DE69817871T2 - Temperaturregelung von emissionsregelungsvorrichtungen, die an brennkraftmaschinen mit direkter krafstoffeinspritzung angekoppelt sind - Google Patents

Temperaturregelung von emissionsregelungsvorrichtungen, die an brennkraftmaschinen mit direkter krafstoffeinspritzung angekoppelt sind Download PDF

Info

Publication number
DE69817871T2
DE69817871T2 DE69817871T DE69817871T DE69817871T2 DE 69817871 T2 DE69817871 T2 DE 69817871T2 DE 69817871 T DE69817871 T DE 69817871T DE 69817871 T DE69817871 T DE 69817871T DE 69817871 T2 DE69817871 T2 DE 69817871T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
temperature
mode
combustion chamber
stratified
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69817871T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69817871D1 (de
Inventor
Eugene Richard BAKER
Scott Jeffrey HEPBURN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of DE69817871D1 publication Critical patent/DE69817871D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69817871T2 publication Critical patent/DE69817871T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/025—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by changing the composition of the exhaust gas, e.g. for exothermic reaction on exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3076—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special conditions for selecting a mode of combustion, e.g. for starting, for diagnosing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/405—Multiple injections with post injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft die Temperaturregelung von an Direkteinspritzungs-Funkenzündungsmotoren gekoppelten Emissions-Regelvorrichtungen; offenbart zum Beispiel in Dokument U.S. 5207058A.
  • In Direkteinspritzungs-Funkenzündungsmotoren arbeitet der Motor während geschichtetem Luft/Kraftstoffbetrieb, in welchem die Verbrennungskammern geschichtete Ladungen verschiedener Luft/Kraftstoff-Mischungen enthalten, bei oder nahe einer weit geöffneten Drosselklappe. Die der Zündkerze nächsten Schichten enthalten eine stöchiometrische Mischung oder eine bezüglich der Stöchiometrie geringfügig fette Mischung, und die folgenden Schichten enthalten zunehmend magere Mischungen. Der Motor kann auch in einem homogen Betriebsmodus mit einer homogenen Mischung aus Luft und Kraftstoff arbeiten, die in der Verbrennungskammer durch frühe Einspritzung von Kraftstoff in die Ansaugkammer hinein während des Ansaughubs erzeugt wird. Homogener Betrieb kann bezüglich der Stöchiometrie entweder mager, bei Stöchiometrie, oder bezüglich der Stöchiometrie fett sein.
  • Direkteinspritzungs-Motoren sind auch an herkömmliche Drei-Wege-Katalysatoren gekoppelt um CO, HC und NOx zu vermindern. Wenn man bei bezüglich der Stöchiometrie mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnissen arbeitet ist typischerweise eine NOx Falle oder ein Katalysator in den Strom unterhalb des Drei-Wege-Katalysators gekoppelt, um NOx weiter zu vermindern.
  • Die Erfinder haben hierin erkannt daß magerer Luft/Kraftstoff-Betrieb den Katalysator und die NOx-Falle dazu bringen kann ineffizient zu arbeiten. Die Erfinder haben hierin außerdem zahlreiche Nachteile in früheren Ansätzen zur Beheizung von Katalysatoren erkannt. Zum Beispiel ist die Verzögerung des Zündzeitpunkts ineffizient, weil Motoroberflächen – wie etwa Zylinderwände – zusätzlich zur Erhitzung der Abgase aufgeheizt werden. Weiterhin ist der Wärmebetrag begrenzt, der durch Verzögerung des Zündzeitpunkts erzeugt werden kann. Verzögerung des Zündzeitpunkts ist außerdem während des Betriebs im geschichteten Modus nicht möglich.
  • Die Erfinder erkennen außerdem daß die Nutzung von Abgasrohren variabler Länge, um die Temperatur der NOx-Falle zu regeln, im Bereich der Temperaturänderung limitiert und wegen der Kosten und Unterbringung nicht wünschenswert ist. US-A-5,207,058 legt einen Motor offen, der Kraftstoffeinspritzungen aufweist die Hochdruck-Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammern des Motors hinein einspritzen. Zündkerzen werden in den Verbrennungskammern bereitgestellt, ein katalytischer Konverter wird in der Mitte der Abgasleitung bereitgestellt um das Abgas zu reinigen, und ein Temperatursensor wird bereitgestellt um die Temperatur eines Katalysators des katalytischen Konverters zu detektieren. Eine Regeleinheit, welche als Eingaben die Motordrehzahl, -last und den Detektionswert des Katalysatortemperatur-Sensors empfängt, regelt den Motor derart daß die Kraftstoffeinspritzungen zumindest während einem von Arbeitshub und Abgashub zusätzlichen Kraftstoff in die Verbrennungskammern hinein einspritzen; um Kraftstoff mit dem Abgas zu mischen, wenn die Temperatur des Katalysators niedriger ist als eine vorherbestimmte Zieltemperatur. Danach wird das Abgas, welches den zusätzlich zugemischten Kraftstoff aufweist, im Strom oberhalb des Katalysators erneut gezündet, um den Katalysator auf die Zieltemperatur zu erwärmen. Der Motor arbeit in diesem Patent immer in einem Schichtladungs-Modus, wobei die Gesamtmischung mager ist.
