DE102017122892A1

DE102017122892A1 - Partikelfilterregenerationssystem und -Verfahren

Info

Publication number: DE102017122892A1
Application number: DE102017122892.6A
Authority: DE
Inventors: Eric Matthew Kurtz; Paul Joseph Tennison
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2018-04-05
Also published as: RU2017132515A3; US10473011B2; CN107893689A; RU2741531C2; RU2017132515A; US20180094556A1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Regenerieren eines Partikelfilters eines Fahrzeugs bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren, während einer Nicht-Verbrennungsmotor-Betriebsbedingung das Regenerieren eines Partikelfilters, der in einem Abgassystem stromabwärts von einem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, durch Aktivieren einer elektrischen Heizung des Partikelfilters und Leiten von Ansaugluft durch den Partikelfilter, wobei die Ansaugluft den Verbrennungsmotor umgeht, und Einstellen einer elektrischen Last der elektrischen Heizung als Reaktion auf eines oder mehrere von der Abgastemperatur und dem Ansaugluftstrom beinhalten.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zur Regeneration eines Partikelfilters, der in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs gekoppelt ist.
Hintergrund/Kurzdarstellung
Partikelfilter können die Menge der durch einen Verbrennungsmotor freigesetzten Feinstaubemissionen (auch als Ruß bezeichnet) reduzieren indem sie die Partikel im Abgassystem des Verbrennungsmotors einfangen. Partikelfilter werden in der Regel während des Betriebs des Verbrennungsmotors regeneriert, um die Menge des eingefangenen Feinstaubs zu verringern. Die Regeneration kann zum Beispiel durch Erhöhen der Temperatur des Filters auf eine vorbestimmte Temperatur und Sicherstellen, dass das in den Partikelfilter eintretende Abgas eine bestimmte Zusammensetzung hat ausgeführt werden. Um dies zu erreichen, kann Kraftstoff in den Abgasstrom nach einem Hauptverbrennungsereignis eingespritzt werden. Der nach der Verbrennung eingespritzte Kraftstoff wird über entlang des Abgasstroms platzierte Katalysatoren verbrannt. Die während der Kraftstoffverbrennung an den Katalysatoren freigesetzte Wärme erhöht die Abgastemperatur, was die eingefangenen Partikel im Filter verbrennt. Der vorstehend beschriebene Ansatz erhöht jedoch den Kraftstoffverbrauch und kann zu einer sträkeren Temperaturerhöhung im Abgassystem als gewünscht führen, was nachteilig für die Abgassystemkomponenten, einschließlich des Partikelfilters, sein kann. Weiterhin, da diese Temperaturerhöhung im Abgas in der Regel über dem effizienten Betriebsfenster für Abgasnachbehandlungssysteme ist, erhöhen sich die NOx-Emissionen während dieser Zeit, da das Nachbehandlungssystem nicht in der Lage ist, das NOx, das sich im Zylinder gebildet hat, vollständig zu reduzieren. Somit werden sowohl die Emissionen als auch der Kraftstoffverbrauch während der Regeneration erhöht, was während des normalen Betriebs erfolgt.
Andere Versuche, die Partikelfilterregeneration anzugehen beinhalten die Verwendung einer elektrisch betriebenen Heizung am Partikelfilter anstatt auf eine kraftstoffbasierte Temperatursteuerung zurückzugreifen. Ein Beispiel für einen Ansatz wird von Gonze et al. in der US-Patentanmeldung Nr. 2013/0291515 gezeigt. Darin wird eine elektrische Heizung, die stromaufwärts von einem Partikelfilter angeordnet ist, während einer Verbrennungsmotor-Aus-Bedingung mit Energie versorgt, um den Partikelfilter zur Regeneration aufzuheizen. Eine in dem Abgassystem positionierte Pumpe wird außerdem aktiviert, um während der Regeneration Umgebungsluft durch den Partikelfilter anzusaugen.
Die Erfinder haben hier jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. In einem Beispiel wird der Luftstrom durch den Partikelfilter während der Regeneration nur durch die Verdrängung der Pumpe gesteuert, und die Zustände des Partikelfilters während der Regeneration werden nicht überwacht. Demnach kann diese unkontrollierte Regeneration zu einer Überhitzung am Partikelfilter führen, was zumindest in einigen Beispielen den Filter beeinträchtigen kann. In anderen Beispielen kann die unkontrollierte Regeneration zu Regenerationsereignissen führen, bei denen dem Partikelfilter bereitgestellte Wärme nicht ausreicht, um die Regeneration effektiv auszuführen. Weiterhin kann durch das Versorgen der Heizung mit Energie über die Fahrzeugbatterie oder -batterien, die gespeicherte Energie, die zum Starten des Verbrennungsmotors benötigt wird, bei einem nachfolgenden Verbrennungsmotorstart beeinträchtigt werden und/oder komplexe Energieüberwachungs- und -versorgungssysteme können angewendet sein, um vor dem Initiieren der Regeneration sicherzustellen, dass eine ausreichende Ladung in den Batterien verfügbar ist.
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren, das, während einer Nicht-Verbrennungsmotor-Betriebsbedingung das Regenerieren eines Partikelfilters, der in einem Abgassystem, stromabwärts von einem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, durch Aktivieren einer elektrischen Heizung des Partikelfilters und Leiten von Ansaugluft durch den Partikelfilter, wobei die Ansaugluft den Verbrennungsmotor umgeht, und Einstellen einer elektrischen Last der elektrischen Heizung als Reaktion auf eines oder mehrere von der Abgastemperatur und dem Ansaugluftstroms beinhaltet, angegangen werden.
Auf diese Weise kann der dem Partikelfilter während der Regeneration bereitgestellte Luftstrom durch das Ansaugsystem des Verbrennungsmotors und zu dem Abgassystem angesaugt werden, wobei er den Verbrennungsmotor umgeht. Dadurch kann die Luft an verschiedenen Sensoren, wie etwa einem Ansaugluftmassenstromsensor, einem Abgastemperatursensor und/oder anderen Sensoren vorbeiströmen. Durch Verwendung der Ausgabe von den Sensoren kann die elektrische Last der elektrischen Heizung eingestellt werden, um eine Partikelfilter-Solltemperatur während der Regeneration zu erhalten. Weiterhin kann die Ausgabe von den Sensoren verwendet werden, um den dem Partikelfilter bereitgestellten Luftstrom zu modulieren, um die Temperatur für einen bestimmten elektrischen Strom der Heizung zu erhalten. Somit kann die elektrische Heizung verwendet werden, um die Regeneration auszuführen und dabei trotzdem auf verschiedene Verbrennungsmotorsensoren zurückzugreifen, um die Regeneration zu steuern, damit den Kraftstoffverbrauch zu verringern und eine unkontrollierte Regeneration des Partikelfilters zu vermeiden. Weiterhin kann die elektrische Heizung zumindest in einigen Beispielen von einer entfernten Stromquelle, wie etwa einem Stromnetz, anstatt von der Fahrzeugbatterie mit Energie versorgt werden und die Regeneration kann somit ohne Rücksicht auf den Zustand oder die Ladung der Fahrzeugbatterie erfolgen.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben sind. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig in den Patentansprüchen im Anschluss an die ausführliche Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in jeglichem Teil dieser Offenbarung genannte Nachteile beheben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht ein beispielhaftes Fahrzeugantriebssystem.
2 veranschaulicht einen beispielhaften Verbrennungsmotor, der als Teil des Fahrzeugantriebssystems aus 1 beinhaltet sein kann.
3 ist ein Ablaufdiagramm auf höherer Ebene, das ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen einer Regenerationsroutine veranschaulicht.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Ausführen einer Regenerationsroutine bei laufendem Verbrennungsmotor veranschaulicht.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Ausführen einer Regenerationsroutine bei nicht laufendem Verbrennungsmotor veranschaulicht.
Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters, der in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors gekoppelt ist. Der Partikelfilter kann gemäß einer Regenerationsroutine bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor regeneriert werden, welche ausgeführt werden kann, wenn der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist und das Fahrzeug sich nicht bewegt. Während der Regeneratiosroutine bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor kann der Partikelfilter durch Aktivieren einer elektrischen Heizung, um den Partikelfilter auf eine Solltemperatur aufzuheizen, regeneriert werden und während der Regeneration kann Ansaugluft (z. B. durch das Ansaugsystem des Fahrzeugs angesaugte Frischluft) zum Filter geleitet werden durch Aktivieren einer Luftstromvorrichtung, wie etwa einer Pumpe, und Einstellen der Position verschiedener Verbrennungsmotorsystemventile, um zu ermöglichen, dass die Luft im Ansaugsystem zum Partikelfilter strömt, ohne durch den Verbrennungsmotor zu strömen. Weiterhin kann die Ausgabe von verschiedenen Verbrennungsmotorsystemsensoren, wie etwa einem Ansaugluftmassenstromsensor und einem Abgastemperatursensor, verwendet werden, um die Solltemperatur des Partikelfilters zu bestimmen und die elektrische Last der elektrischen Heizung kann eingestellt werden, um die Solltemperatur zu erhalten.
Dagegen kann der Partikelfilter während einer Regenerationsroutine bei eingeschaltetem Verbrennungsmotor, die nur ausgeführt werden kann, wenn die Partikellast auf dem Partikelfilter eine Schwellenlast überschreitet und der Verbrennungsmotor läuft, regeneriert werden durch Zuführen von fettem Abgas und/oder überschüssiger Abgaswärme zum Abgassystem, wobei der Kraftstoff im Abgas verbrannt wird, um Wärme zum Ausführen der Regeneration zu erzeugen. Das fette Abgas und die zusätzliche Abgaswärme können durch Drosseln des Verbrennungsmotors und/oder Einstellen des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts erzeugt werden.
Der Partikelfilter kann gemäß der Regenerationsroutine bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor in praktisch jedem Zustand, in dem der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist und das Fahrzeug sich nicht bewegt, regeneriert werden. Der Partikelfilter kann zum Beispiel gemäß der Regenerationsroutine bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor sogar regeneriert werden, wenn die Last auf dem Partikelfilter nicht über einer Schwellenlast ist, die in der Regel die Regeneration während Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen auslösen würde. Durch selektives Regenerieren des Partikelfilters mittels einer elektrischen Heizung (und Regenerieren des Partikelfilters gemäß der Regenerationsroutine bei eingeschaltetem Verbrennungsmotor nur wenn die Regenerationsroutine bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor nicht ausgeführt werden konnte, wie etwa wenn der Verbrennungsmotor läuft), kann der Kraftstoffverbrauch reduziert werden und der Partikelfilter kann während des Verbrennungsmotorbetriebs auf einer relativ geringen Partikellast gehalten werden. Zusätzlich können durch Einstellen der Verbrennungsmotorsystemventile, sodass die dem Filter während der Regeneration zugeführte Luft vom Ansaugsystem ausgeht (anstatt zum Beispiel nur Umgebungsluft an der Pumpe einzusaugen), verschiedene Parameter der Regeneration gemessen werden, wie etwa der Luftmassenstrom durch den Filter, die Temperatur des Filters, usw. und die Regeneration kann auf Grundlage der gemessenen Parameter geregelt werden. Auf diese Weise kann die Regeneration bei ausreichender Wärme, um den gespeicherten Feinstaub effektiv zu verbrennen, ausgeführt werden, und gleichzeitig die Partikelfiltertemperatur unter einer oberen Grenze, bei der eine Beeinträchtigung des Partikelfilters erfolgen kann, gehalten werden.
In einem Beispiel kann die zum Aufheizen des Partikelfilters während der Regeneration verwendete elektrische Heizung von einer entfernten Stromquelle, wie etwa einem Stromnetz, mit Energie versorgt werden (z. B. durch Einstecken der Heizung in eine geeignete Steckdose). Durch Vermeiden der Abhängigkeit vom Fahrzeugbatteriesystem für die Stromversorgung der Heizung kann die Regeneration jederzeit ausgeführt werden, wenn das Fahrzeug geparkt und eingesteckt ist und eine Überwachung des Zustands oder der Ladung der Batterie und/oder das unbeabsichtigte Entleeren der Fahrzeugbatterie kann vermieden werden. Zusätzlich kann, wenn das Fahrzeug, in dem der Partikelfilter installiert ist, ein Plug-in-Hybridfahrzeug ist, die Stromversorgung der Heizung eine gemeinsame Stromversorgung mit der Stromversorgung der Fahrzeugbatterie sein, wodurch Benutzerkomfort ermöglicht wird indem die Tatsache, dass das Fahrzeug während der Batterieladung bereits eingesteckt ist ausgenutzt wird und ermöglicht wird, dass die Heizung aktiviert wird und die Regeneration zu diesem Zeitpunkt erfolgt.
