Ganganzeige als Reaktion auf die generierte Aufforderung umfassen, wenn die festgestellte Zeit länger ist als der entsprechende Grenzwert.
Dank dieser Lösung kann die Aktivierung der Ganganzeige erlaubt werden, da die DeNOx-Regeneration in diesem Zustand auf jeden Fall unvollständig wäre, da der fette Betriebsbereich verlassen wird, weshalb die Strategie einen sofortigen Gangwechsel erlaubt, was im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch im Zusammenhang mit der Fortsetzung der DeNOx-Regeneration konservierender sein könnte.
Entsprechend eines anderen Aspektes einer Ausführungsform der Lösung kann die Aktivierung der Ganganzeige unter Umständen den Schritt der Aktivierung mindestens einer visuellen Meldung, einer hörbaren Meldung oder einer taktilen Meldung umfassen, die angibt, wann der Fahrer welchen Gang der Handschaltung einlegen soll.
Dank dieser Lösung können dem Fahrer Informationen dahingehend übermittelt werden, wann er/sie den Gangwechsel am besten ausführt und welchen Gang er/sie einlegen soll, wodurch die Unterbrechung einer DeNOx-Regeneration verhindert wird, die erfolgreich bis zum Ende durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Lösung kann ferner in Form eines Computerprogrammproduktes verkörpert werden, umfassend einen Datenträger, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung in Form eines Steuergerätes für einen Injektor zur Injektion eines Reduktionsmittels in ein Abgasrohr eines Verbrennungsmotors verkörpert werden, umfassend ein elektronisches Steuergerät, einen Datenträger im Zusammenhang mit dem elektronischen Steuergerät und das auf dem Datenträger gespeicherte Computerprogramm. Eine weitere Ausführungsform stellt unter Umständen ein elektromagnetisches Signal bereit, das so moduliert ist, dass es eine Abfolge von Datenbits trägt, die für das Computerprogramm stehen.
Eine weitere Ausführungsform, die im Wesentlichen dieselbe Wirkung wie das oben stehend beschriebene Computerprogramm erzielt, sieht einen Verbrennungsmotor vor, umfassend eine Handschaltung, eine Ganganzeige, eine Stickoxidfalle für den Magerbetrieb und ein elektronisches Steuergerät, das für Folgendes konfiguriert ist:

Eine Ausführungsform der Offenlegung, die im Wesentlichen dieselbe Wirkung wie das oben stehend beschriebene Computerprogramm erzielt, sieht ein Verfahren zur Steuerung einer Ganganzeige für eine Handschaltung bei einem Verbrennungsmotor vor, der mit einer Stickoxidfalle für den Magerbetrieb ausgestattet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Dank dieser Lösung wird eine größere Zahl DeNOx-Regenerationen während der Lebensdauer des Verbrennungsmotors nicht frühzeitig abgebrochen, wodurch eine größere Anzahl erfolgreich abgeschlossener DeNOx-Regenerationen mit positiven Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch und einer Reduktion der Emissionswerte ermöglicht wird. Insbesondere führt die Verringerung der Anzahl der frühzeitig unterbrochenen DeNOx-Regenerationen zu einer Minimierung des Ausstoßes von Rauch und Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenstoffoxiden und ferner zu einer signifikanten Verringerung des Ausstoßes von Stickoxiden. Entsprechend der Strategie wird eine größere Anzahl vollständiger und längerer DeNOx-Regenerationen während der Lebensdauer des Verbrennungsmotors erwartet, was die Wahrscheinlichkeit der Produktion von Ammoniak erhöht (während der DeNOx-Regeneration), was wiederum Vorteile für passive and aktive Systeme zur selektiven katalytischen Reduktion mit sich bringt, die hinter der Stickoxidfalle angeordnet werden können.
Entsprechend eines Aspektes der Ausführungsform der Lösung kann das Verfahren unter Umständen den Schritt der Feststellung des Grenzwertes auf der Grundlage eines Istwertes für eine Motordrehzahl, eines Wertes für eine Ableitung der Motordrehzahl and eines maximal zulässigen Wertes der Motordrehzahl umfassen.
Dank dieser Lösung ist die Strategie unter Umständen zuverlässiger und wirksamer und in der Lage, den unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Motors und/oder Fahrzeugs Rechnung zu tragen.
Entsprechend eines anderen Aspektes einer Ausführungsform der Lösung kann der Schritt der Feststellung des Grenzwertes unter Umständen den Schritt der Berechnung des Grenzwertes unter Anwendung der folgenden Formel umfassen:
wobei T_th für den Grenzwert steht, es_M für den maximal zulässigen Wert der Motordrehzahl steht, es für den Istwert der Motordrehzahl steht und des / dt für den Wert der Ableitung der Motordrehzahl steht.
Dank dieser Lösung gibt es einen einfachen Weg zur Feststellung des variable Grenzwertes.
Entsprechend eines anderen Aspektes einer Ausführungsform der Lösung kann der Schritt der Feststellung der zeitlichen Dauer unter Umständen den Schritt der Berechnung der zeitlichen Dauer als Funktion der Geschwindigkeit, mit der die Regeneration voranschreitet, und des Prozentwertes der bereits erfolgten Regeneration umfassen.
Da die Geschwindigkeit, mit der die Regeneration voranschreitet, und der Prozentwert der bereits erfolgten Regeneration über die bekannte Steuerstrategie der DeNOx-Regeneration erhalten werden können, lässt sich die zeitliche Dauer bis zum Abschluss der Regeneration mit ein wenig Kalibrierungsaufwand ermitteln.
Entsprechend eines Aspektes einer solchen Ausführungsform kann die zeitliche Dauer unter Anwendung der folgenden Formel berechnet werden: T = (100 – D)/R, wobei T für die Zeit steht, D für den Prozentwert der erfolgten Regeneration steht und R für die Geschwindigkeit steht, mit der die Regeneration voranschreitet.
Dank dieser Lösung gibt es einen einfachen Weg zur Feststellung der zeitlichen Dauer bis zum Abschluss der Regeneration.
Entsprechend eines anderen Aspektes einer Ausführungsform der Lösung kann das Verfahren unter Umständen den Schritt der Aktivierung der Ganganzeige als Reaktion auf die generierte Aufforderung umfassen, wenn die festgestellte Zeit länger ist als der entsprechende Grenzwert.
Dank dieser Lösung kann die Aktivierung der Ganganzeige erlaubt werden, da die DeNOx-Regeneration in diesem Zustand auf jeden Fall unvollständig wäre, da der fette Betriebsbereich verlassen wird, weshalb die Strategie einen sofortigen Gangwechsel erlaubt, was im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch im Zusammenhang mit der Fortsetzung der DeNOx-Regeneration konservierender sein könnte.
