DE10342456A1

DE10342456A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Partikelmaterial-Filter-Regeneration

Info

Publication number: DE10342456A1
Application number: DE10342456A
Authority: DE
Inventors: Cornelius N. Peoria Opris; Maarten Metamora Verkiel
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2003-09-15
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2023-09-16
Also published as: US6981370B2; DE10342456B4; US20040103648A1

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einleitung der Regeneration eines Partikelmaterie (PM)-Filters in einem Auslasssystem in einem Verbrennungsmotor. Das Verfahren und die Vorrichtung umfassen die Bestimmung einer Änderung des Drucks von Abgasen, welche durch den PM-Filter strömen, und die darauf ansprechende Veränderung einer Öffnung eines Einlassventils in Strömungsmittelverbindung mit der Verbrennungskammer.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft generell ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regeneration von Partikelmaterial- bzw. -materie- bzw. Partikel- (PM) – Filtern und, im Speziellen, ein Verfahren und eine Vorrichtung um die Regeneration von PM-Filtern einzuleiten, indem eine Änderung im Druck von Abgasen, welche einen Filter passieren, bestimmt wird und Arbeitsbedingungen eines Verbrennungsmotors geändert werden, um die Abgastemperatur zu erhöhen und die Regeneration einzuleiten.
Hintergrund
Verbrennungsmotoren führen eine große Vielfalt nützlicher Aufgaben aus und sind über die Jahre ein integraler Bestandteil der technologischen Gesellschaft geworden. Anforderungen an Transport und Energieerzeugung wurden hauptsächlich durch Weiterentwicklungen in der Motortechnologie erreicht, und die Benutzung von Motoren wurde für das Funktionieren der Gesellschaft nötig.
Das Wachstum in der Benutzung von Verbrennungsmotoren führte jedoch zu ernsten Problemen und Fragen, eine davon ist der Grad der Schadstoffe die von der ständig zunehmenden Zahl an Motoren im heutigen Einsatz emittiert werden.
Der schnelle Anstieg in den Pegeln von NO_x und Partikeln, wie Ruß, haben die Anforderung für die Entwicklung von stringenten Standards hervorgerufen, um solche Emissionen so weit wie möglich zu reduzieren.
Eine Methode zur Reduktion der Menge an unerwünschten Schadstoffen ist, ein Abgasrückführungssystem (EGR = Exhaust Gas Regeneration) im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors zu verwenden um Abgase zurück durch den Motor zu leiten, um vollständigere Verbrennung zu erreichen, und damit die Menge an Schadstoffen, die letztendlich in die Atmosphäre abgegeben werden, zu reduzieren. Ein Aspekt von Abgasrückführungssystemen ist, Partikelmaterie-(PM)-Filter, auch bekannt als PM-Fallen, zu integrieren, um Teilchen im Abgasstrom auszufiltern.
PM-Filter funktionieren gut, müssen jedoch gereinigt werden, zum Beispiel regeneriert, von Zeit zu Zeit, wenn sich die Partikelmaterie anhäuft. Eine gängige Methode, um PM-Filter zu regenerieren, ist, die Temperatur im Filter zu erhöhen, und dadurch die angehäufte Materie dazu zu bringen, zu Verbrennen und zu Brennen. Die Temperaturerhöhung kann aktiv durchgeführt werden durch die Verwendung von Heizelementen, die im Filter installiert sind, oder sie kann durchgeführt werden durch eine Erhöhung der Temperatur der Abgase, welche den Filter passieren.
Mehrere Versuche wurden gemacht um Motorparameter zu steuern, um die Abgastemperatur zu erhöhen, um die Regeneration einzuleiten. Beispielsweise, im U.S. – Patent Nr. 6,304,815, beschreiben Moraal u.a. ein System, welches ein Drosselventil an einem Ansaugrohr kontrolliert, um die Temperatur zur Regenerierung zu erhöhen. Im U.S. – Patent Nr. 6,196,183, beschreiben Bauer u.a. ein System welches die Einspritzzeit und die Zündzeit variiert um die Regeneration auszulösen. In U.S. – Patent Nr. 6,173,571 beschreiben Kaneko u.a. ein System in welchem zusätzlicher Treibstoff eingespritzt wird um die Temperatur für die Regeneration zu erhöhen.
In den oben beschriebenen Systemen wird jedoch die Leistung des Motors nachteilig beeinflusst indem bestimmte Motorparameter zum Zweck der Erhöhung der Abgastemperatur geändert werden. Zum Beispiel kann eine Erhöhung in der Treibstoffmenge zum Motor die Abgastemperatur, aber auch den Treibstoffverbrauch erhöhen. Einspritz- und Zündzeiten zu ändern beeinflusst die Motorleistung, beispielsweise indem der Motor klopft.