Dementsprechend kann in einem Beispiel die vorstehend beschriebene Partikelfilterregeneration mit einem Partikelfilter, der in einem geeigneten Fahrzeugantriebssystem, wie etwa einem Plug-in-Hybridfahrzeug-Antriebssystem, wie in 1 gezeigt, installiert ist, ausgeführt werden In anderen Beispielen kann der Partikelfilter jedoch in einem Hybrid-Fahrzeug oder einem nur verbrennungsmotorgetriebenen Standardfahrzeug installiert sein. Der in dem Fahrzeugantriebssystem installierte Verbrennungsmotor kann in einem Beispiel ein Dieselmotor sein, oder der Verbrennungsmotor kann ein Benzinmotor oder Mehrstoffverbrennungsmotor sein. Ein beispielhafter Verbrennungsmotor, der ein Abgassystem, in dem der Partikelfilter untergebracht ist, beinhaltet, ist in 2 gezeigt. Das Fahrzeugantriebssystem und der Verbrennungsmotor aus 1–2 können durch eine Steuereinheit gesteuert werden. Die Steuereinheit kann gespeicherte Anweisungen beinhalten, die ausführbar sind, um verschiedene Partikelfilterregenerationsroutinen, wie in 3 gezeigt, einschließlich einer in 4 veranschaulichten Routine bei eingeschaltetem Verbrennungsmotor und einer in 5 veranschaulichten Routine bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor, auszuführen.
Unter Bezugnahme auf 1 veranschaulicht diese ein beispielhaftes Fahrzeugantriebssystem 100. Das Fahrzeugantriebssystem 100 schließt einen Kraftstoff verbrennenden Verbrennungsmotor 110 und einen Elektromotor 120 ein. Als ein nicht einschränkendes Beispiel umfasst der Verbrennungsmotor 110 einen internen Verbrennungsmotor und umfasst der Elektromotor 120 einen elektrischen Motor. Der Elektromotor 120 kann konfiguriert sein, um eine andere Energiequelle zu verwenden oder zu verbrauchen als der Verbrennungsmotor 110. Zum Beispiel kann der Verbrennungsmotor 110 einen flüssigen Kraftstoff (z. B. Benzin) verbrauchen, um eine Verbrennungsmotorausgabe zu erzeugen, während der Elektromotor 120 elektrische Energie verbrauchen kann, um eine Elektromotorausgabe zu erzeugen. Demnach kann ein Fahrzeug mit einem Antriebssystem 100 als ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) oder einfach als ein Hybridfahrzeug bezeichnet werden.
Das Fahrzeugantriebssystem 100 kann eine Vielfalt von verschiedenen Betriebsmodi verwenden, abhängig von den Betriebsbedingungen, denen das Fahrzeugantriebssystem ausgesetzt ist. Einige dieser Modi können ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor 110 in einem abgeschalteten Zustand (d. h. auf einen deaktivierten Zustand eingestellt) gehalten wird, in dem die Verbrennung von Kraftstoff an dem Verbrennungsmotor unterbrochen wird. Zum Beispiel kann der Elektromotor 120 unter ausgewählten Betriebsbedingungen das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 antreiben, wie durch den Pfeil 123 angedeutet, während der Verbrennungsmotor 110 deaktiviert ist. Hier kann der Verbrennungsmotor abgeschaltet werden, um zu ruhen während der der Elektromotor die Fahrzeugbewegung antreibt.
Bei anderen Betriebsbedingungen kann der Verbrennungsmotor 110 zu einem deaktivierten Zustand eingestellt werden (wie zuvor beschrieben), während der Elektromotor 120 betrieben werden kann, um die Energiespeichervorrichtung 150 aufzuladen. Zum Beispiel kann der Elektromotor 120 ein Raddrehmoment von dem Antriebsrad 130 empfangen, wie durch den Pfeil 123 angezeigt, wodurch der Elektromotor die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zum Speichern in der Energiespeichervorrichtung 150 umwandeln kann, wie durch den Pfeil 124 angezeigt. Dieser Betrieb kann als regeneratives Bremsen des Fahrzeugs bezeichnet werden. Demnach kann der Elektromotor 120 in einigen Ausführungsformen eine Generatorfunktion bereitstellen. Jedoch kann der Generator 160 in anderen Ausführungsformen stattdessen ein Raddrehmoment von dem Antriebsrad 130 empfangen, wodurch der Generator die kinetische Energie des Fahrzeugs zum Speichern in der Energiespeichervorrichtung 150 in elektrische Energie umwandeln kann, wie durch den Pfeil 162 angezeigt.
Bei noch anderen Betriebsbedingungen kann der Verbrennungsmotor 110 betrieben werden, indem Kraftstoff verbrannt wird, der von dem Kraftstoffsystem 142 erhalten wird, wie durch den Pfeil 142 angezeigt. Zum Beispiel kann der Verbrennungsmotor 110 betrieben werden, um das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 anzutreiben, wie durch den Pfeil 113 gezeigt, während der Elektromotor 120 deaktiviert ist. Bei anderen Betriebsbedingungen können sowohl jeweils der Verbrennungsmotor 110 als auch der Elektromotor 120 betrieben werden, um das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 anzutreiben, wie jeweils durch die Pfeile 113 und 123 angezeigt. Eine Konfiguration, bei der sowohl der Verbrennungsmotor als auch der Elektromotor selektiv das Fahrzeug antreiben können, kann als ein Fahrzeugantriebssystem vom Paralleltyp bezeichnet werden. Es wird vermerkt, dass der Elektromotor 120 in einigen Ausführungsformen das Fahrzeug über eine erste Reihe von Antriebsrädern antreiben kann und der Verbrennungsmotor 110 das Fahrzeug über eine zweite Reihe von Antriebsrädern antreiben kann.
In anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeugantriebssystem 100 als ein Fahrzeugantriebssystem vom Reihentyp konfiguriert sein, wodurch der Verbrennungsmotor die Antriebsräder nicht direkt antreibt. Vielmehr kann der Verbrennungsmotor 110 betrieben werden, um den Elektromotor 120 mit Energie zu versorgen, welcher wiederum über das Antriebsrad 130 das Fahrzeug antreiben kann, wie durch den Pfeil 123 angezeigt. Zum Beispiel kann der Verbrennungsmotor 110 bei ausgewählten Betriebsbedingungen den Generator 160 antreiben, welcher wiederum eines oder mehrere von dem Elektromotor 120, wie durch den Pfeil 115 angezeigt oder der Energiespeichervorrichtung 150, wie durch den Pfeil 162 angezeigt, mit elektrischer Energie versorgen kann. Als ein weiteres Beispiel kann der Verbrennungsmotor 110 betrieben werden, um den Elektromotor 120 anzutreiben, welcher wiederum eine Generatorfunktion bereitstellen kann, um die Verbrennungsmotorausgabe in elektrische Energie umzuwandeln, wobei die elektrische Energie zur späteren Verwendung durch den Elektromotor in der Energiespeichervorrichtung 150 gespeichert werden kann.
Das Kraftstoffsystem 140 kann einen oder mehrere Kraftstoffspeichertanks 144 zum Speichern von Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs einschließen. Zum Beispiel kann der Kraftstofftank 144 einen oder mehrere flüssige Kraftstoffe, einschließend unter anderem Benzin, Diesel und Alkoholkraftstoffe, speichern. In einigen Beispielen kann der Kraftstoff in dem Fahrzeug als eine Mischung von zwei oder mehreren unterschiedlichen Kraftstoffen gespeichert werden. Zum Beispiel kann der Kraftstofftank 144 konfiguriert sein, um ein Gemisch aus Benzin und Ethanol (z. B. E10, E85 usw.) oder ein Gemisch aus Benzin und Methanol (z. B. M10, M85 usw.) zu speichern, wobei diese Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische wie durch den Pfeil 142 angegeben an den Verbrennungsmotor 110 abgegeben werden können. Somit kann flüssiger Kraftstoff vom Kraftstofftank 144 dem Verbrennungsmotor 110 des in 1 gezeigten Motorfahrzeugs zugeführt werden. Weitere geeignete Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische können dem Verbrennungsmotor 110 zugeführt werden, wobei sie in dem Verbrennungsmotor verbrannt werden können, um eine Verbrennungsmotorausgabe zu erzeugen. Die Verbrennungsmotorausgabe kann verwendet werden, um das Fahrzeug anzutreiben, wie durch den Pfeil 113 angezeigt, oder um die Energiespeichervorrichtung 150 über den Elektromotor 120 oder den Generator 160 wiederaufzuladen.
In einigen Ausführungsformen kann die Energiespeichervorrichtung 150 konfiguriert sein, um elektrische Energie zu speichern, die anderen elektrischen Lasten zugeführt werden kann, die sich an Bord des Fahrzeugs befinden (nicht der Elektromotor), einschließend die Kabinenheizung und die Klimaanlage, das Anlassen des Verbrennungsmotors, die Scheinwerfer, Kabinenaudio- und Videosysteme usw. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Energiespeichervorrichtung 150 eine oder mehrere Batterien und/oder Kondensatoren enthalten.
Das Steuersystem 14 kann mit einem oder mehreren von dem Verbrennungsmotor 110, dem Elektromotor 120, dem Kraftstoffsystem 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und dem Generator 160 kommunizieren. Das Steuersystem 14 kann sensorische Rückkopplungsinformationen von einem oder mehreren von dem Verbrennungsmotor 110, dem Elektromotor 120, dem Kraftstoffsystem 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und dem Generator 160 empfangen. Ferner kann das Steuersystem 14 als Reaktion auf diese sensorische Rückkopplung Steuersignale zu einem oder mehreren von dem Verbrennungsmotor 110, dem Elektromotor 120, dem Kraftstoffsystem 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und dem Generator 160 senden. Das Steuersystem 14 kann eine Anzeige einer von einem Bediener angeforderten Ausgabe des Fahrzeugantriebssystems von einem Fahrzeugführer 190 empfangen. Zum Beispiel kann das Steuersystem 14 eine sensorische Rückkopplung von dem Pedalpositionssensor 194 empfangen, der mit dem Pedal 192 kommuniziert. Das Pedal 192 kann sich schematisch auf ein Bremspedal und/oder ein Gaspedal beziehen.
Die Energiespeichervorrichtung 150 kann periodisch elektrische Energie von einer Stromquelle 180 empfangen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet (z. B. nicht Teil des Fahrzeugs ist), wie durch den Pfeil 184 angezeigt. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Fahrzeugantriebssystem 100 als ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) konfiguriert sein, wodurch elektrische Energie der Energiespeichervorrichtung 150 über ein Übertragungskabel 182 für elektrische Energie von der Stromquelle 180 (z. B. einem Stromnetz) zugeführt werden kann. Bei einem Wiederaufladebetrieb einer Energiespeichervorrichtung 150 von der Stromquelle 180 kann das elektrische Übertragungskabel 182 die Energiespeichervorrichtung 150 und die Stromquelle 180 elektrisch koppeln. Während das Fahrzeugantriebssystem betrieben wird, um das Fahrzeug anzutreiben, kann das elektrische Übertragungskabel 182 zwischen der Stromquelle 180 und der Energiespeichervorrichtung 150 abgezogen werden. Das Steuersystem 14 kann die Menge an elektrischer Energie, die in der Energiespeichervorrichtung gespeichert ist, die als der Ladezustand (SOC) bezeichnet werden kann, identifizieren und/oder steuern.
In anderen Ausführungsformen kann das elektrische Übertragungskabel 182 entfallen, wobei elektrische Energie an der Energiespeichervorrichtung 150 drahtlos von der Stromquelle 180 empfangen werden kann. Zum Beispiel kann die Energiespeichervorrichtung 150 elektrische Energie von der Stromquelle 180 über eines oder mehrere von elektromagnetischer Induktion, Funkwellen und elektromagnetischer Resonanz empfangen. Demnach versteht es sich, dass ein beliebiger geeigneter Ansatz zum Wiederaufladen der Energiespeichervorrichtung 150 von einer Stromquelle verwendet werden kann, die nicht Teil des Fahrzeugs ist. Auf diese Art und Weise kann der Elektromotor 120 das Fahrzeug antreiben, indem eine andere Energiequelle verwendet wird als der Kraftstoff, der von dem Verbrennungsmotor 110 verwendet wird.