  • In US-A-5,642,705 wird ein Katalysator-Aktivierungsregelungs-System für einen Motor mit direkter Kraftstoffeinspritzung offengelegt, um in jeden Zylinder hinein eingespritzten Primärkraftstoff zu zünden; in welchem zusätzlicher Kraftstoff von einer frühen Zeitdauer bis zu einer mittleren Zeitdauer eines Arbeitshubs der primären Kraftstoffverbrennung gemäß den Motor-Betriebsbedingungen mindestens einmal in jeden Zylinder hinein eingespritzt wird; um den zusätzlich eingespritzten Kraftstoff durch Flammenfortpflanzung der vorangehenden Kraftstoffverbrennung (ohne Neuzündung) zu zünden, um Fehlzündungen zu beseitigen; so daß die Abgastemperatur stabil erhöht werden kann, um den Katalysator zu aktivieren der die Abgase reinigt. Weiterhin kann jegliches der Verfahren zur zusätzlichen Kraftstoffeinspritzung und ein Zündzeitpunkt-Verzögerungsverfahren gemäß den Motor-Betriebsbedingungen geeignet ausgewählt werden um Kraftstoff zu sparen. Weiterhin kann jegliches Verfahren der Änderung einer Schichtverbrennung auf eine einheitliche Verbrennung, ein Verfahren zur Steigerung der ersten Kraftstoff-Einspritzmenge, und ein Verfahren der Unterbrechung der zusätzlichen Kraftstoffeinspritzung geeignet ausgewählt werden, wann immer eine durch die primäre Kraftstoffverbrennung erzeugte Wärmemenge nicht hoch genug ist um den zusätzlich eingespritzten Kraftstoff zu zünden, um den Katalysator zu schützen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Regelverfahren für einen funkengezündeten Viertakt-Motor bereitgestellt der mehrere Verbrennungskammern mit direkt in jede Verbrennungskammer hinein eingespritztem Kraftstoff aufweist, und bei dem mindestens eine der Verbrennungskammern an eine Emissions-Regelvorrichtung gekoppelt ist und die Verbrennungskammer einen homogenen Betriebsmodus mit einer homogenen Mischung von Luft und Kraftstoff besitzt; und einen geschichteten Betriebsmodus mit einer geschichteten Mischung aus Luft und Kraftstoff, die eine bezüglich der Stöchiometrie magere durchschnittliche Luft/Kraftstoffmischung aufweist; das es umfaßt während eines Verdichtungshubs Kraftstoff in die Verbrennungskammer hinein einzuspritzen, um die Verbrennungskammer in dem geschichteten Modus zu betreiben; eine Temperaturindikation der Emissions-Regelvorrichtung zu liefern; anzuzeigen wenn diese Emissions-Regelvorrichtungs-Temperatur unterhalb einer vorgewählten Temperatur liegt; und während eines Abgashubs zusätzlichen Kraftstoff in die Verbrennungskammer hinein einzuspritzen, während die Verbrennungskammer in dem geschichteten Modus arbeitet, um in Reaktion auf diese Indikation einer niedrigen Temperatur eine Exotherme zur Erwärmung der Emissions-Vorrichtung zu liefern; gekennzeichnet durch den Schritt von dem geschichteten Modus auf den homogenen Modus zu schalten und diese Einspritzung von zusätzlichem Kraftstoff zu unterbrechen, wenn die zusätzliche Kraftstoffmenge, die zur Einspritzung in die Verbrennungskammer hinein erforderlich ist – um die Temperatur der Emissions-Regelvorrichtung oberhalb einer vorgewählten Temperatur beizubehalten – einen vorherbestimmten Schwellenwert übersteigt.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, daß die Temperatur der Emissions-Regelvorrichtung bei einer gewünschten Temperatur für effektiven Betrieb beibehalten wird, ohne Verlustenergie zur Erwärmung des Motors – etwa von Verbrennungskammer-Wänden– zu erzeugen.
  • Ein weiterer Vorteil ist daß die Temperatur der Emissions-Regelvorrichtung bei einer gewünschten Temperatur für effektiven Betrieb beibehalten wird, ohne zusätzliche Hardware hinzuzufügen.