Entsprechend eines anderen Aspektes einer Ausführungsform der Lösung kann die Aktivierung der Ganganzeige unter Umständen den Schritt der Aktivierung mindestens einer visuellen Meldung, einer hörbaren Meldung oder einer taktilen Meldung umfassen, die angibt, wann der Fahrer welchen Gang der Handschaltung einlegen soll.
Dank dieser Lösung können dem Fahrer Informationen dahingehend übermittelt werden, wann er/sie den Gangwechsel am besten ausführt und welchen Gang er/sie einlegen soll, wodurch die Unterbrechung einer DeNOx-Regeneration verhindert wird, die erfolgreich bis zum Ende durchgeführt werden kann.
Eine Ausführungsform der Offenlegung, die im Wesentlichen dieselbe Wirkung wie das oben stehend beschriebene Computerprogramm erzielt, sieht ein Gerät zur Steuerung einer Ganganzeige für eine Handschaltung bei einem Verbrennungsmotor mit einer Stickoxidfalle für den Magerbetrieb vor, wobei das Gerät Folgendes umfasst:

– Mittel zur Generierung einer Aufforderung zur Aktivierung der Ganganzeige;
– Mittel zur Überprüfung, ob gerade eine Regeneration der Stickoxidfalle ausgeführt wird;
– Mittel zur Feststellung, wenn die Regeneration gerade ausgeführt wird, einer zeitlichen Dauer bis zum erfolgreichen Abschluss der Regeneration; und
– Mittel zur Verhinderung der Aktivierung der Ganganzeige, wenn die festgestellte zeitliche Dauer kürzer ist als ein entsprechender Grenzwert.

Dank dieser Lösung wird eine größere Zahl DeNOx-Regenerationen während der Lebensdauer des Verbrennungsmotors nicht frühzeitig abgebrochen, wodurch eine größere Anzahl erfolgreich abgeschlossener DeNOx-Regenerationen mit positiven Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch und einer Reduktion der Emissionswerte ermöglicht wird. Insbesondere führt die Verringerung der Anzahl der frühzeitig unterbrochenen DeNOx-Regenerationen zu einer Minimierung des Ausstoßes von Rauch und Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenstoffoxiden und ferner zu einer signifikanten Verringerung des Ausstoßes von Stickoxiden. Entsprechend der Strategie wird eine größere Anzahl vollständiger und längerer DeNOx-Regenerationen während der Lebensdauer des Verbrennungsmotors erwartet, was die Wahrscheinlichkeit der Produktion von Ammoniak erhöht (während der DeNOx-Regeneration), was wiederum Vorteile für passive and aktive Systeme zur selektiven katalytischen Reduktion mit sich bringt, die hinter der Stickoxidfalle für den Magerbetrieb angeordnet werden können.
Entsprechend eines Aspektes einer Ausführungsform der Lösung kann das Gerät unter Umständen Mittel zur Feststellung des Grenzwertes auf der Grundlage eines Istwertes der für eine Motordrehzahl, eines Wertes einer Ableitung der Motordrehzahl and eines maximal zulässigen Wertes der Motordrehzahl umfassen.
Dank dieser Lösung ist die Strategie unter Umständen zuverlässiger und wirksamer und in der Lage, den unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Motors und/oder Fahrzeugs Rechnung zu tragen.
Entsprechend eines anderen Aspektes einer Ausführungsform der Lösung kann das Mittel zur Feststellung des Grenzwertes unter Umständen Mittel zur Berechnung des Grenzwertes unter Anwendung der folgenden Formel umfassen:
wobei T_th für den Grenzwert steht, es_M für den maximal zulässigen Wert der Motordrehzahl steht, es für den Istwert der Motordrehzahl steht und des / dt für den Wert der Ableitung der Motordrehzahl steht.
Dank dieser Lösung gibt es einen einfachen Weg zur Feststellung des variable Grenzwertes.
Entsprechend eines anderen Aspektes einer Ausführungsform der Lösung kann das Mittel zur Feststellung der zeitlichen Dauer unter Umständen Mittel zur Berechnung der zeitlichen Dauer als Funktion der Geschwindigkeit, mit der die Regeneration voranschreitet, und des Prozentwertes der bereits erfolgten Regeneration umfassen.
Da die Geschwindigkeit, mit der die Regeneration voranschreitet, und der Prozentwert der bereits erfolgten Regeneration über die bekannte Steuerstrategie der DeNOxRegeneration erhalten werden können, lässt sich die zeitliche Dauer bis zum Abschluss der Regeneration mit ein wenig Kalibrierungsaufwand ermitteln.
Entsprechend eines Aspektes einer solchen Ausführungsform kann die zeitliche Dauer unter Anwendung der folgenden Formel berechnet werden: T = (100 – D)/R, wobei T für die Zeit steht, D für den Prozentwert der erfolgten Regeneration steht, und R für die Geschwindigkeit steht, mit der die Regeneration voranschreitet.
Dank dieser Lösung gibt es einen einfachen Weg zur Feststellung der zeitlichen Dauer bis zum Abschluss der Regeneration.
Entsprechend eines anderen Aspektes einer Ausführungsform der Lösung kann das Gerät unter Umständen Mittel zur Aktivierung der Ganganzeige als Reaktion auf die generierte Aufforderung umfassen, wenn die festgestellte Zeit länger ist als der entsprechende Grenzwert.
Dank dieser Lösung kann die Aktivierung der Ganganzeige erlaubt werden, da die DeNOx-Regeneration in diesem Zustand auf jeden Fall unvollständig wäre, da der fette Betriebsbereich verlassen wird, weshalb die Strategie einen sofortigen Gangwechsel erlaubt, was im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch im Zusammenhang mit der Fortsetzung der DeNOx-Regeneration konservierender sein könnte.
Entsprechend eines anderen Aspektes einer Ausführungsform der Lösung kann die Aktivierung der Ganganzeige unter Umständen Mittel zur Aktivierung mindestens einer visuellen Meldung, einer hörbaren Meldung oder einer taktilen Meldung umfassen, die angibt, wann der Fahrer welchen Gang der Handschaltung einlegen soll.