Weiterhin kann, wie nachstehend ausführlicher beschrieben, eine Partikelfilterheizung 73 außerdem elektrische Energie von der Stromquelle 180 empfangen. Die Partikelfilterheizung 73 kann elektrische Energie von der Stromquelle 180 über das elektrische Übertragungskabel 182 empfangen, wie durch Pfeil 186 gezeigt. In anderen Beispielen kann die Partikelfilterheizung 73 elektrische Energie von der Stromquelle 180 über ein anderes Übertragungskabel empfangen, oder es kann elektrische Energie drahtlos empfangen. In einem noch weiteren Beisiel kann die Partikelfilterheizung 73 elektrische Energie über eine Energiespeichervorrichtung 150 empfangen.
Das Kraftstoffsystem 140 kann periodisch Kraftstoff von einer Kraftstoffquelle aufnehmen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Fahrzeugantriebssystem 100 aufgetankt werden, indem Kraftstoff über eine Kraftstoffabgabevorrichtung 170 aufgenommen wird, wie durch den Pfeil 172 angezeigt. In einigen Ausführungsformen kann der Kraftstofftank 144 konfiguriert sein, um den Kraftstoff zu speichern, der von der Kraftstoffabgabevorrichtung 170 aufgenommen wurde, bis er dem Verbrennungsmotor 110 für eine Verbrennung zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann das Steuersystem 14 eine Anzeige des Füllstands des Kraftstoffs, der in dem Kraftstofftank 144 gespeichert ist, über einen Kraftstofffüllstandssensor empfangen. Der Füllstand des Kraftstoffs, der in dem Kraftstofftank 144 gespeichert ist (z. B. wie durch den Kraftstofffüllstandssensor identifiziert) kann dem Fahrzeugführer, zum Beispiel über einen Kraftstoffmesser oder eine Anzeige in einem Fahrzeugarmaturenbrett 196, kommuniziert werden.
Das Fahrzeugantriebssystem 100 kann außerdem einen Umgebungstemperatur-/Feuchtigkeitssensor 198 und einen Rollstabilitätssteuersensor, wie etwa (einen) Längs- und/oder Quer- und/oder Giergeschwindigkeitssensor(en) 199 beinhalten. Das Fahrzeugarmaturenbrett 196 kann Anzeigeleuchte(n) und/oder eine textbasierte Anzeige, auf der einem Bediener Nachrichten angezeigt werden, beinhalten. Das Fahrzeugarmaturenbrett 196 kann außerdem verschiedene Eingabeabschnitte zum Empfangen einer Bedienereingabe, wie etwa Knöpfe, Berührungsbildschirme, Spracheingabe/-erkennung usw. Das Fahrzeugarmaturenbrett 196 kann zum Beispiel einen Auftank-Knopf 197 beinhalten, der vom Bediener manuell betätigt oder gedrückt werden kann, um das Auftanken zu initiieren. Zum Beispiel kann, wie nachstehend ausführlicher beschrieben, als Reaktion darauf, dass der Fahrzeugführer, den Auftank-Knopf 197 betätigt, der Druck in einem Kraftstofftank im Fahrzeug gesenkt werden, so dass das Auftanken ausgeführt werden kann.
In einer alternativen Ausführungsform kann das Fahrzeugarmaturenbrett 196 Audionachrichten ohne Display an den Bediener kommunizieren. Weiterhin kann/können der/die Sensor(en) einen vertikalen Beschleunigungsmesser zur Anzeige der Straßenunebenheit beinhalten. Diese Vorrichtungen können mit dem Steuersystem 14 verbunden sein. In einem Beispiel kann das Steuersystem die Verbrennungsmotorleistung und/oder die Radbremsen einstellen, um die Fahrzeugstabilität als Reaktion auf den/die Sensor(en) 199 zu erhöhen.
2 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zylinder eines Mehrzylindermotors 110 in einem Verbrennungsmotorsystem 200 zeigt, welches in einem Antriebssystem eines Automobils, wie etwa im Antriebssystem 100 aus 1 enthalten sein kann. Der Verbrennungsmotor 110 kann zumindest teilweise durch das Steuersystem 14, das eine Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingabe von dem Fahrzeugführer 190 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal 192 und einen Pedalpositionssensor 194 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals. Eine Brennkammer 30 des Verbrennungsmotors 110 beinhaltet einen Zylinder, der durch Zylinderwände 32 ausgebildet ist, mit einem darin positionierten Kolben 36 beinhalten. Der Kolben 36 kann an eine Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, sodass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein intermediäres Getriebesystem an zumindest ein Antriebsrad (z. B. das Rad 130) des Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlasser über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Verbrennungsmotors 110 zu ermöglichen.
Die Brennkammer 30 kann Ansaugluft aus einem Ansaugkrümmer 44 über einen Ansaugkanal 42 aufnehmen und Verbrennungsgase über einen Abgaskanal (z. B. Abgasrohr) 48 ausstoßen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgaskanal 48 können über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 selektiv mit der Brennkammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Beispielen kann die Brennkammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile beinhalten.
In diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 durch Nockenbetätigung über das Nockenbetätigungssystem 51 bzw. 53 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils eine oder mehrere Nocken beinhalten und eines oder mehrere der folgenden Systeme verwenden: System zur Nockenprofilverstellung (cam profile switching – CPS), variablen Nockenansteuerung (variable cam timing – VCT), variablen Ventilansteuerung (variable valve timing – VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (variable valve lift – VVL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Position des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 kann durch die Ventilpositionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Beispielen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ ein über eine elektronische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über eine Nockenbetätigung, einschließlich CPS- und/oder VCT-Systemen, gesteuertes Auslassventil beinhalten.
Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 ist in der Darstellung direkt an die Brennkammer 30 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Pulsbreite eines Signals, das von der Steuerung 12 empfangen wird, direkt in diese einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 eine sogenannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer 30 bereit. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann zum Beispiel in der Seite der Brennkammer (wie gezeigt) oder in der Oberseite der Brennkammer montiert sein. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzung 69 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet. In einigen Beispielen kann die Brennkammer 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, die in dem Ansaugkrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die eine sogenannte Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in den Ansaugkanal stromaufwärts von der Brennkammer 30 bereitstellt.
Ein Zündfunke wird der Brennkammer 30 über eine Zündkerze 66 bereitgestellt. Das Zündsystem kann ferner eine Zündspule (nicht dargestellt) zum Erhöhen der Spannung, die der Zündkerze 66 zugeführt wird, umfassen. In anderen Beispielen, wie beispielsweise einem Diesel, kann die Zündkerze 66 weggelassen werden.
Der Ansaugkanal 42 kann eine Drossel 62 beinhalten, die eine Drosselklappe 64 aufweist. In diesem konkreten Beispiel kann die Position der Drosselklappe 64 durch die Steuerung 12 über ein Signal variiert werden, das einem Elektromotor oder einem Stellantrieb bereitgestellt wird, der in der Drossel 62 enthalten ist, wobei es sich um eine Konfiguration handelt, die üblicherweise als elektronische Drosselsteuerung (electronic throttle control – ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 62 dazu betrieben werden, die Ansaugluft zu variieren, die der Brennkammer 30 neben anderen Verbrennungsmotorzylindern bereitgestellt wird. Die Position der Drosselklappe 64 kann der Steuerung 12 durch ein Drosselpositionssignal bereitgestellt werden. Der Ansaugkanal 42 kann einen Luftmassenstromsensor 121 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Erfassen einer Luftmenge, die in den Verbrennungsmotor 110 eintritt, beinhalten.
Ein Abgassensor 126 ist laut Darstellung an den Abgaskanal 48 gekoppelt, stromaufwärts von sowohl einem Abgasrückführungssystem 240 als auch einer Emissionssteuervorrichtung 70 gemäß einer Richtung des Abgasstroms. Bei dem Sensor 126 kann es sich um einen beliebigen geeigneten Sensor zum Bereitstellen einer Anzeige des Luftkraftstoff-Verhältnisses des Abgases handeln, wie etwa eine lineare Lambdasonde oder UEGO-Sonde (Breitband- oder Weitbereichlambdasonde), eine Zweizustands-Lambdasonde oder EGO-Sonde, eine HEGO-Sonde (beheizte EGO-Sonde), einen NO_x-, HC- oder CO-Sensor. In einem Beispiel ist der stromaufwärtige Abgassensor 126 UEGO-konfiguriert, um eine Ausgabe, wie beispielsweise ein Spannungssignal, bereitzustellen, die zu der in dem Abgas enthaltenen Menge an Sauerstoff proportional ist. Die Steuerung 12 wandelt die Lambdasondenausgabe über eine Lambdasondenübertragungsfunktion in ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases um.
Ein System 240 zur Abgasrückführung (AGR) kann einen gewünschten Teil des Abgases über einen AGR-Kanal 152 aus dem Abgaskanal 48 in den Ansaugkrümmer 44 leiten. Das dem Ansaugkrümmer 44 bereitgestellte Ausmaß der AGR kann durch die Steuerung 12 über ein AGR-Ventil 244 variiert werden. Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System 240 auch dazu verwendet werden, die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Brennkammer zu regulieren, womit ein Verfahren zum Steuern des Zeitpunkts der Zündung während einiger Verbrennungsmodi bereitgestellt wird.
Die Emissionssteuervorrichtung 70 ist in der Darstellung entlang des Abgaskanals 48 stromabwärts vom dem Abgassensor 126 angeordnet. Bei der Vorrichtung 70 kann es sich um einen Dreiwegekatalysator (three way catalyst – TWC), eine NO_x-Falle, diverse andere Emissionssteuerungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus handeln. In einigen Beispielen kann die Emissionssteuervorrichtung 70 durch das Betreiben von mindestens einem Zylinder des Verbrennungsmotors innerhalb eines bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während des Betriebs des Verbrennungsmotors 10 regelmäßig zurückgesetzt werden.
Ein Partikelfilter 72 ist in der Darstellung entlang des Abgaskanals 48 stromabwärts von der Emissionssteuervorrichtung 70 angeordnet. Das durch die Emissionssteuervorrichtung 70 und den Partikelfilter 72 behandelte Abgas wird durch das Endrohr 86 an die Atmosphäre abgegeben. Der Partikelfilter 72 kann ein Dieselpartikelfilter oder ein Benzinpartikelfilter sein. Ein Substrat des Partikelfilters 72 kann aus Keramik, Silikon, Metall, Papier oder Kombinationen daraus hergestellt sein. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors 10 kann der Partikelfilter 72 Abgasfeinstaub (FS), wie etwa Asche und Ruß (z. B. aus unvollständig verbrannten Kohlenwasserstoffen) einfangen, um die Fahrzeugemissionen zu reduzieren. Das Ruß kann die Oberflächen des Partikelfilters verstopfen und dadurch einen Abgasrückdruck erzeugen. Der Abgasrückdruck kann die Verbrennungsmotorleistung negativ beeinflussen. Wenn der Partikelfilter 72 vollständig mit Ruß belastet wird (z. B. die Rußlast auf dem Partikelfilter überschreitet die Rußlastschwelle), kann der Rückdruck zu hoch für einen angemessenen Abgasausstoß sein. Die zum Ausstoßen des Abgases aus dem Verbrennungsmotor 10 eingesetzte Arbeit nimmt zu, um den vorstehend beschriebenen Rückdruck zu überwinden. Um einen hohen Rückdruck zu vermeiden, kann der Verbrennungsmotor 110 den Filter regelmäßig regenerieren, wie nachstehenden ausführlicher beschrieben.