  • Das Umschalten von dem geschichteten Modus zu dem homogenen Modus umfaßt es vorzugsweise Kraftstoff während des Motor-Ansaughubs einzuspritzen, anstatt der zwei Einspritzungen während der Verdichtungs- und Abgashübe. Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
  • 1 ein Blockdiagramm einer Ausführung ist, in welcher die Endung zum Vorteil genutzt wird; und
  • 2 ein High-Level-Ablaufdiagramm ist, welches einen Teil des Betriebs der in 1 gezeigten Ausführungsform veranschaulicht.
  • Der funkengezündete Direkteinspritzungs-Verbrennungsmotor 10, der eine Mehrzahl von Verbrennungskammern umfaßt, wird durch einen elektronischen Motorregler 12 geregelt. Verbrennungskammer 30 von Motor 10 ist in 1 als Verbrennungskammer-Wände 32 mit darin positioniertem und mit Kurbelwelle 40 verbundenem Kolben 36 aufweisend gezeigt. In diesem besonderen Beispiel schließt Kolben 30 eine Aussparung oder Schale (nicht gezeigt) ein, um bei der Bildung geschichteter Ladungen aus Luft und Kraftstoff zu helfen. Verbrennungskammer 30 ist als mit Ansaugkrümmer 44 und Abgaskrümmer 48 über entsprechende Einlaßventile 52a und 52b (nicht gezeigt) und Auslaßventile 54a und 54b (nicht gezeigt) in Verbindung stehend gezeigt. Kraftstoffeinspritzung 66 ist direkt an Verbrennungskammer 30 gekoppelt gezeigt, um flüssigen Kraftstoff – im Verhältnis zur Pulsweite des vom Regler 12 über den herkömmlichen elektronischen Treiber 68 empfangenen Signal fpw – direkt dort hinein zu liefern. Kraftstoff wird durch ein herkömmliches Hochdruck-Kraftstoffsystem (nichtgezeigt) zu Kraftstoffeinspritzung 66 geliefert, das einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und eine Kraftstoffreling einschließt.
  • Ansaugkrümmer 44 ist als mit Drosselkörper 58 über Drosselplatte 62 in Verbindung stehend gezeigt. In diesem besonderen Beispiel ist Drosselplatte 62 an den elektrischen Motor 94 gekoppelt, so daß die Stellung von Drosselplatte 62 über den elektrischen Motor 94 durch Regler 12 geregelt wird. Auf diese Konfiguration wird gewöhnlich als elektronische Drosselklappen-Regelung (ECT, Electonic Throttle Control; elektronische Drosselklappen-Regelung) Bezug genommen, welche auch während der Leerlaufdrehzahl-Regelung genutzt wird. In einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt), welche den Fachleuten wohlbekannt ist, ist ein Umgehungsluft-Durchgangsweg parallel mit Drosselplatte 62 angeordnet, um den angesaugten Luftstrom während der Leerlaufdrehzahl-Regelung über ein innerhalb des Luft-Durchgangsweges positioniertes Drosselklappen-Regelventil zu regeln.
  • Abgassauerstoff-Sensor 76 ist als im Strom oberhalb von Katalysator 76 an Abgaskrümmer 48 gekoppelt gezeigt. In diesem besonderen Beispiel stellt Sensor 76 das Signal EGO zu Regler 12 bereit, welcher das Signal EGO in das Zwei-Zustands-Signal EGOS umwandelt. Ein Zustand von Signal EGOS mit hoher Spannung zeigt an daß Abgase bezüglich der Stöchiometrie fett sind, und ein Zustand von Signal EGOS mit niedriger Spannung zeigt an daß Abgase bezüglich der Stöchiometrie mager sind. Signal EGOS wird während einer Luft/Kraftstoff-Regelung mit Rückführung in herkömmlicher Art und Weise zum Vorteil verwendet, um während des stöchiometrischen, homogenen Betriebsmodus das durchschnittliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei Stöchiometrie beizubehalten.
  • Das herkömmliche verteilerlose Zündsystem 88 liefert in Reaktion auf das Vorzündungs-Signal SA von Regler 12 über Zündkerze 92 einen Zündfunken zu Verbrennungskammer 30.