Dank dieser Lösung können dem Fahrer Informationen dahingehend übermittelt werden, wann er/sie den Gangwechsel am besten ausführt und welchen Gang er/sie einlegen soll, wodurch die Unterbrechung einer DeNOx-Regeneration verhindert wird, die erfolgreich bis zum Ende durchgeführt werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die verschiedenen Ausführungsformen werden unten stehend anhand von Beispielen beschrieben, unter Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
1 ein Fahrzeugsystem veranschaulicht;
2 einen Querschnitt durch einen Verbrennungsmotor darstellt, der zum Fahrzeugsystem aus 1 gehört;
3 ein funktionales Blockdiagramm eines Fahrzeugsystems darstellt;
4 ein Ablaufdiagramm darstellt, auf dem ein beispielhaftes Steuerungsverfahren entsprechend einer Ausführungsform der Lösung veranschaulicht wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Einige Ausführungsformen enthalten unter Umständen ein Kraftfahrzeugsystem 100, das in den 1, 2 und 3 gezeigt ist und das einen Verbrennungsmotor 110 und einen Motorblock 120 besitzt, der mindestens einen Zylinder 125 mit einem Kolben 140 definiert, wobei der Kolben 140 eine Kopplung aufweist, mit der die Kurbelwelle 145 gedreht wird. Der Verbrennungsmotor 110 gibt über die Kurbelwelle 145 Drehmoment an eine Handschaltung 500 ab. Eine Schwungscheibe 505 kann an der Kurbelwelle 145 befestigt sein und sich mit dieser mitdrehen. Eine Kupplung 510 sorgt dafür, dass die Schwungscheibe 505 und/oder die Kurbelwelle 145 mit dem Getriebe 500 des Verbrennungsmotors 110 ineinandergreift (d. h. die Kurbelwelle 145). Bei der Schwungscheibe 505 kann es sich um eine Zweimassenschwungscheibe handeln, die über eine Dämpfung verfügt. Ein Zylinderkopf 130 arbeitet mit dem Kolben 140 zusammen, um einen Verbrennungsraum 150 zu definieren. Ein Kraftstoff-Luft-Gemisch (nicht gezeigt) wird in den Verbrennungsraum 150 eingebracht und entzündet, wodurch heiße expandierende Abgase entstehen, die eine Auf- und Ab-Bewegung des Kolbens 140 verursachen. Der Kraftstoff wird durch mindestens einen Kraftstoffinjektor 160 und die Luft wird durch mindestens einen Lufteinlass 210 zur Verfügung gestellt. 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 Einlass 210 geführt. Jeder der Zylinder 125 weist mindestens zwei Ventile 215 auf, 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. Bei einigen Beispielen wird ein Nockenwellenverstellsystem 155 genutzt, um selektiv die zeitliche Abfolge zwischen der Nockenwelle 135 und der Kurbelwelle 145 zu variieren.
Das Getriebe 500 überträgt das Antriebsmoment in einer Übersetzung vom Verbrennungsmotor 110 auf ein Differential 515, die einem ausgewählten Gang entspricht. Das Getriebe 500 umfasst eine Eingangswelle 520, eine Ausgangswelle 525 und Zahnräder 530. Die Eingangswelle 520 koppelt die Kupplung 510 mit den Zahnrädern 530. Die Ausgangswelle 525 koppelt die Zahnräder 530 mit dem Differential 515. Die Zahnräder 530 übertragen das Drehmoment in verschiedenen Übersetzungen von der Eingangswelle 520 auf die Ausgangswelle 525. Die Zahnräder 530 umfassen einen Rückwärtsgang, einen ersten Gang und einen oder mehrere höhere Gänge, die größer als der erste Gang sind. Eine Schaltvorrichtung 535 wird durch einen Fahrer bedient, um einen der Gänge 530 auszuwählen, um dadurch eine gewünschte Übersetzung zu erreichen. Das Differential 515 überträgt das Antriebsmoment von der Ausgangswelle 525 auf die Antriebswellen 540, mit denen das Differential 515 mit den Antriebsrädern 545 gekoppelt wird.
Die Schaltvorrichtung 535 kann einen Schalthebel 550 umfassen, der in einem Schaltknauf enden kann. Ein Fahrer bewegt den Schalthebel 550 durch ein Schaltschema, um zwischen den Gängen zu wechseln.
Das Kraftfahrzeugsystem 100 umfasst unter Umständen eine Fahreroberfläche 600, die dem Fahrer Informationen zur Verfügung stellt. Die Fahreroberfläche 600 umfasst eine Ganganzeige (GSI) 605. Die Fahreroberfläche 600 kann ferner unter Umständen eine Anzeige für den aktuell gewählten Gang, einen Drehzahlmesser, eine Geschwindigkeitsanzeige, eine Temperaturanzeige und eine Kraftstoffanzeige (nicht gezeigt) enthalten. Die Anzeige für den aktuell gewählten Gang kann den gewählten Gang dadurch anzeigen, das der ausgewählte Gang und/oder die Position der Schaltvorrichtung in Relation zu einem Schaltschema angezeigt wird. Die Ganganzeige 605 liefert eine visuelle Meldung (z. B. farbliche Leuchten, Pfeile oder Text), eine hörbare Meldung (z. B. ein Klingeln), und/oder eine taktile Meldung (z. B. Vibration), die den Fahrer darauf hinweist, dass er/sie von einem Gang in einen anderen Gang wechseln soll.
Die Ganganzeige 605 kann zwei Anzeigen umfassen, wobei eine erste Anzeige 610 darauf hinweist, in einen höheren Gang zu schalten, und eine zweite Anzeige 615 darauf hinweist, in einen niedrigeren Gang zu schalten, jeweils im Hinblick auf den aktuell gewählten Gang.
Die Luft kann dem Lufteinlass/den Lufteinlässen 210 über einen Ansaugkrümmer 200 zugeführt werden. Ein Lufteinlasskanal 205 führt dem Ansaugkrümmer 200 Umgebungsluft zu. Bei anderen Ausführungsformen kann eine Drosselklappe 330 vorhanden sein, um den Luftstrom in den Krümmer 200 zu regeln. Bei noch anderen Ausführungsformen kann ein System für komprimierte Luft, wie beispielsweise ein Turbolader 230 mit einem Kompressor 240, der drehbar mit einer Turbine 250 verbunden ist, eingesetzt werden. Die Drehung des Kompressors 240 erhöht den Druck und die Temperatur der Luft in der Leitung 205 und im Krümmer 200. Ein Ladeluftkühler 260 in der Leitung 205 kann die Temperatur der Luft reduzieren. Die Turbine 250 dreht sich beim Einströmen der von einem Auslasskrümmer 225 kommenden Abgase, der das 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 Abgassystem 270 geführt. Dieses Beispiel zeigt eine Turbine mit variabler Geometrie (VGT) mit einem VGT-Aktuator 290, mit dem die Luftleitbleche bewegt werden, um den Strom der Abgase durch die Turbine 250 zu verändern. Bei anderen Ausführungsformen kann es sich beim Turbolader 230 um einen Lader mit fester Geometrie und/oder mit einem Ladedruckregelventil handeln.
Das Abgassystem 270 kann ein Abgasrohr 275 aufweisen, das eine oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 280 aufweist. Abgasnachbehandlungssysteme können beliebige Vorrichtungen sein, mit denen die Zusammensetzung der Abgase geändert werden kann. Einige Beispiele für Abgasnachbehandlungssysteme 280 sind unter anderem katalytische (zwei- und drei-Wege-)Konverter, Oxidationskatalysatoren, Stickoxidadsorberkatalysatoren (NOx), wie beispielsweise Stickoxidfallen für den Magerbetrieb (LNT) 285, Kohlenwasserstoffadsorber, ein System zur Speicherung von Ammoniak (NH₃), wie beispielsweise ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), und Partikelfilter.