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, eines oder mehrere der oben beschriebenen Probleme zu lösen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Einleiten der Regenerierung eines Partikelmaterie-(PM)-Filters im Abgassystem eines Verbrennungsmotors beschrieben. Die Methode beinhaltet die Schritte der Bestimmung einer Änderung des Drucks von Abgasen, welche durch den PM-Filter strömen, und darauf ansprechendes Ändern der Öffnung eines Einlassventils in Strömungsmittelverbindung mit einer Verbrennungskammer.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Einleitung der Regeneration eines Partikelfilters in einem Abgasrückführungssystem eines Verbrennungsmotors, der über eine Verbrennungskammer und ein Einlassventil in Strömungsmittelverbindung verfügt, beschrieben. Die Vorrichtung umfasst Mittel zur Bestimmung einer Änderung im Druck von Abgasen die durch den PM-Filter fließen, und eine Steuerung zur darauf ansprechenden Veränderung der Öffnung eines Einlassventils.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung eines Verbrennungmotors, welcher ein Einlass- und ein Auslasssystem umfasst;
2 ist eine diagrammatische und Querschnitts-Illustration eines Teils eines Verbrennungsmotors;
3 ist eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit einem Auslasssystem gemäß eines alternativen Ausführungsbeispiels;
4 ist ein Graph, der die Kontrolle eines Einlassventils in einem Verbrennungsmotor zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm, das ein bevorzugtes Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigt; und
6 ist ein Flussdiagramm, das ein alternatives Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Bezugnehmend auf die Zeichnungen und die beigefügten Ansprüche, wird ein Verfahren und eine Vorrichtung 100 zur Einleitung der Regeneration eines Partikelmaterie-(PM)-Filters 106 in einem Auslasssystem 103 in einem Verbrennungsmotor 102 beschrieben. Das Auslasssystem 103 kann ein Abgasrückführungssystem (EGR) 104 umfassen. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors 102, der eine Einlassdurchlassbahn 108 und eine Auslassdurchlassbahn 110 umfasst. Ein Motorblock 202 bietet Platz für mindestens einen Zylinder 112. 1 zeigt sechs Zylinder 112. Es kann jedoch jede Zahl an Zylindern 112 benutzt werden, zum Beispiel drei, sechs, acht, zehn, zwölf oder jede andere Zahl. Die Einlassdurchlassbahn 108 zeigt einen Einlasspfad für jeden Zylinder 112 für Luft, rückgeführte Abgase, oder eine Kombination davon. Die Auslassdurchlassbahn 110 bietet einen Abgaspfad für jeden Zylinder 112 für Abgase.
In der Ausführung, die in 1 gezeigt ist, ist ein zweistufiges Turboladersystem 114 gezeigt. Das Turboladersystem 114 umfasst eine erste Turboladerstufe 116 mit einer Niederdruckturbine 122 und einer ersten Kompressorstufe 124. Das Turboladersystem 114 umfasst auch eine zweite Turboladerstufe 118, das eine Hochdruckturbine 120 und eine zweite Kompressorstufe 126 umfasst. Das zweistufige Turboladersystem 114 arbeitet um den Druck der Luft und der Abgase, die zu den Zylindern 112 über die Einlassdurchlassbahn 108 geleitet werden, zu erhöhen, und um ein gewünschtes Luft-zu-Kraftstoff-Verhältnis während einer erweiterten Öffnungsdauer eines Einlassventils zu halten, wie weiter unter detaillierter beschrieben ist. Es wird darauf hingewiesen dass ein zweistufiges Turboladersystem 114 nicht benötigt wird für die vorliegende Erfindung. Andere Typen von Turboladersystemen, wie Hochdruck-Einstufen-Turboladersysteme, ein Turboladersystem mit variabler Geometrie und ähnliches können benutzt werden. Außerdem kann die vorliegende Erfindung mit einem Motor 102 benutzt werden, der überhaupt kein Turboladersystem hat.
Ein Drosselventil 134, das in der Einlassdurchlassbahn 108 angeordnet ist, kann benutzt werden um die Menge an Luft und rückgeführten Abgasen, die zu den Zylindern 112 geführt werden, zu steuern. Das Drosselventil 134 ist gezeigt zwischen der zweiten Kompressorstufe 126 und einem Nachkühler 136. Jedoch kann das Drosselventil 134 an jeder Stelle in der Einlassdurchlassbahn 108 angeordnet sein. Die Arbeit des Drosselventils 134 ist weiter untern detaillierter beschrieben.