Eine passive Regeneration kann erfolgen, wenn eine Verbrennungsmotorlast eine Schwellenlast überschreitet und somit zum Anstieg einer Abgastemperatur führt. Wenn die Abgastemperatur über eine Schwellentemperatur (z. B., 450°C) ansteigt, kann das Ruß auf dem Partikelfilter 72 verbrennen. Daher erfolgt eine passive Regeneration ohne Änderungen an Verbrennungsmotorbetrieben. Umgekehrt erfolgt eine aktive Regeneration bei laufendem Verbrennungsmotor über die Steuerung 12, die Signale für Änderungen an Verbrennungsmotorbetrieben ausgibt, um die Abgastemperaturen unabhängig von der Verbrennungsmotorlast zu erhöhen (z. B. späte Einspritzung, sekundäre Einspritzung, Drosseln, Abgasrückführung, Spätzündung und/oder eine Reduzierung des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses). Die Steuerung kann zum Beispiel Signale an eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung senden, um die Pulsbreite der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu erhöhen und das Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnis anzureichern (relativ zur Stöchiometrie). Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung Signale an einen mit der Ansaugdrossel gekoppelten elektromechanischen Aktor senden, um das Drosselventil in Richtung einer mehr geöffneten Position zu bewegen und dadurch den Luftstrom zum Verbrennungsmotor zu verstärken. In noch weiteren Ausführungsformen kann die Ventilansteuerung eingestellt werden (z. B. über Nockeneinstellungen), um die positive Ventilüberlappung zu verstärken.
Wie bereits beschrieben können kraftstoffbasierte Regenerationssysteme, wie etwa die vorstehend beschriebene passive und aktive Regeneration, die Kraftstoffeffizienz beeinträchtigen. Weiterhin, während die passive Regeneration auf eine relativ hohe Abgaswärme, die ohne intrusive Exkursionen erzeugt wird, zurückgreift und somit zu einem geringeren Kraftstoffnachteil führt, können passive Regenerationen in Abhängigkeit von der Konfiguration des Verbrennungsmotors (z. B. können Dieselmotoren kein Abgas mit ausreichend hohen Temperaturen erzeugen, um passive Regenerationen auszuführen) und dem Fahrzeugfahrtzyklus (z. B. kann seltener Fahrzeugbetrieb, wobei der Betrieb bei leichter Last erfolgt, eine angemessene passive Filterregeneration nicht unterstützen) selten erfolgen. Somit kann der Partikelfilter 72 an eine Partikelfilterheizung 73 gekoppelt sein. Die Partikelfilterheizung 73 kann zum Beispiel an einer Vorderseite des Partikelfilters 72 positioniert, in den Partikelfilter 72 eingebettet oder an einer anderen geeigneten Position sein. Die Partikelfilterheizung 73 kann aktiviert werden, um den Partikelfilter 72 während Bedingungen, bei denen der Verbrennungsmotor nicht läuft (z. B. wenn der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist und das Fahrzeug sich nicht bewegt) zu regenerieren.
Die Partikelfilterheizung 73 (hier auch als Heizung 73 bezeichnet) kann durch eine Heizungssteuerung 74 gesteuert werden. Die Heizungssteuerung 74 kann operativ (z. B. kommunikativ) mit der Fahrzeug-/Verbrennungsmotorsteuerung 12 gekoppelt sein und kann ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme beinhalten und kann mit computerlesbaren Daten, die von der Heizungssteuerung ausführbare nichtflüchtige Anweisungen repräsentieren, programmiert sein, um die Heizung 73 selektiv mit einer Stromquelle (z B. der Stromquelle 180 aus 1) zu koppeln, um die Heizung als Reaktion auf einen Befehl von der Steuerung 12 mit Energie zu versorgen/zu aktivieren, um zum Beispiel eine Partikelfilterregeneration zu initiieren. Weiterhin kann die Heizungssteuerung 74 Informationen von der Steuerung 12 empfangen, die verwendet werden können, um die elektrische Last der Heizung 73 zu steuern, wie nachstehend ausführlicher erklärt wird. Die Heizungssteuerung 74 kann zum Beispiel eine Partikelfilter-Solltemperatur als Reaktion auf von der Steuerung 12 empfangene Informationen (z. B. Ansaugluftmassenstrom, Feinstaublast, Abgastemperatur) bestimmen und die elektrische Last einstellen, um den Partikelfilter auf der Solltemperatur zu halten.
Das Abgassystem beinhaltet weiterhin eine Luftstromvorrichtung 76, wie etwa eine Pumpe, ein Lüfter oder eine andere Vorrichtung, die konfiguriert ist, um Luft durch den Partikelfilter 72 anzusaugen. In einem Beispiel kann die Vorrichtung 76, die als Reaktion auf einen Befehl von der Steuerung 12 aktiviert werden kann, positioniert werden, um Gas aus dem Abgassystem durch den Partikelfilter 72 und aus dem Endrohr zu saugen. In einigen Beispielen kann die Vorrichtung im Abgasrohr selbst positioniert sein (wie veranschaulicht), während in anderen Beispielen die Vorrichtung in einem mit dem Abgasrohr gekoppelten Bypass- oder Hilfskanal positioniert sein kann. Aufgrund des Einschlusses des Abgasrückführungs(AGR)-Systems 240, kann die Vorrichtung, wenn das AGR-Ventil 244 geöffnet ist, Luft aus dem Ansaugsystem, durch das AGR-System und zum Partikelfilter saugen. In anderen Beispielen kann die Vorrichtung im Ansaugsystem (z. B. im Ansaugkanal 42) positioniert sein, wobei die Vorrichtung konfiguriert sein kann, um Luft durch das System zu drücken. In noch weiteren Beispielen kann die Vorrichtung lösbar mit dem Fahrzeugsystem gekoppelt sein und kann von einem Bediener vor dem Ausführen einer Partikelfilterregeneration am Endrohr positioniert werden.
In einigen Beispielen kann eine elektrisch-unterstützte Ladevorrichtung in dem Verbrennungsmotorsystem gekoppelt sein. Die elektrisch-unterstützte Ladevorrichtung kann einen elektrisch-unterstützten Turbolader (z. B. eine im Abgassystem positionierte und mit einem im Ansaugsystem positionierten Verdichter über eine Welle gekoppelte Turbine mit einem elektrisch-angetriebenen Motor zum Rotieren der Welle unter bestimmten Bedingungen), einen elektrisch-unterstützten Verdichter oder eine andere geeignete Vorrichtung, die aktiviert werden kann, um Luft durch das Verbrennungsmotorsystem als Reaktion auf eine Anzeige zum Regenerieren des Partikelfilters zu pumpen. Die elektrisch-unterstützte Ladevorrichtung kann zum Beispiel aktiviert werden, um einen Verdichter im Ansaugsystem zu rotieren und somit Frischluft in das Ansaugsystem, um den Verbrennungsmotor und zum Abgassystem und Partikelfilter zu saugen.
Die Steuerung 12 ist in 2 als Mikrocomputer dargestellt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicher 106 (z. B. ein nichtflüchtiger Speicher) dargestellt ist, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Keep-Alive-Speicher 111 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale von an den Verbrennungsmotor 110 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung von eingeleitetem Luftmassenstrom (mass air flow – MAF) von dem Luftmassenstromsensor 121; der Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature – ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; eines stromaufwärtigen Filterparametersensors 75 (der eines oder mehrere von der Abgastemperatur, dem Druck und der Sauerstoffkonzentration messen kann); eines stromabwärtigen Filterparametersensors 77 (der eines oder mehrere von der Abgastemperatur, dem Druck und der Sauerstoffkonzentration messen kann); eines Verbrennungsmotorpositionssignals von einem Halleffektsensor 118 (oder einer anderen Art), der eine Position der Kurbelwelle 40 erfasst; der Drosselposition von einem Drosselpositionssensor 65; und eines Krümmerabsolutdruck(MAP)-Signals von dem Sensor 122. Ein Verbrennungsmotordrehzahlsignal kann durch die Steuerung 12 von dem Kurbelwellenpositionssensor 118 erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal stellt auch eine Anzeige des Vakuums oder Drucks in dem Ansaugkrümmer 44 bereit. Es ist anzumerken, dass verschiedene Kombinationen der vorstehenden Sensoren verwendet werden können, wie zum Beispiel ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des Verbrennungsmotorbetriebs kann das Motordrehmoment von der Ausgabe des MAP-Sensors 122 und der Motordrehzahl abgeleitet werden. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der detektierten Motordrehzahl eine Grundlage zum Schätzen der in den Zylinder eingeleiteten Ladung (einschließlich Luft) darstellen. In einem Beispiel kann der Kurbelwellenpositionssensor 118, der zudem als Motordrehzahlsensor verwendet werden kann, eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen je Umdrehung der Kurbelwelle produzieren.
Auf das Festwertspeichermedium 106 können computerlesbare Daten programmiert sein, die nichtflüchtige Anweisungen darstellen, die von dem Prozessor 102 zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie sonstiger Varianten ausgeführt werden können, die vorausgesetzt, aber nicht ausdrücklich aufgezählt werden.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und 2 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 und 2 ein, um den Verbrennungsmotorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung 12 gespeichert sind, einzustellen. In einem Beispiel kann die Steuerung 12 ein Signal empfangen, welches einen Ansaugmassenluftstrom vom MAF-Sensor 121 anzeigt. Während des Verbrennungsmotorbetriebs kann die Steuerung 12 eine Kraftstoffeinspritzmenge der Einspritzvorrichtung 69 als Reaktion auf den gemessenen Ansaugluftmassenstrom einstellen. Während eines Nicht-Verbrennungsmotorbetriebs, wenn der Partikelfilter 72 regeneriert wird, kann die Steuerung 12 Informationen, die einen vom MAF-Sensor 121 bestimmten Ansaugluftmassenstrom anzeigen, an die Heizungssteuerung 74 senden und die Heizungssteuerung 74 kann die elektrische Last der Heizung 73 als Reaktion auf den empfangenen Massenluftstrom einstellen. Weiterhin kann die Steuerung 12 ein Signal, das eine Abgastemperatur anzeigt (von dem stromaufwärtigen Sensor 75 und/oder dem stromabwärtigen Sensor 77) empfangen und eine Pumpen-/Lüftergeschwindigkeit der Luftstromvorrichtung 76 als Reaktion auf die gemessene Abgastemperatur einstellen.
Somit stellen die in 1 und 2 dargestellten Systeme einen Partikelfilter mit einem in das Filtersystem entweder in das Substrat oder am Einlass zum Filter integrierten Heizelement bereit. Das Heizelement beinhaltet eine Zugangsstelle, die konfiguriert sein kann, um an eine elektrische Leitung, die dazu dient, das Heizelement mit elektrischer Energie zu versorgen wenn das Fahrzeug geparkt ist, angeschlossen zu werden. Die Zugangsstelle kann sich am Filter oder anderswo am Fahrzeug befinden, mit einer dauerhaften elektrischen Verbindung zwischen dem Filter und der Stelle. Zusätzlich können in einigen Beispielen verschiedene Komponenten des Verbrennungsmotorsystems, wie etwa die Steuerung 12, ebenfalls mit der elektrischen Leitung verbindbar sein, um Energie an die hier erörterte Steuerung, die Sensoren und Aktoren während einer Partikelfilterregeneration zu liefern. Das System beinhaltet weiterhin eine Steuerung für das Heizelement und eine Abgasvorrichtung, die Luft aus dem Endrohr ziehen kann, um einen kontinuierlichen Luftstrom durch den Filter bereitzustellen währen der Filter regeneriert wird. Die Vorrichtung könnte entweder Teil des Abgassystems sein oder mit dem Abgassystem extern verbunden sein. Abgasluft, die das Endrohr oder die Abgasvorrichtung verlässt, kann direkt aus dem Endrohr abgelassen werden oder aus dem Gebäude geleitet werden. Eine E/A-Verbindung kann zwischen der Abgasvorrichtung, der Verbrennungsmotorsteuerung und der Heizelementsteuerung vorhanden sein, um Aktionen jedes Elements während der Offline-Filterregeneration zu koordinieren.
Die E/A-Verbindung kann der Verbrennungsmotorsteuerung befehlen, die Ansaugdrossel, das AGR-Ventil und, falls vorhanden, einen AGR-Kühler-Bypass zu öffnen, um einen Luftstrom durch den Verbrennungsmotorluftweg, der den Verbrennungsmotor selbst umgeht, zu ermöglichen. Frische Umgebungsluft würde durch die Abgasvorrichtung durch den Luftfilter gezogen werden, durch den MAF-Sensor gemessen werden und dann durch einen Verdichter (wenn der Verbrennungsmotor einen Turbolader beinhaltet) durch das AGR-System, an der Turbine vorbei (falls vorhanden) und durch das Abgassystem verlaufen und den Partikelfilter passieren.