  • Regler 12 bringt Verbrennungskammer 30 dazu entweder in einem homogenen Luft/Kraftstoff-Modus oder einem geschichteten Luft/Kraftstoff-Modus zu arbeiten, indem die Zündungseinstellung geregelt wird. Im geschichteten Modus aktiviert Regler 12 die Kraftstoffeinspritzung 66 während des Verdichtungshubs des Motors, so daß Kraftstoff direkt in die Schale von Kolben 36 hinein eingespritzt wird. Dadurch werden geschichtete Luft/Kraftstoff-Schichten gebildet. Die der Zündkerze am nächsten Schichten enthalten eine stöchiometrische Mischung oder eine bezüglich der Stöchiometrie leicht fette Mischung, und nachfolgende Schichten enthalten zunehmend magere Mischungen. Während des homogenen Modus aktiviert Regler 12 die Kraftstoffeinspritzung 66 während des Ansaughubes, so daß eine im Wesentlichen homogene Luft/Kraftstoff-Mischung gebildet ist wenn durch Zündsystem 88 Zündenergie zu Zündkerze 92 geliefert wird. Regler 12 regelt den Betrag an durch Kraftstoffeinspritzung 66 geliefertem Kraftstoff, so daß die homogene Luft/Kraftstoff-Mischung in Kammer 30 ausgewählt werden. kann um sich bei Stöchimetrie, einem bezüglich der Stöchiometrie fetten Wert, oder bei einem bezüglich der Stöchiometrie mageren Wert zu befinden. Die geschichtete Luft/Kraftstoff-Mischung wird sich immer bei einem bezüglich der Stöchiometrie mageren Wert befinden, wobei das genaue Verhältnis LufdKraftstoff eine Funktion der zu Verbrennungskammer 30 gelieferten Kraftstoffmenge ist. Ein zusätzlicher Split-Modus des Betriebes, in dem zusätzlicher Kraftstoff während des Abgashubs eingespritzt wird während man im geschichteten Modus arbeitet, ist hierin später mit besonderem Bezug auf 2 beschrieben. Der Split-Modus wird benutzt um eine Exotherme zur Beheizung von Katalysator 70 und NOx-Falle 72 zu schaffen.
  • Das Stickoxid-(NOx) Absorbens oder die Falle 72 ist als im Strom unterhalb von Katalysator 70 positioniert gezeigt. NOx-Falle 72 absorbiert NOx wenn Motor 10 bezüglich der Stöchiometrie mager arbeitet. Das absorbierte NOx wird nachfolgend während eines NOx-Spülzyklus mit HC reagiert und katalysiert, wenn Regler 12 Motor 10 dazu bringt entweder in einem fetten homogenen Modus oder einem stöchiometrischen homogenen Modus zu arbeiten. Regler 12 ist in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der einschließt: Mikroprozessor-Einheit 102, Eingabe/Ausgabe-Schnittstellen 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, in diesem besonderen Beispiel als Nur-Lese-Speicherchip 106 gezeigt, Direktzugriffs-Speicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Regler 12 ist als verschiedene Signale von an Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangend gezeigt, zusätzlich zu den zuvor besprochenen Signalen, einschließlich: Messung des, angesaugten Luftmassenstroms (MAF, Mass Air Flow; Luftmassenstrom) vom an Drosselkörper 58 gekoppelten Luftmassenstrom-Sensor 100; der Motorkühlmttel-Temperatur (ECT, Engine Coolant Temperature; Motorkühlmittel-Temperatur) von dem an Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; einem Profilzündungs-Aufnahmesignal (PIP, Profile Ignition Pickup; Profilzündungs-Aufnahme) von dem an Kurbelwelle 40 gekoppelten Hall-Effekt-Sensor 118; und der Drosselklappen-Stellung TP (Throttle Position; Drosselklappen-Stellung) von Drosselklappen-Stellungssensor 120; und Krümmer-Absolutdruck-Signal MAP (Manifold Absolute Pressure; Krümmer-Absolutdruck) von Sensor 122. Das Motordrehzahl-Signal RPM wird von Regler 12 aus Signal PIP in einer herkömmlichen Art und Weise erzeugt, und Krümmerdruck-Signal MAP liefert eine Indikation der Motorlast.
  • In diesem besonderen Beispiel werden Temperatur Tcat von Katalysator 70 und Temperatur Ttrap von NOX-Falle 72 aus dem Motorbetrieb gefolgert wie in U.S.-Patent Nr. 5,414,994 offenbart. In einer alternativen Ausführungsform wird die Temperatur Tcat durch Temperatursensor 124 bereitgestellt, und Temperatur Ttrap wird durch Temperatursensor 126 bereitgestellt.
  • Unter Bezug auf 2 wird nun ein Prozeß beschrieben um die Temperatur von NOx Falle 72 – und wenn gewünscht von Katalysator 70 – durch Verwendung der hierin zuvor erwähnten Splitmodus-Einspritzeinstellung beizubehalten. Wenn Motor 10 nicht im Schichtladungs-Modus (SC) arbeitet, wie es in Schritt 202 angezeigt ist, dann werden Kraftstoffeinspritzung und Zündungseinstellung für den homogenen mageren Modus oder den homogenen stöchiometrischen Modus terminiert (Schritt 206). Auswahl des homogenen mageren oder des homogenen stöchiometrischen Modus wird durch andere Betriebsparameter bestimmt, wie etwa gewünschte Leistung, Kraftstoffdampf-Spülung und Spülung der NOx Fälle 72.