Insbesondere kann die LNT 285 in allen möglichen kurzgekuppelten oder Unterflurkonfigurationen angeordnet sein. Vorzugsweise könnte die LNT 285 so nah wie möglich am Ausgang des Turboladers 230 angeordnet sein, um einen Nutzen aus den hohen Temperaturbedingungen zu ziehen, die für die LNT 285 von Vorteil sind.
Die LNT reduziert die aus dem Motor austretenden Abgasbestandteile (CO und KW) mit einem hohen Wirkungsgrad und speichert NOx während des Magerbetriebs des Verbrennungsmotors 110, d. h. bei Bedingungen, unter denen ein Überschuss an Luft im Luft-Kraftstoff-Gemisch im Verbrennungsraum 150 vorhanden ist. Während einer Regeneration (DeNO_x-Regeneration oder Denitrifikation) des LNTs 285 kann der Verbrennungsmotor 110 auf einen Betrieb unter fetten Betriebsbedingungen geschaltet werden, d. h. Bedingungen, unter denen ein Überschuss an Kraftstoff im Luft-Kraftstoff-Gemisch im Verbrennungsraum 150 vorhanden ist und Stickoxide durch die LNT 285 freigesetzt und umgewandelt werden.
Andere Ausführungsformen können ein Abgasrückführungssystem (EGR) 300 umfassen, das mit dem Auslasskrümmer 225 und dem Ansaugkrümmer 200 verbunden ist. Das EGR 300 kann einen EGR-Kühler 310 aufweisen, um die Temperatur der Abgase im EGR 300 zu reduzieren. Ein EGR-Ventil 320 regelt den Fluss der Abgase im EGR-System 300.
Das Kraftfahrzeugsystem 100 kann weiterhin ein elektronisches Steuergerät (ESG) 450, das mit einem oder mehreren Sensoren und/oder mit einer oder mehreren Vorrichtungen kommuniziert, die mit dem Verbrennungsmotor 110 verbunden sind. Das ESG 450 kann Eingangssignale von verschiedenen Sensoren empfangen, die so konfiguriert sind, dass sie die Signale im Verhältnis zu unterschiedlichen physikalischen Parametern im Zusammenhang mit dem Verbrennungsmotor 110 erzeugen. Die Sensoren umfassen unter anderem einen Massenfluss- und Temperatursensor 340, 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, Sensoren 430 für den Druck und die Temperatur der Abgase, ein EGR-Temperatursensor 440 sowie einen Positionssensor 445 für das Gaspedal und einen Kurbelwellenpositionssensor 420, der die Position der Kurbelwelle 145 misst und ein Kurbelwellenpositionssignal generiert, das die Position der Kurbelwelle anzeigt. Die Kurbelwellenposition kann eingesetzt werden, um die Motordrehzahl zu bestimmen. Weiterhin kann das ESG 450 Eingangssignale von einem Sensor 555 für die Position der Kupplung empfangen, mit dem die Position der Kupplung 510 gemessen und ein Kupplungspositionssignal erzeugt werden, das die Position der Kupplung anzeigt. Die Kupplungsposition kann eingesetzt werden, um festzustellen, ob und/oder in welchem Ausmaß die Kupplung 510 im Eingriff steht.
Das ESG 450 kann Eingangssignale von einem Sensor 560 für die Position des Schalthebels empfangen, mit dem die Position der Schaltvorrichtung 535 bestimmt und ein Schalthebelpositionssignal erzeugt werden, das die Position des Schalthebels anzeigt. Die Schalthebelposition kann eingesetzt werden, um den gewählten Gang zu bestimmen, bei dem es sich um einen der Gänge 530 oder um den Leerlauf handeln kann. Ein Raddrehzahlsensor 565 kann vorgesehen werden, um die Drehzahl der Antriebsräder 545 zu messen und ein Raddrehzahlsignal zu erzeugen, das die Raddrehzahl anzeigt. Die Raddrehzahl kann eingesetzt werden, um die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges zu bestimmen. Ist kein Schalthebelpositionssensor vorgesehen, kann der gewählte Gang vom ESG 450 auf der Grundlage der Messungen der Motordrehzahl (unter Zuhilfenahme des Kurbelwellenpositionssensors 420) und der Raddrehzahl (oder der Drehzahl der Ausgangswelle 525) und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit (unter Zuhilfenahme des Raddrehzahlsensors 565) bestimmt werden. Weiterhin kann das ESG 450 an verschiedene Steuergeräte Ausgangssignale ausgeben, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 110 zu steuern, einschließlich unter anderem die Kraftstoffinjektoren 160, an die Drosselklappe 330, an das EGR-Ventil 320, an den VGT-Aktuator 290 und an das Nockenwellenverstellsystem 155. Es ist anzumerken, dass gestrichelte Linien benutzt werden, um verschiedene Verbindungen zwischen den verschiedenen Sensoren, Vorrichtungen und dem ESG 450 anzudeuten, wobei aber andere aus Gründen der Klarheit weggelassen sind.
Das Steuergerät 450 kann eine mit einem Speichersystem und einem Bussystem datenverbundene digitale Mikroprozessoreinheit (CPU) besitzen. Die CPU ist ausgebildet, Befehle, die als ein in einem Speichersystem 460 abgelegtes Programm ausgeführt sind, abzuarbeiten, Eingangssignale vom Datenbus zu erfassen und Ausgangssignale an den Datenbus abzugeben. Das Speichersystem 460 kann verschiedene Speichermedien wie optische, magnetische, Festkörper- und andere nicht-flüchtige Medien besitzen. Der Schnittstellenbus kann so konfiguriert sein, dass er analoge und/oder digitale Signale an die verschiedenen Sensoren und Steuergeräte sendet, analoge und/oder digitale Signale von diesen empfängt oder analoge und/oder digitale Signale moduliert. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen und damit den Verbrennungsmotor 110 steuern kann.
Das im Speichersystem 460 abgelegte Programm 460 wird von außen kabelgebunden oder per Funk zugeführt. Außerhalb des Kraftfahrzeugsystems 100 tritt es in der Regel als ein Computerprogrammprodukt in Erscheinung, welches im Stand der Technik auch als computer- oder maschinenlesbares Medium bezeichnet wird, und das als ein Computerprogrammcode auf einem Datenträger 455 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 Computerprogrammproduktes sprechen kann. Ein Beispiel für ein flüchtiges Computerprogrammprodukt ist ein Signal, z. B. ein elektromagnetisches Signal, wie beispielsweise ein optisches Signal, bei dem es sich um einen flüchtigen Datenträger für den Computerprogrammcode handelt. Das Tragen eines solchen Computerprogrammcodes kann durch Modulation des Signals unter Zuhilfenahme eines konventionellen Modulationsverfahrens erreicht werden, wie beispielsweise QPSK für digitale Daten, so dass binäre Daten, die den Computerprogrammcode repräsentieren, dem flüchtigen elektromagnetischen Signal aufgeprägt sind. Solche Signale werden beispielsweise genutzt, wenn ein Computerprogrammcode per Funk über eine WiFi-Verbindung an einen Laptop übertragen wird.