Einige Verbrennungsmotorkonfigurationen beinhalten sowohl Hochdruck-AGR (HP-AGR), wobei der AGR-Durchlass zwischen dem Verbrennungsmotor und der Turbine auf der Abgasseite und zwischen dem Verdichter und dem Verbrennungsmotor auf der Ansaugseite gekoppelt ist, als auch Niederdruck-AGR (LP-AGR), wobei der AGR-Durchlass zwischen der Turbine und der Atmosphäre auf der Abgasseite und zwischen der Atmosphäre und dem Kompressor an der Ansaugseite gekoppelt ist. In solchen Beispielen würde das HP-AGR-Ventil geöffnet werden während dem LP-AGR-Ventil befohlen wird, zu schließen, um Kurzschlüsse der Luft zu verhindern. Alternativ könnte das LP-AGR-Ventil gesteuert werden, um einen gewissen Strom heißer Gase bereitzustellen, um die Luftaufheizanforderung zu reduzieren.
Die Heizungssteuerung kann die elektrische Last zum Heizelement steuern, um die Temperatur der Luft im Partikelfilter zu steuern, wobei die Temperatur durch vorhandene Temperatursensoren gemessen wird. Die elektrische Last kann auf Grundlage der Umgebungslufttemperatur und des Umgebungsluftdrucks, des vom MAF-Sensor gemessenen Luftstroms und durch die anfängliche Rußlast auf dem Filter (deren Wert in der Verbrennungsmotorsteuerung gespeichert sein kann) vorgesteuert werden. Das Heizelement kann den PF weiterhin aufheizen und die Abgasvorrichtung kann weiterhin Luft strömen bis der Druckabfall über den PF (normalisiert für Luftstrom) oder die normalisierte „Beschränkung” einen Sollwert erreicht oder der Betrieb durch den Bediener beendet wird (z. B. das Fahrzeug wird zur Kundenverwendung ausgesteckt). Alternativ könnte das Aufheizen für einen bestimmten Zeitraum als Reaktion auf Umgebungsbedingungen erfolgen. In noch einer weiteren Ausführungsform könnte das Aufheizen erfolgen bis im PF keine ausreichende Kohlenstoffverbrennung mehr vorhanden wäre, wie durch eine Temperaturerhöhung über den Filter angezeigt. Sobald die Heizdauerkriterien erfüllt sind, kann das Heizelement abgeschaltet werden. Nachdem die Systemtemperatur unter ein Sollniveau abfällt, würde die Abgasvorrichtung abschalten und die Verbrennungsmotoraktoren, die geändert wurden, würden zu ihrem normalen Zustand zurückkehren.
Die stromabwärtigen und stromabwärtigen Abgas-Lambdasonden und Temperatursensoren können verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Luft in der korrekten Richtung und unter den korrekten Bedingungen strömt. Wenn der O2-Messwert zu niedrig ist oder die stromabwärtige Temperatur zu hoch ist, würde der PF-Regenerationsvorgang angehalten werden und eine Benachrichtigung kann an einer Benutzerschnittstelle angezeigt werden. In einem weiteren Beispiel können die stromaufwärtige und die stromabwärtige Abgas-Lambdasonde verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Partikelfilterregeneration abgeschlossen ist. Wenn zum Beispiel die Ausgabe von der stromabwärtigen Lambdasonde innerhalb eines Schwellenbereichs der Ausgabe der stromaufwärtigen Lambdasonde liegt (z. B. wenn jeder Sensor die gleiche oder eine relativ gleiche Sauerstoffkonzentration misst), kann dies anzeigen, dass der Partikelfilter kein Ruß mehr verbrennt und folglich die Regeneration abgeschlossen ist.
3 ist ein Ablaufdiagramm auf höherer Ebene, das ein Verfahren 300 zum Bestimmen, ob eine Regenerationsroutine bei laufendem Verbrennungsmotor oder bei nicht laufendem Verbrennungsmotor ausgeführt werden soll, veranschaulicht. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der übrigen hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12) auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Verbrennungsmotorsystems empfangenen Signalen, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen Sensoren, ausgeführt werden. Die Steuerung kann Verbrennungsmotoraktoren des Verbrennungsmotorsystems einsetzen, um den Verbrennungsmotorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen. Weiterhin kann zumindest eines der hier beschriebenen Verfahren (z. B. das Verfahren 500 aus 5) teilweise durch eine Heizungssteuerung 74 auf Grundlage von im Speicher der Heizungssteuerung gespeicherten Anweisungen ausgeführt werden.
Bei 302 umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen. Die bestimmten Bedingungen können unter anderem den Fahrzeugbetriebszustand (z. B. ob sich ein Schlüssel oder ein anderer Zündstarter in einer Ein-Position befindet), den Verbrennungsmotorbetriebszustand (z. B. ob eine Verbrennung im Verbrennungsmotor erfolgt), den Fahrzeugfahrzustand (z. B. Getriebegang, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugantriebsmechanismus), die Partikelfilter-Rußlast und andere Bedingungen beinhalten.
Bei 304 bestimmt das Verfahren 300, ob der Verbrennungsmotor läuft. Der Verbrennungsmotor kann als laufend bestimmt werden, wenn in zumindest einigen der Zylinder eine Verbrennung erfolgt, wenn sich der Schlüssel oder andere Zündstarter in der Ein-Position befindet und/oder sich das Getriebe nicht in der Parkstellung befindet. Weiterhin, selbst wenn ein Verbrennungsmotor eine Verlangsamungs-Kraftstoffabschaltung durchläuft, wobei die Kraftstoffeinspritzung während eines Verlangsamungsereignisses oder während das Fahrzeug ausrollt eingestellt wird, kann der Verbrennungsmotor als laufend betrachtet werden, da der DFSO-Betrieb vorübergehend ist und keinen formalen Befehl und keine formale Anzeige zum Abschalten des Verbrennungsmotors beinhaltet. Ähnlich hierzu kann bei Leerlaufstoppfahrzeugen (auch als automatische Start-Stopp-Fahrzeuge bezeichnet), die konfiguriert sind, um abgeschaltet zu werden während das Fahrzeug vorübergehend gestoppt wird, der Verbrennungsmotor während eines Leerlaufstopps als laufend betrachtet werden, da verschiedene Aktionen seitens des Bedieners den Verbrennungsmotor automatisch neustarten und eine solche Aktion keinen formalen Befehl und keine formale Anzeige zum Abschalten des Verbrennungsmotors beinhaltet. Der Verbrennungsmotor kann als nicht laufend bestimmt werden, wenn in keinem der Zylinder eine Verbrennung erfolgt, wenn sich der Schlüssel oder Zündstarter in einer Aus-Position befindet, wenn sich das Getriebe in der Parkstellung befindet und/oder die Steuerung den Verbrennungsmotor abgeschaltet hat, um das Fahrzeug mit einem Elektromotor anstatt dem Verbrennungsmotor anzutreiben.
Wenn der Verbrennungsmotor als laufend bestimmt wird, geht das Verfahren 300 zu 306 über, um eine Regenerationsroutine bei eingeschaltetem Verbrennungsmotor auszuführen, die nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 ausführlicher erörtert wird. Kurz gesagt beinhaltet die Regenerationsroutine bei eingeschaltetem Verbrennungsmotor (auch als Regenerationsroutine bei laufendem Verbrennungsmotor bezeichnet) Bestimmen, ob der Partikelfilter regeneriert werden soll auf Grundlage der gemessenen oder geschätzten Rußlast auf dem Partikelfilter und ob der Filter regeneriert werden soll, Einstellen der Verbrennungsmotorbetriebsparameter, wie etwa die Kraftstoffeinspritzmenge und/oder der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die Ansaugdrosselposition, um die Regeneration auszuführen. Das Verfahren 300 kehrt dann zurück.
Wenn der Verbrennungsmotor nicht läuft, geht das Verfahren 300 zu 308 über, um eine Regenerationsroutine bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor auszuführen, die nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 ausführlicher beschrieben wird. Während der Regenerationsroutine bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor (auch als Regenerationsroutine bei nicht laufendem Verbrennungsmotor bezeichnet) wird eine Partikelfilterheizung aktiviert, um den Partikelfilter aufzuheizen anstatt auf die durch den Verbrennungsmotor erzeugte Abgaswärme zurückzugreifen. Um Luft anzusaugen, um die Verbrennung des Partikelfilters aufrechtzuerhalten kann eine Luftstromvorrichtung aktiviert werden und die Ansaugdrossel, das AGR-Ventil und/oder andere Verbrennungsmotorsystemventile können eingestellt werden, sodass die durch die Luftstromvorrichtung angesaugte Luft Ansaugluft aus dem Ansaugsystem ist. Das Verfahren 300 kehrt dann zurück.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren 400 zum Ausführen einer Regenerationsroutine bei eingeschaltetem Verbrennungsmotor veranschaulicht. Das Verfahren 400 kann als Teil des vorstehend beschriebenen Verfahrens 300 ausgeführt werden, zum Beispiel als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Verbrennungsmotor läuft, oder das Verfahren 400 kann unabhängig vom Verfahren 300 ausgeführt werden. Bei 402 schließt das Verfahren 400 das Bestimmen von Betriebsparametern ein. Die bestimmten Betriebsparameter können die Partikelfilterlast, die Verbrennungsmotorgeschwindigkeit, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Fahrzeuglast, die Verbrennungsmotorventilpositionen, die Kraftstoffeinspritzmenge und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und andere Bedingungen beinhalten. Bei 404 bestimmt das Verfahren 400, ob die Partikelfilterregeneration angezeigt ist. Die Partikelfilterregeneration kann als Reaktion darauf, dass die Last auf dem Partikelfilter eine Schwellenlast überschreitet angezeigt sein. Die Last kann von einem oder mehreren Sensoren, wie etwa einem oder mehreren im Abgassystem positionierten Rußsensoren, gemessen werden. In anderen Beispielen kann die Last auf Grundlage eines Druckabfalls über dem Partikelfilter, eines Zeitraums seit eine vorhergehenden Regeneration ausgeführt wurde, von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen über den Betrieb des Verbrennungsmotors seit die vorhergehende Regeneration ausgeführt wurde und/oder anderer Parameter geschätzt werden. Weiterhin kann in einigen Beispielen, wenn bestimmt wird, dass es wahrscheinlich ist, dass der Verbrennungsmotor innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums abgeschaltet wird (z. B. wenn das Fahrzeug in die Parkstellung geschaltet wurde, das Fahrzeug einen vorbestimmten Zielort erreicht hat, usw.), selbst wenn die Rußlast über der Schwelle ist, die Regeneration verzögert werden bis die Regenerationsroutine bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor ausgeführt werden kann.
Wenn bestimmt wird, dass die Regeneration nicht angezeigt ist, geht das Verfahren 400 zu 406 über, um die aktuellen Betriebsparameter zu erhalten. Die aktuellen Betriebsparameter können das Bereitstellen von Kraftstoff und Ansaugluft an den Verbrennungsmotor in Mengen, um das vom Bediener angeforderte Drehmoment zu erfüllen, beinhalten. Demnach kann das Erhalten der aktuellen Betriebsparameter das Einstellen der Kraftstoffeinspritzparameter, wie etwa der Kraftstoffeinspritzmenge und/oder des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, auf Grundlage des vom Bediener angeforderten Drehmoments und des MAF beinhalten, wie in 408 angezeigt. Der Bediener kann zum Beispiel ein Signal senden, um das Fahrzeug mit einer gewünschten Geschwindigkeit zu betreiben durch Betätigung des Gaspedals und die Steuerung kann die Pedalposition in eine Drehmomentanforderung umwandeln und eine Kraftstoffmenge einspritzen, um die Drehmomentanforderung zu erfüllen. Weiterhin kann die Kraftstoffmenge, die in den Verbrennungsmotor eingespritzt wird, weiterhin gemäß dem Ansaugluftmassenstrom, der durch einen MAF-Sensor, wie etwa den Sensor 121, gemessen werden kann, bestimmt werden, um zum Beispiel sicherzustellen, dass ein Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis erreicht wird. Kraftstoffeinspritzmengen können weiterhin auf Grundlage des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wie durch eine Abgas-Lambdasonde, wie etwa den Sensor 126, bestimmt, bestimmt werden Das Erhalten der aktuellen Betriebsparameter kann das Einstellen der Ansaugdrosselposition (z. B. die Ansaugdrossel 62 aus 2) auf Grundlage der Kraftstoffeinspritzmenge, des vom Bediener angeforderten Drehmoments und/oder dem MAF beinhalten, wie bei 410 gezeigt. In einigen Beispielen kann die Ansaugdrosselposition als Reaktion auf die vom Bediener eingegebenen Gaspedalposition anstatt auf die Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt werden, und der Kraftstoff kann in einer Menge, um das befohlene Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erfüllen, eingespritzt werden. Das Verfahren 400 kehrt dann zurück.