  • Wenn Motor 10 im geschichteten Modus arbeitet (Schritt 202), wird die Temperatur von NOx-Falle 72 (Ttrp) von dem Temperaturschätzer bestimmt. Wie hierin zuvor beschrieben ist der Temperaturschätzer in U.S.-Patent Nr. 5,414,994 beschrieben. Alternativ kann die Temperatur von NOx-Falle 72 durch Temperatursensor 126 bereitgestellt werden.
  • Wird die Temperatur Ttrp der NOx-Falle höher als die kritische Temperatur (Tcrit), welche mit der niedrigsten Temperatur für eine wirkungsvoll Abfang-Effizienz von NOx-Falle 72 und der NC-Oxidation von Katalysator 70 in Zusammenhang steht, so fährt der Motorbetrieb mit der Kraftstoffeinspritzung und Zündungseinstellung fort die für den Schichtladungs-Modus (Schritte 214 und 218) terminiert ist.
  • Ist die Temperatur Ttrap der NOx-Falle andererseits geringer als die kritische Temperatur Tcrit (Schritt 214), so wird in Schritt 218 der Unterschied in der Temperatur ΔT bestimmt. Die zusätzliche Menge an Kraftstoff Fadd, welche zu ΔT proportional ist, wird in Schritt 222 bestimmt. Die zusätzliche Kraftstoffmenge Fadd wird während des Abgashubs jeder Verbrennungskammer eingespritzt um unverbranntes HC in den Abgasstrom einzuführen. Das HC wird mit dem Sauerstoff eine Exotherme schaffen, die während des mageren geschichteten Betriebs auftritt um Katalysator 70 und NOx-Falle 72 zu erwärmen. In dieser Art und Weise wird die Temperatur von NOx-Falle 72 oberhalb der kritischen Temperatur Tcrit beibehalten. Wenn der Kraftstoff Fadd, der zusätzlich gebraucht wird um die Temperatur der NOx-Falle 72 auf die gewünschte Temperatur zu erhöhen, mehr ist als die mit dem geschichteten Motorbetrieb in Zusammenhang stehenden Kraftstoffersparnisse, so wird der Motor vom geschichteten Modus zum homogenen mageren Modus geschaltet (Schritt 228 und 230). In anderer Weise gesagt wird Motor 10 auf den homogenen mageren Modus geschaltet (Schritt 230), wenn der zusätzliche Kraftstoff Fadd mehr ist als der maximale Kraftstoff Faddmax. Kraftstoffeinspritzung und Zündungseinstellung werden dann in Schritt 206 auf den homogenen mageren Modus eingestellt.
  • Andererseits fährt der geschichtete Betrieb mit zusätzlich hinzugegebenem Kraftstoff Fadd fort, wie in Schritt 232 gezeigt ist, wenn der zusätzliche Kraftstoff Fadd weniger ist als Faddmax (Schritt 228).
  • Die Fachleute können die Endung auch praktizieren indem sie den oben beschriebenen Prozeß verwenden um den Katalysator 70 während Motor-Kaltstart schneller aufzuwärmen. Und die Erfindung kann verwendet werden um NOx Falle 72 auf eine mit dem Spülen von Schwefeloxiden in Zusammenhang stehende Temperatur aufzuheizen.

Claims (5)

  1. Ein Regelverfahren für einen funkengezündeten Viertakt-Motor der mehrere Verbrennungskammern mit direkt in jede Verbrennungskammer hinein eingespritztem Kraftstoff aufweist, und bei dem mindestens eine der Verbrennungskammern an eine Emissions-Regelvorrichtung gekoppelt ist und die Verbrennungskammer einen homogenen Betriebsmodus mit einer homogenen Mischung von Luft und Kraftstoff besitzt; und einen geschichteten Betriebsmodus mit einer geschichteten Mischung aus Luft und Kraftstoff, die eine bezüglich der Stöchiometrie magere durchschnittliche Luft/Kraftstoffmischung aufweist; wobei es umfaßt während eines Verdichtungshubs Kraftstoff in die Verbrennungskammer hinein einzusspritzen, um die Verbrennungskammes in dem geschichteten Modus zubetreiben; eine Temperaturindikation der Emissions-Regelvorrichtung zu liefern; anzuzeigen wenn diese Emissions-Regelvorrichtungs-Temperatur unterhalb einer vorgewählten Temperatur liegt; und während eines Abgashubs zusätzlichen Kraftstoff in die Verbrennungskammer hinein einzuspritzen, während die Verbrennungskammer in dem geschichteten Modus arbeitet, um als Antwort auf diese Indikation einer niedrigen Temperatur eine exotherme Reaktion zur Erwärmung der Emissions-Vorrichtung zu liefern; gekennzeichnet durch den Schritt von dem geschichteten Modus auf den homogenen Modus zu schalten und diese Einspritzung von zusätzlichem Kraftstoff zu unterbrechen, wenn die zusätzliche Kraftstoffmenge, die zur Einspritzung in die Verbrennungskammer hinein erforderlich ist – um die Temperatur der Emissions-Regelvorrichtung oberhalb einer vorgewählten Temperatur beizubehalten – einen vorherbestimmten Schwellenwert übersteigt.