Im Fall eines nicht-flüchtigen Computerprogrammproduktes ist der Computerprogrammcode in einem substratgebundenen Speichermedium verkörpert. Das Speichermedium ist dann der oben genannte nicht-flüchtige Datenträger, so dass der Computerprogrammcode permanent oder nicht-permanent so auf dem Speichermedium abgelegt ist, dass er abgerufen werden kann. Das Speichermedium kann konventioneller Art sein, wie es im Bereich der Computertechnologie bekannt ist, wie beispielsweise ein Flash-Speicher, eine Asic, eine CD oder dergleichen.
Anstelle eines ECUs 450 kann das Kraftfahrzeugsystem 100 eine andere Art von Prozessor aufweisen, um die elektronische Logik bereitzustellen, z. B. ein eingebettetes Steuergerät (engl. embedded controller), einen Bordcomputer oder irgendeine andere Art von Prozessor die in dem Fahrzeug verwendet werden kann.
Wie in 4 veranschaulicht, ist das ESG 450 so konfiguriert, dass es eine Denitrifikationsregeneration (DeNOx-Regeneration) der LNT 285 durchführt (Block S1).
Eine DeNOx-Regeneration der LNT 285 erfordert eine regelmäßige längere Anwendung hoher Temperaturen auf das Abgas (wobei beispielsweise die Temperaturen im LNT-Bett in einem Bereich zwischen 200°C und 400°C liegen) bei einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, was in der Regel wenige Sekunden in Anspruch nimmt.
Eine DeNOx-Regeneration kann während der Lebensdauer des Verbrennungsmotors 110 regelmäßig erfolgen, je nach einem oder mehreren Aktivierungskriterien. Sind alle Aktivierungskriterien freigegeben, kann das ESG 450 eine DeNOx-Regeneration durchführen.
Beispielsweise kann ein Aktivierungskriterium auf einem Betriebspunkt des Motors basieren (Block S2), d. h. nämlich eine Motordrehzahl oder ein Motordrehmoment.
Beispielsweise ist das ESG 450 so konfiguriert, dass es die Aktivierung von DeNOx-Regenerationen nur dann erlaubt, wenn der Verbrennungsmotor 110 entsprechend der Betriebspunkte des Motors betrieben wird, die auf einen im Vorfeld eingestellten Bereich, d. h. ein sogenannter fetter Betriebsbereich, des Motordrehzahl-Motordrehmoment-Diagramms des Verbrennungsmotors 110 beschränkt sind. Liegt der Betriebspunkt des Motors außerhalb des vorher festgelegten Bereiches bzw. bewegt sich der Betriebspunkt des Motors aus diesem heraus (Block S3), wird die DeNOx-Regeneration verhindert oder angehalten (Block S4).
Andere Aktivierungskriterien sind entweder die Feststellung der besten Bedingungen oder des maximalen Stickoxidausstoßes durch den Motor. Diese werden mit Hilfe mehrerer Parameter bestimmt, unter anderem Temperatur, Stickoxidausstoß aus dem Motor, Menge an gespeichertem NOx, Raumgeschwindigkeit (in Abhängigkeit von der Abgastemperatur und dem Durchsatz und den Eigenschaften des Abgasrohres 275).
Sind alle oben stehend genannten Aktivierungskriterien erfüllt, kann eine DeNOx-Regeneration durchgeführt werden, indem man den Verbrennungsmotor 110 von einer normalen mageren Verbrennung (Lambda-Wert >> 1) auf eine fette Verbrennung stellt (z. B. Lambda-Wert ≤ 1).
Die fette Verbrennung lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass der Kraftstoffinjektor 160 so angesteuert wird, dass er entsprechend eines Mehrfacheinspritzungsmusters eine Kraftstoffmenge in die Verbrennungsräume 150 einspritzt, einschließlich einer oder mehrerer Nacheinspritzungen.
Hierfür kann das ESG 450 so konfiguriert werden, dass es einen Zielwert λ_τ eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bestimmt, nämlich einen Lambda-Wert λ, der während der DeNOx-Regeneration im Abgasrohr 275 erreicht werden muss, und dass es die unter Zuhilfenahme des Mehrfacheinspritzungsmusters einzuspritzende Kraftstoffmenge anpasst, um den Zielwert λ_τ des Lambda-Wertes λ im Abgasrohr 275 zu erreichen. Um die DeNOx-Regeneration anzuhalten, kann das ESG 450 den Verbrennungsmotor 110 von der fetten Verbrennung (z. B. Lambda-Wert ≤ 1) wieder auf die magere Verbrennung zurücksetzen (Lambda-Wert >> 1).
Das ESG 450 ist ferner so konfiguriert, dass es eine Gangwechselaufforderung erzeugt (Block S5), beispielsweise jedes Mal, wenn eine Bedingung für einen Gangwechsel (Block S6) erfüllt ist.
Bei einer Gangwechselaufforderung kann es sich um ein Signal der Ganganzeige handeln, das durch das ESG 450 ausgegeben wird und auf der Fahreroberfläche 600, sofern vorhanden, die Ganganzeige 605 aktivieren (Block S7) soll, nämlich eine der Anzeigen 610, 615 aktivieren (Blöcke S8 und S9), die anzeigen, wann von einem gewählten Zahnrad auf ein anderes Zahnrad der Zahnräder 530 gewechselt werden soll.
Eine Bedingung für einen Gangwechsel kann auf dem gewählten Gang und/oder auf der Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs basieren.
Hierzu ist das ESG 450 so konfiguriert, dass es den gewählten Gang bestimmt, beispielsweise auf der Grundlage einer Position der Schaltvorrichtung 535, gemessen unter Zuhilfenahme des Sensors für die Schalthebelposition 560, oder auf der Grundlage eines Verhältnisses zwischen einer Motordrehzahl (gemessen unter Zuhilfenahme des Sensors für die Kurbelwellenposition 420) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (gemessen unter Zuhilfenahme des Raddrehzahlsensors 565).
Um zu kontrollieren, ob die Bedingung für einen Gangwechsel erfüllt ist, ist das ESG 450 so konfiguriert, dass es die Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs unter Zuhilfenahme des Raddrehzahlsensors 565 misst und den Wert der Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs mit einer Untergrenze und einer Obergrenze für die Fahrzeuggeschwindigkeit vergleicht. Die Untergrenze für die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Obergrenze für die Fahrzeuggeschwindigkeit basieren auf dem gewählten Gang und einem Istdrehmoment des Motors. Die Grenzwerte für die Fahrzeuggeschwindigkeit können bei Handschaltung für jeden Gang im Vorfeld durch Versuche festgelegt und im Speichersystem 460 gespeichert werden.