Wenn bei 404 bestimmt wird, dass die Partikelfilterregeneration angezeigt ist, geht das Verfahren 400 zu 412 über, um die Partikelfiltertemperatur zu erhöhen, um die Regeneration auszuführen. Das Erhöhen der Partikelfiltertemperatur kann das Einstellen einer Position der Ansaugdrossel beinhalten, wie bei 414 gezeigt. Die Ansaugdrossel kann zum Beispiel in eine eher geschlossene Position gebracht werden, was die Temperatur der Ansaugluft erhöhen kann und damit des Abgases, das dem Partikelfilter bereitgestellt wird. Weiterhin kann das Erhöhen der Partikelfiltertemperatur das Einstellen der Kraftstoffeinspritzmengen und/oder des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts beinhalten, wie bei 416 gezeigt. Zum Beispiel kann zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt werden, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt (oder in einigen Beispielen der Zündzeitpunkt) kann verzögert werden und/oder ein Nacheinspritzereignis, bei dem zusätzlicher Kraftstoff nach der Hauptkraftstoffeinspritzung eingespritzt wird kann ausgeführt werden, um fettes Abgas zu erzeugen, was über Katalysatoren im Abgas verbrannt werden kann, um den Partikelfilter aufzuheizen. Zusätzlich beinhaltet das Erhöhen der Partikelfiltertemperatur das Bereitstellen von Abgas an den Partikelfilter, wie in 418 gezeigt. Auf diese weiße wird heißes und/oder fettes Abgas an den Partikelfilter bereitgestellt, was zur Verbrennung der/des im Filter gespeicherten Partikel/Rußes führt.
Bei 420 bestimmt das Verfahren 400, ob die Partikelfilterregeneration abgeschlossen ist. Die Regeneration kann als abgeschlossen bestimmt werden, sobald die Regeneration für einen bestimmten Zeitraum ausgeführt wurde. In anderen Beispielen kann die Regeneration als abgeschlossen bestimmt werden, sobald der Druckabfall über den Partikelfilter unter eine Schwelle fällt, oder eine andere geeignete Bestimmung dass das Ruß auf dem Filter abgebrannt wurde. Wenn die Regeneration nicht abgeschlossen ist geht das Verfahren bei 412 dazu über, die erhöhte Partikelfiltertemperatur zu erhalten. Wenn die Partikelfilterregeneration abgeschlossen ist, geht das Verfahren 400 zu 422 über, um frühere Betriebsparameter (vor der Regeneration) wieder aufzunehmen, einschließlich Öffnen des Ansaugdrosselventils, Vorverlagern des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts zurück zum Standard- oder vorherigen Zeitpunkt und Erhalten des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei oder über der Stöchiometrie. Das Verfahren 400 kehrt dann zurück.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren 500 zum Ausführen einer Partikelfilterregeneration bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor veranschaulicht. Das Verfahren 500 kann als Teil des Verfahrens 300 ausgeführt werden, zum Beispiel als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Verbrennungsmotor nicht läuft, oder das Verfahren 500 kann unabhängig vom Verfahren 300 ausgeführt werden. Bei 502 bestimmt das Verfahren 500 Betriebsparameter. Die bei 502 bestimmten Betriebsparameter können den Fahrzeugzustand (z. B. Getriebegang, Geschwindigkeit), den Partikelfilterzustand (z. B. eine Partikelfilterlast, die Zeit seit einer vorhergehenden Regeneration, usw.) und andere Parameter beinhalten. Bei 504 bestimmt das Verfahren 500, ob das Fahrzeug geparkt ist. Ein geparktes Fahrzeug kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit von Null, dass der Getriebegang in der Park- oder Neutralstellung ist und (wie im Verfahren 300 bestimmt) dass der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, beinhalten.
Wenn das Fahrzeug nicht geparkt ist, zum Beispiel wenn sich das Fahrzeug im Fahrmodus befindet, sich bewegt und/oder sich auf einer Straße befindet (wie zum Beispiel aus GPS-Daten bestimmt), geht das Verfahren 500 zu 506 über, um anzuzeigen, dass keine Partikelfilterregeneration ausgeführt werden soll, da das Fahrzeug vom Elektromotor angetrieben wird. Demnach ist der Verbrennungsmotor nicht eingeschaltet und eine Regeneration bei eingeschaltetem Verbrennungsmotor kann nicht ausgeführt werden, aber da sich das Fahrzeug bewegt (und somit keine Leistung von einer entfernten Stromquelle empfängt) kann das Fahrzeug die Partikelfilterregeneration bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor nicht ausführen. Das Verfahren 500 kehrt dann zurück.
Wenn das Fahrzeug geparkt ist, geht das Verfahren 500 zu 508 über, um zu bestimmen, ob die Bedingungen für die Regeneration des Partikelfilters erfüllt wurden. Die Bedingungen für die Regeneration des Filters können in einem Beispiel beinhalten, dass der Filter eine Rußlast über der Schwellenlast aufweist. Die Schwellenlast zum Ausführen einer Partikelfilterregeneration wenn der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist kann niedriger sein als die Schwellenlast zum Ausführen einer Partikelfilterregeneration wenn der Verbrennungsmotor eingeschaltet ist. Auf diese Weise können Partikelfilterregenerationen bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor häufiger ausgeführt werden als Partikelfilterregenerationen bei eingeschaltetem Verbrennungsmotor und somit die Rußlast auf dem Partikelfilter reduziert werden ohne Kraftstoff- und Emissionsnachteile zu erleiden. In einem weiteren Beispiel können die Bedingungen für das Regenerieren des Filters nahezu alle Bedingungen bei denen der Verbrennungsmotor ausgeschaltet und das Fahrzeug in Parkstellung ist beinhalten, unabhängig davon, wie viel Ruß auf dem Filter gespeichert ist. Die Bedingungen für das Regenerieren des Filters beinhalten weiterhin, dass die Partikelfilterheizung (z. B. die Heizung 73) mit einer Strom gekoppelt sind. Die Heizung kann zum Beispiel in eine Haushaltssteckdose oder ein anderes Stromnetz oder eine andere Stromquelle eingesteckt sein.
Wenn die Bedingungen zum Regenerieren des Partikelfilters nicht erfüllt sind, kehrt das Verfahren 500 zurück. Wenn die Bedingungen erfüllt sind, geht das Verfahren 500 zu 510 über, um eines oder mehrere Ansaugsystem- und/oder Verbrennungsmotorsystemventile einzustellen, um die Ansaugluft um den Verbrennungsmotor und das Abgassystem (und damit den Partikelfilter) umzuleiten. Die Ventile, die eingestellt werden können, beinhalten die Ansaugdrossel, welche geöffnet werden kann, um es Frischluft, die den Filter passiert, zu ermöglichen, in das Ansaugsystem gezogen zu werden. Zusätzlich können eines oder mehrere AGR-Systemventile geöffnet werden, wie etwa das AGR-Ventil 244 aus 2. Durch Öffnen des AGR-Ventils kann die Frischluft im Ansaugsystem zum Abgassystem geleitet werden ohne den Verbrennungsmotor zu passieren. Wenn das AGR-System einen AGR-Kühler mit einem Bypass beinhaltet, kann das Bypass-Ventil geöffnet werden, sodass die Frischluft nicht den Kühler passieren muss. Weiterhin können wenn möglich die Zylinder-Einlassventile und/oder -Auslassventile des Verbrennungsmotors geschlossen werden, um das Strömen von Frischluft durch den Verbrennungsmotor zu verhindern.
Bei 512 beinhaltet das Verfahren 500 das Aktivieren einer Luftstromvorrichtung, wie etwa der Vorrichtung 76 aus 2. Die Luftstromvorrichtung kann eine Pumpe oder ein Lüfter sein, die Luft/Gas aus dem Abgassystem durch den Partikelfilter und aus dem Endrohr heraus ziehen oder drücken können. Bei 514 aktiviert das Verfahren 500 die Partikelfilterheizung (z. B. die Heizung 73). In einem Beispiel kann die Heizung automatisch aktiviert werden, wenn sie in die Stromquelle eingesteckt wird. In anderen Beispielen können die Heizungssteuerung und/oder die Verbrennungsmotorsteuerung die Heizung durch Einschalten eines Stromschalters oder eine andere Aktion, um zu ermöglichen, dass die Spannung von der Stromversorgung an der Heizung angelegt wird, aktivieren.
Somit kann durch Aktivieren der Luftstromvorrichtung und Öffnen der Drossel und des AGR-Ventils die Vorrichtung Frischluft durch das Ansaugsystem und das AGR-System zum Abgassystem und damit zum Partikelfilter ansaugen. Diese Frischluft kann die Verbrennung der Rußpartikel auf dem Filter, die durch die durch die Heizung erzeugte hohe Temperatur des Partikel Filters initiiert wird, aufrechterhalten.
Bei 516 stellt das Verfahren 500 die elektrische Last der Heizung und/oder den Partikelfilterluftstrom ein, um die Regeneration bei einer Solltemperatur und/oder Rußbrennrate zu halten. Die elektrische Last kann zum Beispiel anfänglich relativ hoch sein, um den Filter auf eine Solltemperatur zu bringen, die die Regeneration initiiert (z. B. 500°C). Sobald jedoch die Regeneration beginnt, kann die Wärme aus der Verbrennung der Rußpartikel dabei helfen, den Partikelfilter auf der Solltemperatur zu halten und demnach kann die elektrische Last der Heizung reduziert werden. Die elektrische Last kann durch die Heizungssteuerung eingestellt werden, zum Beispiel durch Einstellen der Schalthäufigkeit des Stromschalters oder andere geeignete Mechanismen. Der Luftstrom kann eingestellt werden, um die Rate der Rußverbrennung zu steuern und/oder die Partikelfilterheizung auf einer gewünschten Temperatur zu halten. In einem Beispiel kann die elektrische Last der Heizung bei einer konstanten Last gehalten werden, und die Steuerung der Temperatur und Rußverbrennungsrate im Partikelfilter kann durch Einstellen der Luftstrommasse und/oder -rate durch den Partikelfilter bereitgestellt werden. In einem weiteren Beispiel kann die Luftstrommasse und/oder -rate durch den Partikelfilter bei einer konstanten Masse und/oder Rate gehalten werden, und die Steuerung der Temperatur und Rußverbrennungsrate im Partikelfilter kann durch Einstellen der elektrischen Last der Heizung bereitgestellt werden. In einem noch weiteren Beispiel können sowohl die elektrische Last der Heizung als auch die Luftstrommasse und/oder -rate durch den Partikelfilter eingestellt werden, um die gewünschte Partikeltemperatur und Rußverbrennungsrate zu erhalten.
Weiterhin kann in einigen Beispielen das Einstellen der elektrischen Last der Heizung auf einem oder mehreren gemessenen Parameter des Partikelfilters und des dem Partikelfilter bereitgestellten Frischluftstroms basiert sein. Wie vorstehend beschrieben ermöglicht die Aktivierung der Luftstromvorrichtung und das Öffnen der Drossel und des AGR-Ventils, dass Ansaugluft an das Abgassystem bereitgestellt wird, um die Verbrennung aufrecht zu erhalten. Dabei strömt die Frischluft im Ansaugsystem an verschiedenen Sensoren vorbei, einschließlich unter anderem des Massenluftstromsensors (MAF-Sensor 121) und zusätzlichen Abgassensoren, wie etwa Temperatur- oder Drucksensoren, Rußsensoren, usw. Die Ausgabe von den Sensoren kann verwendet werden, um die Temperatur des Partikelfilters, den Druckabfall über den Filter, die Rußverbrennungsrate und die Solltemperatur des Filters unter anderen Parametern zu bestimmen.