  2. Ein Regelverfahren gemäß Anspruch 1, in dem das Schalten von dem geschichteten Modus zu dem homogenen Modus umfaßt Kraftstoff während des Motor-Ansaughubs einzuspritzen, an Stelle des zwei Einspritzungen während der Verdichtungs- und Abgashübe.
  3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, in dem die zusätzliche Kraftstoffmenge proportional zu einem Unterschied zwischen dieser Emissions-Regelvorrichtungs-Temperatur und dieser vorgewählten Temperatur ist.
  4. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, in dem die Emissions-Regelvorrichtung einen Katalysator umfaßt.
  5. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, in dem die Emissions-Regelvorrichtung eine NOX-Falle umfaßt.
DE69817871T 1997-12-22 1998-11-09 Temperaturregelung von emissionsregelungsvorrichtungen, die an brennkraftmaschinen mit direkter krafstoffeinspritzung angekoppelt sind Expired - Lifetime DE69817871T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/996,247 US5910096A (en) 1997-12-22 1997-12-22 Temperature control system for emission device coupled to direct injection engines
US996247 1997-12-22
PCT/IB1998/001788 WO1999032766A1 (en) 1997-12-22 1998-11-09 Temperature control of emission control devices coupled to direct injection engines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69817871D1 DE69817871D1 (de) 2003-10-09
DE69817871T2 true DE69817871T2 (de) 2004-03-11

Family

ID=25542674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69817871T Expired - Lifetime DE69817871T2 (de) 1997-12-22 1998-11-09 Temperaturregelung von emissionsregelungsvorrichtungen, die an brennkraftmaschinen mit direkter krafstoffeinspritzung angekoppelt sind

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5910096A (de)
EP (1) EP1042594B1 (de)
JP (1) JP4234323B2 (de)
DE (1) DE69817871T2 (de)
WO (1) WO1999032766A1 (de)

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3067685B2 (ja) * 1997-03-31 2000-07-17 三菱自動車工業株式会社 火花点火式筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置
JP3584738B2 (ja) * 1998-06-29 2004-11-04 日産自動車株式会社 筒内直噴式火花点火エンジン
US6269791B1 (en) * 1998-07-22 2001-08-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system for an internal combustion engine
JP3613023B2 (ja) * 1998-08-26 2005-01-26 マツダ株式会社 筒内噴射式エンジンの制御装置
JP3769944B2 (ja) * 1998-10-06 2006-04-26 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3632483B2 (ja) * 1999-02-05 2005-03-23 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP4279398B2 (ja) * 1999-04-28 2009-06-17 三菱自動車工業株式会社 筒内噴射型内燃機関
US6188944B1 (en) * 1999-06-01 2001-02-13 Ford Motor Company Torque control strategy for engines with continuously variable transmission
FR2796670B1 (fr) * 1999-07-23 2001-10-26 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede et dispositif de commande du mode de combustion d'un moteur a combustion interne
US6237328B1 (en) * 1999-08-02 2001-05-29 Ford Global Technologies, Inc. Engine control with a fuel vapor purge system
US6192674B1 (en) * 1999-08-02 2001-02-27 Ford Global Technologies, Inc. Heat generation method in an emission control device
US6233924B1 (en) * 1999-08-02 2001-05-22 Ford Global Technologies, Inc. Temperature control method for a direct injection engine
US6230484B1 (en) * 1999-08-02 2001-05-15 Ford Global Technologies, Inc. Direct injection engine control with a fuel vapor purge system
US6192672B1 (en) * 1999-08-02 2001-02-27 Ford Global Technologies, Inc. Engine control method with multiple emission control devices
US6256982B1 (en) * 1999-08-02 2001-07-10 Ford Global Technologies, Inc. Fuel vapor purge for a direct injection engine
JP3304929B2 (ja) * 1999-08-26 2002-07-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US6178944B1 (en) 1999-08-31 2001-01-30 Ford Global Technologies, Inc. Valve cleaning method for direct injection spark ignition engine
JP3607980B2 (ja) * 1999-12-16 2005-01-05 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US6234141B1 (en) 2000-01-11 2001-05-22 Ford Global Technologies, Inc. Method of controlling intake manifold pressure during startup of a direct injection engine
US6321714B1 (en) 2000-01-13 2001-11-27 Ford Global Technologies, Inc. Hybrid operating mode for DISI engines
DE10006609A1 (de) * 2000-02-15 2001-08-30 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
US6269633B1 (en) * 2000-03-08 2001-08-07 Ford Global Technologies, Inc. Emission control system
US6393832B1 (en) * 2000-03-15 2002-05-28 Ford Global Technologies, Inc. Fuel injection method for an internal combustion engine
US6360530B1 (en) 2000-03-17 2002-03-26 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for measuring lean-burn engine emissions