In der Praxis kann das ESG 450 die Untergrenze und die Obergrenze für die Fahrzeuggeschwindigkeit als Ausgabe einer im Vorfeld kalibrierten Karte ermitteln, die im Speichersystem 460 gespeichert ist, die als Eingabe den gewählten Gang und das Istdrehmoment des Motors erhält.
Eine erste Bedingung für einen Gangwechsel ist erfüllt, wenn die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit die Untergrenze für die Fahrzeuggeschwindigkeit unterschreitet. In diesem Fall kann das ESG 450 so konfiguriert werden, dass es eine Gangwechselaufforderung generiert, die anzeigt, wann vom gewählten Gang in einen niedrigeren Gang heruntergeschaltet werden soll.
Eine zweite Bedingung für einen Gangwechsel ist erfüllt, wenn die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit die Obergrenze für die Fahrzeuggeschwindigkeit überschreitet. In diesem Fall kann das ESG 450 so konfiguriert werden, dass es eine Gangwechselaufforderung generiert, die anzeigt, wann vom gewählten Gang in einen höheren Gang hochgeschaltet werden soll.
Das ESG 450 ist so konfiguriert, dass es die Ganganzeige 605 dadurch aktiviert (Block S7), dass es der Ganganzeige 605 die Gangwechselaufforderung übermittelt, die wiederum unter Zuhilfenahme der entsprechenden Anzeigen 615, 610 eine visuelle Meldung (und/oder eine hörbare Meldung und/oder eine taktile Meldung) ausgibt, die den Fahrer anweist, vom aktuell gewählten Gang in einen anderen Gang zu wechseln. Das ESG 450 kann so konfiguriert werden, dass es den Fahrer solange anweist, den Gang zu wechseln, bis der gewählte Gang entsprechend der Anweisung eingelegt ist. Das ESG 450 ist ferner so konfiguriert, dass es prüft, ob gerade eine DeNOx-Regeneration ausgeführt wird, beispielsweise durch Überprüfung der Lambda-Werte λ, wie oben stehend beschrieben.
Wird gerade eine DeNOx-Regeneration ausgeführt und parallel eine Gangwechselaufforderung generiert, kann das ESG 450 so konfiguriert sein, dass es eine Steuerstrategie aktiviert, die darauf abzielt, die frühzeitige Unterbrechung der DeNOx-Regeneration, sofern möglich, zu verhindern, die durch einen Gangwechsel verursacht wird, den der Fahrer aufgrund der Anweisung durch die Ganganzeige 605 ausführt.
Die Steuerstrategie kann vorsehen, dass das ESG 450 eine zeitliche Dauer T bestimmt (Block S10), die bis zum erfolgreichen Abschluss der DeNOx-Regeneration verbleibt. Für einen erfolgreichen Abschluss kann für die DeNOx-Regeneration ein Ende vorgesehen werden, bei dem ein Prozentwert D der durchgeführten DeNOx-Regeneration einen vorher festgelegten Grenzwert erreicht, beispielsweise 100% oder ein im Vorfeld kalibrierter Prozentwert (weniger als 100%).
Zur Bestimmung (Block S11) der verbleibenden Zeit T kann das ESG 450 eine Geschwindigkeit R für den Fortschritt der DeNOx-Regeneration und den Prozentwert D der abgeschlossenen DeNOx-Regeneration bestimmen.
Hierzu ist das ESG 450 beispielsweise so konfiguriert, dass es einen Betriebspunktfaktor K1 des Motors bestimmt, der repräsentativ für die Auswirkungen der Betriebspunkte des Motors auf die Regeneration steht. Der Betriebspunktfaktor K1 des Motors kann als Ausgabe einer Karte ausgedrückt werden, die einen Motordrehzahlwert und ein Motordrehmoment als Eingabe erhält. Die Karte ist so definiert, dass sie den gesamten Drehzahl- und Drehmomentbereich des Motors abdeckt, in dem eine DeNOx-Regeneration ausgeführt werden kann, nämlich der fette Betriebsbereich. Ferner kann ein Regenerationsfaktor K2 der LNT 285 durch das ESG 450 bestimmt werden. Der Regenerationsfaktor K2 kann als repräsentativ für die Auswirkungen der Betriebsbedingungen der LNT 285 auf die Regeneration betrachtet werden. Insbesondere ermöglicht der Regenerationsfaktor K2 eine Betrachtung der unterschiedlichen Auswirkungen der gespeicherten NOx-Masse auf die optimale Dauer einer DeNOx-Regeneration bei unterschiedlichen Lambda-Werten λ. Der Regenerationsfaktor K2 der LNT 285 wird als die Ausgabe einer weiteren Karte ausgedrückt, die einen Lambda-Wert λ, gemessen vor der Stickoxidfalle für den Magerbetrieb 275, beispielsweise durch eine vorgeschaltete Lambda-Sonde (nicht gezeigt), und einen Wert der gespeicherten Masse an NOx in der LNT 285 zu Beginn der DeNOx-Regeneration als Eingabe erhält. Der Wert der gespeicherten Masse an NOx in der LNT 285 zu Beginn der DeNOx-Regeneration lässt sich unterschiedlich bestimmen. Eine erste Möglichkeit besteht in der Anwendung eines mathematischen Modells, das aus allen im Stand der Technik bekannten Modellen für die Berechnung der gespeicherten Masse an LNT NO ausgewählt wird. Eine zweite Möglichkeit besteht in der Verwendung eines NOx-Eingangssensors und eines NOx-Ausgangssensors, sofern im Kraftfahrzeugsystem 100 vorhanden, die vor bzw. nach der LNT 285 angeordnet sind. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines NOx-Eingangssensors und eines Modells zur Berechnung der gespeicherten Masse an NOx in der LNT 285.
Anhand dieser Parameter wird die Geschwindigkeit R für den Fortschritt der DeNOx-Regeneration als Funktion des Betriebspunktfaktors K1 des Motors und des Regenerationsfaktors K2 der LNT 285 bestimmt. Die Geschwindigkeit R für den Fortschritt der DeNOx-Regeneration lässt sich unter Anwendung der folgenden Formel bestimmen: R = K1·K2 (und kann als Prozentwert der DeNOx-Regeneration pro Sekunde ausgedrückt werden, in den Einheiten [%/s]). Während der DeNOx-Regeneration wird die für eine solche Regeneration verwendete Zeit (t) durch das ESG 450 überwacht und mit der Geschwindigkeit R für den Fortschritt der DeNOx-Regeneration multipliziert, um den Prozentwert D der abgeschlossenen DeNOx-Regeneration zu bestimmen. Dieses Verfahren kann als zeitliche Integration der Geschwindigkeit R für den Fortschritt der DeNOx-Regeneration ausgedrückt werden.