Dementsprechend kann das Einstellen der elektrischen Last der Heizung und/oder des PF-Luftstroms das Bestimmen einer PF-Solltemperatur auf Grundlage des Massenluftstroms, von Abgas-/Frischluftbedingungen und der Partikelfilterlast beinhalten, wie bei 518 gezeigt. Die PF-Last kann zum Beispiel der Steuerung bei Einsetzen der Regeneration bekannt sein und der Massenluftstrom kann vom MAF-Sensor zu Beginn der Regeneration gemessen werden (z. B. sobald die Luftstromvorrichtung aktiviert ist und die Ansaugdrossel und das AGR-Ventil geöffnet sind). Die Abgas-/Frischluftbedingungen können den Umgebungsdruck und die Umgebungstemperatur (wie durch die Umgebungstemperatur- und Drucksensoren oder durch Informationen von einem Remote-Dienst, wie etwa einer GPS-Einheit ermittelt) und/oder die Abgastemperatur und den Abgasdruck, wie von den Abgassensoren gemessen, beinhalten. In einem Beispiel können der Massenluftstrom und der Umgebungs- oder Abgasdruck verwendet werden, um die Luftmasse im Partikelfilter und damit die Sauerstoffmenge des Partikelfilters zu berechnen. Die Solltemperatur des Partikelfilters kann in einem Beispiel in einer Lookup-Tabelle in Abhängigkeit von der Rußlast und der Luftmasse gespeichert werden, oder die Steuerung kann eine logische Bestimmung (z. B. in Bezug auf die Solltemperatur) auf Grundlage von logischen Regeln, die abhängig von dem Massenluftstrom/der Luftmasse und der Rußlast sind. Weiterhin kann die Solltemperatur auf Grundlage der Umgebungstemperatur modifiziert werden, z. B. wenn die Umgebungstemperatur hoch ist kann die Solltemperatur reduziert werden.
Das Einstellen der elektrischen Last kann weiterhin das Messen der PF-Temperatur, wie bei 520 gezeigt, beinhalten und die elektrische Last kann dann auf Grundlage der PF-Solltemperatur und der gemessenen PF-Temperatur eingestellt werden, wie bei 522 gezeigt. Zum Beispiel kann die Last erhöht werden, wenn die gemessene Temperatur niedriger als die Solltemperatur ist oder die Last kann verringert werden, wenn die gemessene Temperatur höher als die Solltemperatur ist.
In einigen Beispielen kann der Partikelfilter zusätzlich oder alternativ eingestellt werden, um bei der Steuerung der PF-Temperatur und der Rußverbrennungsrate zu helfen. Die PF-Luftstromeinstellung kann das Einstellen einer Geschwindigkeit der Luftstromvorrichtung (z. B der Pumpengeschwindigkeit), das Einstellen der AGR-Ventilposition und/oder das Einstellen der Ansaugdrosselposition beinhalten. In Verbrennungsmotorsystemen, die eine Abgasdrossel beinhalten kann die Abgasdrosselposition eingestellt werden, um den PF-Luftstrom einzustellen. Ähnlich wie bei der vorstehend beschriebenen Einstellung der elektrischen Last kann die PF-Luftstromeinstellung auf Grundlage der Differenz zwischen der PF-Solltemperatur und der gemessenen PF-Temperatur vorgenommen werden, sodass der Luftstrom erhöht werden kann, wenn die gemessene Temperatur niedriger als die Solltemperatur ist oder der Luftstrom verringert werden kann, wenn die gemessene Temperatur größer als die Solltemperatur ist. Auf diese Weise kann die Temperatur des PF gesteuert werden, sodass sie innerhalb eines Sollbereichs von Temperaturen liegt, der von der anfänglichen Rußlast, dem anfänglichen Massenluftstrom und dem anfänglichen Luftdruck abhängig ist.
Bei 524 bestimmt das Verfahren 500, ob die Partikelfilterregeneration abgeschlossen ist. Die PF-Regeneration kann als abgeschlossen bestimmt werden, wenn die Solltemperatur für einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten wurde. In einem weiteren Beispielen kann die PF Regeneration als abgeschlossen bestimmt werden, wenn der Druckabfall über den Filter ein Schwellenniveau erreicht, das anzeigt das wenig oder kein Ruß auf dem Filter übrig ist. In einem noch weiteren Beispiel kann die PF-Regeneration als abgeschlossen bestimmt werden, wenn die Temperatur stromabwärts vom Filter unter eine Schwelle fällt (z. B. die stromaufwärtige Abgastemperatur) und anzeigt, dass die Rußverbrennung abgeschlossen ist. In einem noch weiteren Beispiel kann die PF-Regeneration als abgeschlossen bestimmt werden, wenn die Sauerstoffkonzentration stromabwärts vom Partikelfilter gleich der Sauerstoffkonzentration stromaufwärts vom Partikelfilter ist. In einigen Beispielen können mehr als ein vorstehend beschriebener Parameter bewertet werden, um zu bestimmen, ob die PF-Regeneration abgeschlossen ist, z. B. kann die PF-Regeneration als abgeschlossen angezeigt werden, wenn sowohl der Druckabfall über den Filter gering ist als auch die stromabwärtige Temperatur oder Sauerstoffkonzentration gleich der jeweils entsprechenden stromaufwärtigen Temperatur oder Sauerstoffkonzentration ist. Wenn die PF-Regeneration nicht abgeschlossen ist, kehrt das Verfahren 500 zu 510 zurück und fährt mit dem Aktivieren der Heizung, Betreiben der Luftstromvorrichtung, Offenhalten der Ansaugsystemventile und Einstellen der elektrischen Last der Heizung fort.
Wenn die Regeneration abgeschlossen ist geht das Verfahren 500 zu 526 über, um die PF-Heizung zu deaktivieren. Der Filter beginnt abzukühlen; die Luftstromvorrichtung kann jedoch für eine Dauer aktiviert bleiben, wobei die Ansaugsystemventile geöffnet sind, um weiterhin Frischluft durch den Filter bereitzustellen. Dies ermöglicht es dem Filter, auf eine ausreichende Temperatur abzukühlen, sodass es zu keiner Beeinträchtigung des Filters kommt. Sobald der Filter abgekühlt ist, wird die Luftstromvorrichtung deaktiviert und die Ventile werden in ihre Standardpositionen zurückgebracht. Das Verfahren 500 kehrt dann zurück.
Somit regeneriert das Verfahren 500 einen Partikelfilter während einer Bedingung bei der dem der Verbrennungsmotor ausgeschaltet und das Fahrzeug geparkt ist durch Aktivieren einer Heizung des Partikelfilters und Bereitstellen von Frischluft an den Filter aus dem Ansaugsystem Die Sensoren im Fahrzeug können eingesetzt werden, um die PF-Regenerationsbedingungen zu überwachen, um sicherzustellen, dass der Filter auf einer Solltemperatur gehalten wird, was die Wahrscheinlichkeit, dass ein Übertemperaturereignisses eintreten kann, reduziert. Zum Beispiel kann, wie vorstehend erklärt, die Luftmasse im Partikelfilter während der Regeneration durch den Ansaugluftmassenstrom, wie vom MAF-Sensor gemessen, zum Beispiel zusammen mit dem Umgebungs- oder Abgasdruck bestimmt werden. Die Luftmasse im Filter und die anfängliche Rußlast können dann verwendet werden, um eine Solltemperatur zu bestimmen, auf die der Filter gesteuert wird.
In einigen Beispielen können noch weitere Sensoren des Verbrennungsmotorsystems verwendet werden, um die Regeneration zu überwachen. In einem Beispiel kann die Ausgabe der Lambdasonde(n) abgetastet und analysiert werden, um die Richtung des Luftstroms durch das Abgassystem während der Regeneration zu bestimmen. Wenn zum Beispiel die Luft in die richtige Richtung strömt (z. B. vom Ansaugsystem zum Filter), gibt der zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Filter positionierte Abgassensor (auch als der stromaufwärtige Sensor bezeichnet) ein Signal aus, das eine hohe Sauerstoffkonzentration anzeigt, während ein Abgassensor stromabwärts vom Filter ein Signal ausgibt, das einen geringeren Sauerstoffkonzentration aufgrund der Verbrennung von Sauerstoff im Filter anzeigt. Wenn die Ergebnisse umgekehrt sind (z. B. der stromaufwärtige Sensor erkennt eine niedrige Sauerstoffkonzentration), kann dies eine Beeinträchtigung des Systems anzeigen (z. B. beeinträchtigte Pumpe, Einlassventile öffnen nicht, usw.), und die Regenration wird ab diesem Zeitpunkt beendet und eine Benachrichtigung wird an den Bediener ausgegeben.
Der technische Effekt des Ausführens einer Partikelfilterregeneration bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor ist ein reduzierter Kraftstoffverbrauch und verbesserte Emissionen. Dies liegt daran, dass die Regeneration ausgeführt wird, wenn der Verbrennungsmotor nicht läuft und somit während der Regeneration kein Kraftstoff vom Verbrennungsmotor verbraucht wird. Weiterhin kann indem keine Regenrationen während Bedingungen bei denen der Verbrennungsmotor läuft ausgeführt werden (oder Regenrationen nur während des Betriebs des Verbrennungsmotors ausgeführt werden, wenn der Abgasrückdruck einen oberen Schwellenwert erreicht und nicht erwartet wird, dass der Verbrennungsmotor bald abgeschaltet wird) die in der Regel während der Regeneration beobachtete Beeinträchtigung der NOx-Reduktion vermieden werden.
Der hier beschriebene Ansatz kann besonders geeignet für eine Flotte von Fahrzeugen sein, die in einer kontrollierteren und regulierteren Umgebung als individuelle Standard-Automobile betrieben werden. Die Flotte kann zum Beispiel jede Nach im selben Gebäude geparkt sein, und jedes Fahrzeug der Flotte kann einen Partikelfilter wie hier beschrieben aufweisen, der zum Ausführen einer Regeneration eingesteckt werden kann. Sobald das Fahrzeug geparkt wurde, kann der Bediener jedes Fahrzeug der Flotte einstecken und eine Regeneration nach jedem Betriebstag der Fahrzeuge ausführen. Dadurch kann eine ausreichende Regeneration ausgeführt werden und der Abgasrückdruck kann insgesamt verringert werden, wodurch die Kraftstoffeffizienz weiter verbessert wird. Zusätzlich, da die Regenrationen in einem Gebäude ausgeführt werden könne, wo das heiße Abgas auf kontrollierte Weise abgeleitet werden kann, kann ein Komponenten- oder Personenschaden, der sich aus der Exposition gegenüber heißem Abgas ergeben kann (wozu es während einer Standard-PF-Regeneration bei eingeschaltetem Verbrennungsmotor kommen kann) vermieden werden.
Ein Beispiel für ein Verfahren beinhaltet, während einer Nicht-Verbrennungsmotor-Betriebsbedingung, das Regenerieren eines Partikelfilters, der in einem Abgassystem stromabwärts von einem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, durch Aktivieren einer elektrischen Heizung des Partikelfilters und Leiten von Ansaugluft durch den Partikelfilter, wobei die Ansaugluft den Verbrennungsmotor umgeht; und Einstellen einer elektrischen Last der elektrischen Heizung als Reaktion auf eines oder mehrere von der Abgastemperatur und dem Ansaugluftstrom. In einem ersten Beispiel des Verfahrens umfasst die Nicht-Verbrennungsmotor-Betriebsbedingung, dass der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist und ein Fahrzeug, in dem der Verbrennungsmotor installiert ist, sich nicht bewegt. In einem zweiten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste Beispiel beinhaltet, umfasst das Aktivieren der elektrischen Heizung das Bereitstellen von Strom an die elektrische Heizung von einer Spannungsquelle, die extern vom Fahrzeug positioniert ist. In einem dritten Beispiel des Verfahrens, das optional eins oder beide von dem ersten Beispiel und dem zweiten Beispiel beinhaltet, umfasst das Leiten von Ansaugluft durch den Partikelfilter das Öffnen eines oder mehrerer Ansaugluftstromventile eines Ansaugsystems, das mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, und das Aktivieren einer Luftstromvorrichtung, die im Abgassystem oder in einem mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten Ansaugsystem positioniert ist. In einem vierten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis dritten Beispiel beinhaltet, umfasst das Öffnen des einen oder der mehreren Ansaugluftstromventile des Ansaugsystems das Öffnen von einem oder mehreren von einem Ansaugdrosselventil, einem Abgasrückführungs(AGR)-Ventil und einem AGR-Kühler-Bypass-Ventil. In einem fünften Beispiel, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis vierten Beispiel beinhaltet, führt das Öffnen des einen oder der mehreren Ansaugluftstromventile und das Aktivieren der Luftstromvorrichtung dazu, dass Ansaugluft am Ansaugmassenstromsensor vorbei strömt, und wobei das Einstellen der elektrischen Last der elektrischen Heizung als Reaktion auf eines oder mehrere von der Abgastemperatur und dem Ansaugluftstrom umfasst: das Bestimmen einer Partikelfilter-Solltemperatur auf Grundlage einer Ausgabe vom Ansaugmassenstromsensor und weiterhin auf Grundlage von einem oder mehreren von der Partikelfilterlast, einer Umgebungslufttemperatur und einem Umgebungsluftdruck; und das Einstellen der elektrischen Last der elektrischen Heizung auf Grundlage der Partikelfilter-Solltemperatur und der Abgastemperatur. In einem sechsten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis fünften Beispiel beinhaltet, umfasst das Verfahren weiterhin das Einstellen einer Luftstrommenge durch den Partikelfilter auf Grundlage der Partikelfilter-Solltemperatur und der Abgastemperatur.