US6860100B1 (en) * 2000-03-17 2005-03-01 Ford Global Technologies, Llc Degradation detection method for an engine having a NOx sensor
US6561166B2 (en) 2000-06-13 2003-05-13 Visteon Global Technologies, Inc. Purge fuel canister measurement method and system
US6363908B1 (en) * 2000-08-02 2002-04-02 Ford Global Technologies, Inc. Method for ensuring combustion of evaporative fuel in a stratified charge engine using multiple fuel injection pulses
US6691507B1 (en) * 2000-10-16 2004-02-17 Ford Global Technologies, Llc Closed-loop temperature control for an emission control device
DE10061645A1 (de) * 2000-12-11 2002-06-13 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines magerlauffähigen Ottomotors
DE10107270A1 (de) * 2001-02-16 2002-08-22 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines magerlauffähigen und schichtladefähigen Ottomotors
US6490860B1 (en) 2001-06-19 2002-12-10 Ford Global Technologies, Inc. Open-loop method and system for controlling the storage and release cycles of an emission control device
US6453666B1 (en) 2001-06-19 2002-09-24 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for reducing vehicle tailpipe emissions when operating lean
US6502387B1 (en) 2001-06-19 2003-01-07 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for controlling storage and release of exhaust gas constituents in an emission control device
US6694244B2 (en) 2001-06-19 2004-02-17 Ford Global Technologies, Llc Method for quantifying oxygen stored in a vehicle emission control device
US6467259B1 (en) 2001-06-19 2002-10-22 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for operating dual-exhaust engine
US6553754B2 (en) 2001-06-19 2003-04-29 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for controlling an emission control device based on depletion of device storage capacity
US6650991B2 (en) 2001-06-19 2003-11-18 Ford Global Technologies, Llc Closed-loop method and system for purging a vehicle emission control
US6539706B2 (en) 2001-06-19 2003-04-01 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for preconditioning an emission control device for operation about stoichiometry
US6463733B1 (en) 2001-06-19 2002-10-15 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for optimizing open-loop fill and purge times for an emission control device
US6604504B2 (en) 2001-06-19 2003-08-12 Ford Global Technologies, Llc Method and system for transitioning between lean and stoichiometric operation of a lean-burn engine
US6691020B2 (en) 2001-06-19 2004-02-10 Ford Global Technologies, Llc Method and system for optimizing purge of exhaust gas constituent stored in an emission control device
US6546718B2 (en) 2001-06-19 2003-04-15 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for reducing vehicle emissions using a sensor downstream of an emission control device
US6615577B2 (en) 2001-06-19 2003-09-09 Ford Global Technologies, Llc Method and system for controlling a regeneration cycle of an emission control device
US6487853B1 (en) 2001-06-19 2002-12-03 Ford Global Technologies. Inc. Method and system for reducing lean-burn vehicle emissions using a downstream reductant sensor
US6536209B2 (en) 2001-06-26 2003-03-25 Caterpillar Inc Post injections during cold operation
JP3941441B2 (ja) * 2001-09-11 2007-07-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の始動時制御装置
DE10208590B4 (de) * 2002-02-27 2007-02-01 Degussa Ag Kautschukmischungen
US6895747B2 (en) 2002-11-21 2005-05-24 Ford Global Technologies, Llc Diesel aftertreatment systems
US6834498B2 (en) * 2002-11-21 2004-12-28 Ford Global Technologies, Llc Diesel aftertreatment systems
US6862879B2 (en) 2002-11-21 2005-03-08 Ford Global Technologies, Llc Diesel aftertreatment system
DE10320891B4 (de) * 2003-05-09 2013-02-07 Robert Bosch Gmbh Katalysatorheizverfahren und Steuergerät zur Steuerung von Katalysatorheizverfahren
JP4818376B2 (ja) * 2009-02-12 2011-11-16 本田技研工業株式会社 触媒の温度制御装置
DE102009019387A1 (de) * 2009-04-29 2010-11-04 Daimler Ag Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2748686B2 (ja) * 1990-11-16 1998-05-13 トヨタ自動車株式会社 筒内直接噴射式火花点火機関
JP2671606B2 (ja) * 1990-12-27 1997-10-29 トヨタ自動車株式会社 筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2914046B2 (ja) * 1992-10-01 1999-06-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JPH0797957A (ja) * 1993-09-30 1995-04-11 Honda Motor Co Ltd 内燃機関における排ガス浄化装置
US5414994A (en) * 1994-02-15 1995-05-16 Ford Motor Company Method and apparatus to limit a midbed temperature of a catalytic converter
JP3485344B2 (ja) * 1994-03-23 2004-01-13 株式会社日本自動車部品総合研究所 内燃機関の排気微粒子浄化装置
IT1266890B1 (it) * 1994-07-22 1997-01-21 Fiat Ricerche Metodo di attivazione di un catalizzatore "denox" in un motore diesel con un sistema di iniezione a collettore comune.