Der Wert für die verbleibende Zeit T wird durch das ESG 450 auf der Grundlage der Geschwindigkeit R für den Fortschritt der DeNOx-Regeneration und des Prozentwertes D für die abgeschlossenen DeNOx-Regeneration bestimmt (Block S12).
Insbesondere wird die zeitliche Dauer T unter Anwendung der folgenden Formel berechnet: T = 100 – D/R, Wobei T für die zeitliche Dauer bis zum erfolgreichen Ende der DeNOx-Regeneration steht, D für den Prozentwert der abgeschlossenen DeNOx-Regeneration steht and R für die Geschwindigkeit steht, mit der die DeNOx-Regeneration voranschreitet Sobald der Wert der Zeit T bestimmt wurde, sieht die Steuerstrategie vor, dass das ESG 450 den Wert für die Zeit T mit einem festgelegten Grenzwert T_th vergleicht (Block S13). Beispielsweise kann das ESG 450 den Grenzwert T_th der Zeit T auf der Grundlage der Istdrehzahl des Motors, einer Ableitung der Motordrehzahl und einer maximal innerhalb des im Vorfeld kalibrierten Bereiches für das Istdrehmoment des Motors zulässigen Motordrehzahl bestimmen (Block S14).
Ein Istwert für die Motordrehzahl kann unter Zuhilfenahme des Sensors für die Kurbelwellenposition 420 ermittelt werden.
Ein Wert für die Ableitung der Motordrehzahl kann zyklisch auf der Grundlage der Istdrehzahl des Motors berechnet werden, beispielsweise auf der Grundlage des Wertes für die Motordrehzahl des aktuellen Steuertaktes und des im vorhergehenden Steuertakt gemessenen Wertes für die Motordrehzahl, und beispielsweise anderer Betriebsbedingungen des Fahrzeugs (wie beispielsweise Motordrehmoment, Fahrbahnneigung, Fahrzeugzustand, Umgebungsbedingungen usw.). Ein maximal zulässiger Wert für die Motordrehzahl kann auf dem gewählten Gang und einem Wert für die Istdrehzahl des Motors basieren und ist repräsentativ für die im fetten Betriebsbereich zulässige maximale Motordrehzahl für das konkrete Motordrehmoment und den gewählten Gang. Der maximal zulässige Wert für die Motordrehzahl bei Handschaltung kann für jeden Gang im Vorfeld durch Versuche festgelegt und im Speichersystem 460 gespeichert werden. In der Praxis kann das ESG 450 den maximal zulässigen Wert für die Motordrehzahl als Ausgabe einer im Vorfeld kalibrierten Karte ermitteln, die im Speichersystem 460 gespeichert ist, die als Eingabe den gewählten Gang und das Istdrehmoment des Motors erhält.
Sind diese Werte für die Istdrehzahl des Motors, die Ableitung der Istdrehzahl des Motors und die maximale Motordrehzahl bekannt, kann das ESG 450 den Grenzwert T_th unter Anwendung der folgenden Formel berechnen:
wobei T_th für den Grenzwert steht, es_M für den maximal zulässigen Wert für die Motordrehzahl steht, es für den Wert der Istdrehzahl des Motors steht und des / dt für den Wert der Ableitung des Motordrehzahl steht.
In der Praxis ist der Grenzwert T_th repräsentativ für eine erwartete Zeit zum Verlassen des fetten Betriebsbereichs, ausgehend vom Istbetriebspunkt des Motors entlang einer variablen Kurve für die Motordrehzahl und/oder das Motordrehmoment.
Ist die Zeit T geringer als der rechnerisch ermittelte Grenzwert T_th, sieht die Steuerstrategie vor, dass das ESG 450 die Aktivierung der Ganganzeige 605 durch die erzeugte Gangwechselaufforderung verhindert (Block S15). In der Praxis verhindert das ESG 450 die Ausgabe der Gangwechselaufforderung an die Ganganzeige 605, die wiederum über die entsprechenden Anzeigen 615, 610 keine visuelle Meldung (und/oder keine hörbare Meldung und/oder keine taktile Meldung) an den Fahrer ausgibt, der nicht dazu aufgefordert wird, von dem gewählten Gang in einen andere Gang zu wechseln, wodurch gleichzeitig verhindert wird, dass die DeNOx-Regeneration frühzeitig abgebrochen wird. In der Praxis kann das ESG 450 so konfiguriert sein, dass es die Aktivierung der Ganganzeige 605 weiterhin verhindert, bis der Wert für die Zeit T kleiner ist als der rechnerisch ermittelte Grenzwert T_th und/oder bis die DeNOx-Regeneration abgeschlossen ist. Dadurch kann die Aktivierung der Ganganzeige 605 um eine Zeit verzögert werden, die ausreicht, damit die DeNOx-Regeneration erfolgreich abgeschlossen werden kann.
Das ESG 450 kann beispielsweise so konfiguriert sein, dass es die DeNOx-Regeneration (erfolgreich) abschließt (siehe Darstellung in Block S4). Hierfür ist das ESG 450 so konfiguriert, dass es den Prozentwert D der abgeschlossenen DeNOx-Regeneration mit einem im Vorfeld festgelegten Grenzwert hierfür vergleicht (Block S16) und die DeNOx-Regeneration beendet, wenn der Prozentwert D der abgeschlossenen DeNOx-Regeneration gleich oder größer als der im Vorfeld festgelegte Grenzwert ist. Sobald der Wert für die Zeit T den rechnerisch ermittelten Grenzwert T_th übersteigt (und/oder die DeNOx-Regeneration beendet wird) ist das ESG 450 bei noch ausstehender Gangwechselaufforderung (d. h. die Bedingung für einen Gangwechsel ist nach wie vor erfüllt), so konfiguriert, dass es die Ganganzeige 605 aktiviert (Blöcke S7, S8 und S9), die unter Zuhilfenahme der entsprechenden Anzeigen 615, 610 eine visuelle Meldung (und/oder eine hörbare Meldung und/oder eine taktile Meldung) ausgibt, durch die der Fahrer aufgefordert wird, aus dem gewählten Gang in einen anderen Gang zu wechseln. Das ESG 450 kann so konfiguriert sein, dass es den Fahrer weiterhin dazu auffordert, einen Gangwechsel auszuführen, bis der gewählte Gang entsprechend der Anweisung eingelegt ist.
Um genau zu sein wird keine Verzögerung der Aktivierung der Ganganzeige 605 angefragt, wenn der Wert für die Zeit T größer ist als der rechnerisch ermittelte Grenzwert T_th, da die DeNOx-Regeneration, selbst im Falle einer Verzögerung, durch ein durch die Betriebsbedingungen verursachtes Verlassen des fetten Betriebsbereiches auf jeden Fall unvollständig wäre.