Ein Beispiel eines Systems beinhaltet einen Partikelfilter, der konfiguriert ist, um in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotor positioniert zu werden; eine mit dem Partikelfilter gekoppelte elektrische Heizung; eine elektrische Kopplung, die konfiguriert ist, um die elektrische Heizung elektrisch an eine externe Stromversorgung zu koppeln; und eine Heizungssteuerung, die mit einer Verbrennungsmotorsteuerung operativ koppelbar ist, wobei die Heizungssteuerung nichtflüchtige Anweisungen speichert, die ausführbar sind um, als Reaktion auf eine Anzeige zum Regenerieren des Partikelfilters, Strom an die elektrische Heizung bereitzustellen durch elektrisches Koppeln der elektrischen Heizung mit der externen Stromversorgung über die elektrische Kopplung; einen Befehl zum Öffnen eines oder mehrerer Ansaugluftstromventile und Aktivieren einer elektrischen Pumpe, die konfiguriert ist, um im Abgassystem gekoppelt zu werden, zu senden; eine Strommenge, die an die elektrische Heizung als Reaktion auf eine empfangene Anzeige des Ansaugluftstroms und der Partikelfiltertemperatur bereitgestellt wird, einzustellen. In einem ersten Beispiel des Systems werden die Anzeige zum Regenerieren des Partikelfilters, die Anzeige des Ansaugluftstroms und die Anzeige der Partikelfiltertemperatur jeweils von der Verbrennungsmotorsteuerung empfangen. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel beinhaltet, wird der Befehl zum Öffnen des einen oder der mehreren Ansaugluftstromventile an die Verbrennungsmotorsteuerung gesendet. In einem dritten Beispiel des Systems, das optional eines oder beide von dem ersten und zweiten Beispiel beinhalten kann, ist die elektrische Kopplung außerdem konfiguriert, um die externe Stromversorgung an eine Fahrzeugbatterie zu koppeln. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel beinhalten kann, ist die Fahrzeugbatterie an einen Elektromotor gekoppelt, wobei der Elektromotor an eine Fahrzeugantriebsstrang gekoppelt ist.
Ein weiteres Beispiel eines Verfahrens beinhaltet während einer ersten Bedingung, bei der ein Verbrennungsmotor in Betrieb ist, das Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge auf Grundlage eines erfassten Parameters, wobei der erfasste Parameter durch einen Systemsensor des Verbrennungsmotors erfasst wird; und während einer zweiten Bedingung, bei der der Verbrennungsmotor nicht in Betrieb ist, das Einstellen eines oder mehrerer von einem Luftstrom durch einen Partikelfilter und einer elektrischen Last einer elektrischen Heizung, die mit dem Partikelfilter gekoppelt ist, auf Grundlage der erfassten Parameter. In einem ersten Beispiel des Verfahrens umfasst das Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors und das Einstellen von einem oder mehreren von dem Luftstrom durch den Partikelfilter und der elektrischen Last der elektrischen Heizung auf Grundlage des erfassten Parameters das Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors und das Einstellen von einem oder mehreren von dem Luftstrom durch den Partikelfilter und der elektrischen Last der elektrischen Heizung auf Grundlage des erfassten Ansaugluftmassenstroms, wobei der erfasste Ansaugluftmassenstrom durch einen Ansaugluftmassenstromsensor des Verbrennungsmotors erfasst wird. In einem zweiten Beispiel des Verfahrens, das optional das erste Beispiel beinhaltet, beinhaltet die zweite Bedingung weiterhin einen Befehl zum Ausführen einer Partikelfilterregeneration als Reaktion darauf, dass eine Last des Partikelfilters eine Schwellenlast überschreitet, wobei das Verfahren weiterhin umfasst, während der zweiten Bedingung, das Betätigen eines oder mehrerer Ansaugluftstromventile eines Ansaugsystems, das mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, das Aktiveren einer Ansaug- oder Abgasluftstromvorrichtung, um Luft durch den Ansaugluftmassenstromsensor des Verbrennungsmotors und den Partikelfilter zu ziehen und das Aktivieren der elektrischen Heizung, um die Partikelfilterregeneration auszuführen. In einem dritten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder beide von dem ersten und zweiten Beispiels beinhaltet, umfasst das Einstellen von einem oder mehreren von dem Luftstrom durch den Partikelfilter und der elektrischen Last der elektrischen Heizung auf Grundlage des erfassten Ansaugluftmassenstroms das Bestimmen einer Partikelfilter-Solltemperatur in Abhängigkeit von dem erfassten Ansaugluftmassenstrom und das Einstellen der elektrischen Last, um die Partikelfilter-Solltemperatur zu erreichen. In einem vierten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis dritten Beispiel beinhaltet, umfasst das Einstellen von einem oder mehreren von dem Luftstrom durch den Partikelfilter und der elektrischen Last der elektrischen Heizung auf Grundlage des erfassten Ansaugluftmassenstroms das Bestimmen einer Partikelfilter-Solltemperatur in Abhängigkeit von dem erfassten Ansaugluftmassenstrom und das Einstellen des Luftstroms durch den Partikelfilter, um die Partikelfilter-Solltemperatur zu erreichen. In einem fünften Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis vierten Beispiel beinhaltet, umfasst das Einstellen des Luftstroms durch den Partikelfilter eines oder mehrere von dem Einstellen einer Position von einem oder mehreren von den Ansaugluftstromventilen und dem Einstellen einer Geschwindigkeit der Ansaug- oder Abgasluftstromvorrichtung. In einem sechsten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis fünften Beispiel beinhaltet, umfasst das Verfahren weiterhin das Deaktivieren der elektrischen Heizung als Reaktion darauf, dass eine stromabwärts vom Partikelfilter gemessene Abgastemperatur oder Abgassauerstoffkonzentration gleich wie eine stromaufwärts vom Partikelfilter gemessene Abgastemperatur oder Abgassauerstoffkonzentration ist. In einem siebten Beispiel des Verfahrens, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis sechsten Beispiels beinhaltet, umfasst das Einstellen der Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors auf Grundlage des erfassten Ansaugluftmassenstroms das Erhöhen der Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors, wenn der erfasste Ansaugluftmassenstrom zunimmt.
Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Verbrennungsmotor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, einschließlich der Steuerung, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Verbrennungsmotorhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erzielen, sondern wird vielmehr zur einfacheren Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der auf nichtflüchtigem Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Verbrennungsmotorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Verbrennungsmotorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technik auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Verbrennungsmotortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und weitere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
Die folgenden Ansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein” Element oder „ein erstes” Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen und zwei oder mehr solche Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.

Claims

Verfahren, umfassend: während einer Nicht-Verbrennungsmotor-Betriebsbedingung, das Regenerieren eines Partikelfilters, der in einem Abgassystem stromabwärts von einem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, durch Aktivieren einer elektrischen Heizung des Partikelfilters und Leiten von Ansaugluft durch den Partikelfilter, wobei die Ansaugluft den Verbrennungsmotor umgeht; und Einstellen einer elektrischen Last der elektrischen Heizung als Reaktion auf eines oder mehrere von der Abgastemperatur und dem Ansaugluftstrom.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Nicht-Verbrennungsmotor-Betriebsbedingung umfasst, dass der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist und ein Fahrzeug, in dem der Verbrennungsmotor installiert ist, sich nicht bewegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Aktivieren der elektrischen Heizung das Bereitstellen von Strom an die elektrische Heizung von einer Spannungsquelle, die extern vom Fahrzeug positioniert ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Leiten von Ansaugluft durch den Partikelfilter das Öffnen eines oder mehrerer Ansaugluftstromventile eines Ansaugsystems, das mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist, und das Aktivieren einer Luftstromvorrichtung, die im Abgassystem oder in einem mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten Ansaugsystem positioniert ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Öffnen des einen oder der mehreren Ansaugluftstromventile des Ansaugsystems das Öffnen von einem oder mehreren von einem Ansaugdrosselventil, einem Abgasrückführungs(AGR)-Ventil und einem AGR-Kühler-Bypass-Ventil umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Öffnen des einen oder der mehreren Ansaugluftstromventile und das Aktivieren der Luftstromvorrichtung dazu führt, dass Ansaugluft am Ansaugmassenstromsensor vorbei strömt, und wobei das Einstellen der elektrischen Last der elektrischen Heizung als Reaktion auf eines oder mehrere von der Abgastemperatur und dem Ansaugluftstrom umfasst: das Bestimmen einer Partikelfilter-Solltemperatur auf Grundlage einer Ausgabe von dem Ansaugmassenstromsensor, und weiterhin auf Grundlage von einem oder mehreren von einer Partikel Filterlast, einer Umgebungstemperatur und einem Umgebungsluftdruck; und das Einstellen der elektrischen Last der elektrischen Heizung auf Grundlage der Partikel Filter-Solltemperatur und der Abgastemperatur.
Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin umfassend das Einstellen einer Luftstrommenge durch den Partikelfilter auf Grundlage der Partikelfilter-Solltemperatur und der Abgastemperatur.
Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin umfassend während einer Verbrennungsmotor-Betriebsbedingung, das Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge des Verbrennungsmotors auf Grundlage einer Ausgabe von dem Ansaugmassenstromsensor.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Deaktivieren der elektrischen Heizung als Reaktion darauf, dass eine stromabwärts vom Partikelfilter gemessene Abgastemperatur oder Abgassauerstoffkonzentration gleich wie eine stromaufwärts vom Partikelfilter gemessene Abgastemperatur oder Abgassauerstoffkonzentration ist.
System, umfassend: einen Partikelfilter, der konfiguriert ist, um in einem Abgassystem eines Verbrennungsmotor positioniert zu werden; eine mit dem Partikelfilter gekoppelte elektrische Heizung; eine elektrische Kopplung, die konfiguriert ist, um die elektrische Heizung elektrisch an eine externe Stromversorgung zu koppeln; und eine Heizungssteuerung, die mit einer Verbrennungsmotorsteuerung operativ koppelbar ist, wobei die Heizungssteuerung nichtflüchtige Anweisungen speichert, die ausführbar sind um: als Reaktion auf die Anzeige zum Regenerieren des Partikelfilters, Strom an die elektrische Heizung bereitzustellen durch elektrisches Koppeln der elektrischen Heizung mit der externen Stromversorgung über die elektrische Kopplung; einen Befehl zum Öffnen eines oder mehrerer Ansaugluftstromventile und Aktivieren einer elektrischen Pumpe, die konfiguriert ist, um im Abgassystem gekoppelt zu werden, zu senden; und eine Strommenge, die an die elektrische Heizung als Reaktion auf eine empfangene Anzeige des Ansaugluftstroms und der Partikelfiltertemperatur bereitgestellt wird, einzustellen.
System nach Anspruch 10, wobei die Anzeige zum Regenerieren des Partikelfilters, die Anzeige des Ansaugluftstroms und die Anzeige der Partikelfiltertemperatur jeweils von der Verbrennungsmotorsteuerung empfangen werden.
System nach Anspruch 10, wobei der Befehl zum Öffnen des einen oder der mehreren Ansaugluftstromventile an die Verbrennungsmotorsteuerung gesendet wird.
System nach Anspruch 10, wobei die elektrische Kopplung außerdem konfiguriert ist, um die externe Stromversorgung mit einer Fahrzeugbatterie zu koppeln.
System nach Anspruch 13, wobei die Fahrzeugbatterie an einen Elektromotor gekoppelt ist, und der Elektromotor an einen Fahrzeugantriebsstrang gekoppelt ist.