US5522218A (en) * 1994-08-23 1996-06-04 Caterpillar Inc. Combustion exhaust purification system and method
DE4430965C2 (de) * 1994-08-31 1997-09-11 Siemens Ag Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine mit beheizbarem Katalysator
DE19536098C2 (de) * 1994-09-29 1997-09-18 Fuji Heavy Ind Ltd System und Verfahren zur Steuerung der Katalysatoraktivierung in einem Motor mit Kraftstoffdirekteinspritzung
JP3663663B2 (ja) * 1995-03-24 2005-06-22 株式会社デンソー 内燃機関の窒素酸化物浄化装置
JPH08270433A (ja) * 1995-03-29 1996-10-15 Nissan Diesel Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの排気浄化方法及びその装置
WO1997011269A1 (de) * 1995-09-22 1997-03-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
JP4234323B2 (ja) 2009-03-04
JP2001527179A (ja) 2001-12-25
US5910096A (en) 1999-06-08
DE69817871D1 (de) 2003-10-09
EP1042594B1 (de) 2003-09-03
WO1999032766A1 (en) 1999-07-01
EP1042594A1 (de) 2000-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69817871T2 (de) Temperaturregelung von emissionsregelungsvorrichtungen, die an brennkraftmaschinen mit direkter krafstoffeinspritzung angekoppelt sind
DE19755348B4 (de) System zur Erhöhung der Abgastemperatur für einen Benzindirekteinspritzmotor
DE69921736T2 (de) Steuerung der Brennstoffdampfrückgewinnung für Otto-Direkteinspritzbrennkraftmaschinen
DE69730290T2 (de) System zur Steigung der Abgastemperatur einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE69836173T2 (de) Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Einspritzung in den Zylinder
DE69824129T2 (de) Vorrichtung zur Steuerung interner Verbrennungsmotoren
DE69835791T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschine
DE102008002619A1 (de) Steuereinrichtung für eine direkteinspritzende Maschine
DE112005002825B4 (de) Brennkraftmaschinenanhalte- und -startverfahren
DE10049860A1 (de) System und Verfahren zur Steuerung eines Motors mit Direkteinspritzung
DE19913316A1 (de) Steuerung einer Katalysatoraktivierung für Verbrennungsmotoren
DE102010018008B4 (de) Steuersystem und -verfahren zur HCCI-Modusumschaltung
DE19929513C2 (de) Verfahren zum Betreiben eines Otto-Motors mit Zylindereinspritzung und zugehöriger Motor
EP1352163B1 (de) Verfahren zur aufheizung eines katalysators bei verbrennungsmotoren mit benzindirekteinspritzung
EP0943053B1 (de) Verfahren zum steuern einer direkteinspritzenden brennkraftmaschine
DE602004001648T2 (de) Steuervorrichtung für fremdgezündete Brennkraftmaschine
DE102007024401A1 (de) System zum Aufheizen eines Katalysators für das Reinigen der Abgase eines Verbrennungsmotors und Verfahren hierzu
DE10105507A1 (de) Überwachungsvorrichtung für einen magerlauffähigen Motor
WO2002018764A1 (de) Verfahren zur aufheizung von katalysatoren im abgas von verbrennungsmotoren
DE60015665T2 (de) Verfahren zur Temperaturregelung für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE60008952T2 (de) Direkteingespritzter Verbrennungsmotor sowie Steuerungsverfahren
DE10047003A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE19952526A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102006035282A1 (de) Verfahren zur Reduzierung des Moments einer Brennkraftmaschine
DE19936200A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC (N.D.GES.D. STAATES

8364 No opposition during term of opposition