Während im Rahmen der vorstehenden Zusammenfassung und der vorstehenden detaillierten Beschreibung mindestens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt wurde, ist anzumerken, dass es eine große Vielzahl von Variationen gibt. Es ist ebenfalls anzumerken, dass es sich bei der beispielhaften Ausführungsform bzw. den beispielhaften Ausführungsformen lediglich um Beispiele handelt, mit denen der Geltungsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in keiner Weise eingeschränkt werden sollen. Vielmehr erhält ein Fachmann durch die vorstehende Zusammenfassung und die vorstehende detaillierte Beschreibung einen bequemen Leitfaden zur Umsetzung von mindestens einer beispielhaften Ausführungsform, wobei davon ausgegangen wird, dass verschiedene Änderungen hinsichtlich der Funktion und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente durchgeführt vorgenommen werden können, ohne dabei vom Geltungsbereich abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlicher Äquivalente dargestellt wird.
Bezugszeichenliste

100: Kraftfahrzeugsystem
110: Verbrennungsmotor
120: Motorblock
125: Zylinder
130: Zylinderkopf
135: Nockenwelle
140: Kolben
145: Kurbelwelle
150: Verbrennungsraum
155: Nockenwellenverstelleinrichtung
160: Kraftstoffinjektor
170: Einspritzleitung
180: Kraftstoffpumpe
190: Kraftstoffquelle
200: Ansaugkrümmer
205: Luftansaugrohr
210: Einlass
215: Ventile
220: Öffnung
225: Auslasskrümmer
230: Turbolader
240: Kompressor
245: Turboladerwelle
250: Turbine
260: Ladeluftkühler
270: Abgasanlage
275: Abgasrohr
280: Nachbehandlungsvorrichtungen
285: Stickoxidfalle für den Magerbetrieb (LNT)
290: VGT-Aktuator
300: Abgasrückführungssystem
310: EGR-Kühler
320: EGR-Ventil
330: Drosselklappe
340: Massenfluss- und Temperatursensor
350: Druck- und Temperatursensor für den Krümmer
360: Verbrennungsdrucksensor
380: Temperatur- und Füllstandssensoren für das Kühlmittel
385: Temperatur- und Füllstandssensor für das Schmieröl
390: Metalltemperatursensor
400: Drucksensor für die Einspritzleitung
410: Nockenwellenpositionssensor
420: Kurbelwellenpositionssensor
430: Abgasdruck- und -temperatursensoren
440: EGR-Temperatursensor
445: Gaspedalpositionssensor
450: ESG
455: Datenträger
460: Speichersystem
500: Getriebe
505: Schwungscheibe
510: Kupplung
515: Differential
520: Eingangswelle
525: Ausgangswelle
530: Zahnräder
535: Schaltvorrichtung
540: Antriebswellen
545: Antriebsräder
550: Schalthebel
555: Kupplungspositionssensor
560: Schalthebelpositionssensor
565: Raddrehzahlsensor
600: Fahreroberfläche
605: Ganganzeige
610: Erste Anzeige
615: zweite Anzeige
S1–S16: Blöcke

Claims

Ein Computerprogramm zur Steuerung einer Ganganzeige (605) für eine Handschaltung bei einem Verbrennungsmotor (110), umfassend eine Stickoxidfalle für den Magerbetrieb (285), wobei das Computerprogramm einen Programmcode zur Durchführung der folgenden Schritte bei Ausführung auf einem Computer umfasst: – Generierung einer Aufforderung zur Aktivierung der Ganganzeige (605); – Überprüfung, ob gerade eine Regeneration der Stickoxidfalle für den Magerbetrieb (285) ausgeführt wird; – Feststellung, wenn die Regeneration gerade ausgeführt wird, einer zeitlichen Dauer bis zum erfolgreichen Abschluss der Regeneration; und – Verhinderung der Aktivierung der Ganganzeige (605), wenn die festgestellte zeitliche Dauer kürzer ist als ein entsprechender Grenzwert.
Das Computerprogramm nach Anspruch 1, umfassend den Schritt der Feststellung des Grenzwertes auf der Grundlage eines Istwertes für die Motordrehzahl, eines Wertes einer Ableitung der Motordrehzahl und eines maximal zulässigen Wertes für die Motordrehzahl.
Das Computerprogramm nach Anspruch 2, wobei der Schritt der Feststellung des Grenzwertes den Schritt der Berechnung des Grenzwertes unter Anwendung der folgenden Formel umfasst:
Wobei T_th für den Grenzwert steht, es_M für den maximal zulässigen Wert für die Motordrehzahl steht, es für den Istwert der Motordrehzahl steht, und des / dt für den Wert der Ableitung der Motordrehzahl steht.
Das Computerprogramm nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Feststellung der zeitlichen Dauer den Schritt der Berechnung der zeitlichen Dauer als eine Funktion der Geschwindigkeit, mit der die Regeneration voranschreitet, und des Prozentwertes der abgeschlossenen Regeneration umfasst.
Das Computerprogramm nach Anspruch 4, wobei die zeitliche Dauer unter Anwendung der folgenden Formel berechnet wird: T = (100 – D)/R, Wobei T für die Zeit steht, D für den Prozentwert der abgeschlossenen Regeneration steht und R für die Geschwindigkeit steht, mit der die Regeneration voranschreitet.
Das Computerprogramm nach Anspruch 1, umfassend den Schritt der Aktivierung der Ganganzeige (605) als Reaktion auf die erzeugte Aufforderung, sofern die bestimmte Zeit größer ist als der entsprechende Grenzwert.
Das Computerprogramm nach Anspruch 1 oder 6, wobei die Aktivierung der Ganganzeige (605) den Schritt der Aktivierung von mindestens einer visuellen Meldung, einer hörbaren Meldung oder einer taktilen Meldung umfasst, die anzeigt, wann in welchen Gang der Handschaltung zu schalten ist.
Ein Computerprogrammprodukt, auf dem das Computerprogramm nach einem der vorstehenden Ansprüche 1–7 gespeichert ist.
Ein als ein Datenträger (455) für eine Abfolge von Datenbits moduliertes elektromagnetisches Signal, die das Computerprogramm nach einem der vorstehenden Ansprüche 1–7 repräsentieren.
Ein Verbrennungsmotor (110), umfassend eine Handschaltung (500), eine Ganganzeige (605), eine Stickoxidfalle für den Magerbetrieb (285) und ein elektronisches Steuergerät (450), das zu Folgendem konfiguriert ist: – Generierung einer Aufforderung zur Aktivierung der Ganganzeige (605); – Überprüfung, ob gerade eine Regeneration der Stickoxidfalle für den Magerbetrieb (285) ausgeführt wird; – Feststellung, wenn die Regeneration gerade ausgeführt wird, einer zeitlichen Dauer bis zum erfolgreichen Abschluss der Regeneration; und – Verhinderung der Aktivierung der Ganganzeige (605), wenn die festgestellte zeitliche Dauer kürzer ist als ein entsprechender Grenzwert.