Das EGR-System 104, das in 1 gezeigt ist, ist typisch für ein Niederdruck-EGR-System in einem Verbrennungsmotor. Variationen des EGR-Systems 104 können gleichwertig verwendet werden mit der vorliegenden Erfindung. Außerdem können andere Typen von EGR-Systemen verwendet werden, z.B. by-pass, Venturi, kolbengepumpt, peak clipping und Staudruck können ebenfalls verwendet werden. Außerdem kann das Auslasssystem 103 überhaupt kein EGR-System 104 haben.
Ein Oxidationskatalysator 128 bekommt Abgase von der Niederdruckturbine 122. Der Oxidationskatalysator 128 kann auch mit einem NO_x-reduzierendem Katalysator kombiniert werden um NO_x-Emissionen weiter zu reduzieren. Ein PM-Filter 106 bekommt Abgase von dem Oxidationskatalysator 128. Obwohl der Oxidationskatalysator 128 und der PM-Filter 106 als separate Einheiten gezeigt sind, können sie alternativ in einer Einheit kombiniert werden.
Einige der Abgase werden vom PM-Filter 106 durch den Auspuff bzw. Auslass geleitet. Jedoch wird ein Teil der Abgase durch die Einlassdurchlassbahn 108, durch einen EGR-Kühler 130, durch ein EGR-Ventil 132 und durch das Turboladersystem 114 zurückgeführt.
3 zeit eine Variation des EGR-Systems 104 von 1. In 3 werden einige der Abgase von der Niederdruckturbine 122 zurückgeführt durch den Oxidationskatalysator 128 und durch den PM-Filter 106. Jedoch wird ein Teil der Abgase durch den Einlassanschluss 108 von der Niederdruckturbine 122 zurückgeführt, d.h. bevor sie in den Oxidationskatalysator 128 gelangen, durch einen zusätzlichen PM-Filter 302, dann durch den EGR-Kühler 130, das EGR-Ventil 132 und das Turboladersystem 114. Der zusätzliche PM-Filter 302 kann in der Größe kleiner sein als der PM-Filter 106 im Hauptabgasstrom, weil nur ein Teil der Abgase gefiltert werden muss. Außerdem wird durch Installation des zusätzlichen PM-Filters 302 in den Rückführpfad des EGR-Systems 104 die Packung und Rückführung des Filters 302 und der zugehörigen Einlass- und Auslass-Leitungsverbindungen kompakter und kontrollierbarer in der Nähe des Motors 102.
Bezugnehmend auf 2 wird eine diagrammatische und Querschnitts-Illustration eines Teils eines Verbrennungsmotors 102 gezeigt. Ein Zylinderkopf 211 ist verbunden mit dem Motorblock 202. Der Zylinderkopf 211 umfasst einen oder mehrere Zylinder 112, beispielsweise sechs Zylinder wie in den 1 und 3 gezeigt wird. Zum Zweck der Illustration ist 2 unten beschrieben mit Bezug auf einen Zylinder 112.
Der Zylinder 112 umfasst einen Kolben 212, der gleitend bewegbar ist im Zylinder 112. Eine Kurbelwelle 213 ist rotierbar angeordnet im Motorblock 202. Eine Verbindungsstange 215 verbindet den Kolben 212 mit der Kurbelwelle 213 so dass eine Gleitbewegung des Kolbens 212 innerhalb des Zylinders 112 in einer Rotation der Kurbelwelle 213 resultiert. Entsprechend resultiert eine Rotation der Kurbelwelle 213 in einer Gleitbewegung des Kolbens 212. Zum Beispiel entspricht eine oberste Position des Kolbens 212 im Zylinder 112 einer oberen Totpunkt-Position der Kurbelwelle 213, und eine unterste Position des Kolbens 212 im Zylinder 112 entspricht einer unteren Totpunkt-Position der Kurbelwelle 213.
Wie der Fachmann erkennen wird, bewegt sich der Kolben 212 in einem konventionellen Vier-Takt-Motor-Zyklus zwischen der obersten Position und der untersten Position während eines Verbrennungs- (oder Expansions-)Takts, eines Abgastakts, und eines Einlasstakts, und eines Kompressionstakts hin und her. Zwischenzeitlich rotiert die Kurbelwelle 213 von der oberen Totpunkt-Position zur unteren Totpunkt-Position während eines Verbrennungstakts, von der unteren Totpunkt-Position zur oberen Totpunkt-Position während des Auslasstakts, von der oberen Totpunkt-Position zur unteren Totpunkt-Position während des Einlasstakts, und von der unteren Totpunkt-Position zur oberen Totpunkt-Position während des Kompressionstakts. Dann beginnt der Vier-Takt-Zyklus wieder. Jeder Kolbenhub korreliert zu einer 180° – Rotation, oder einem Kurbelwinkel, der Kurbelwelle. Somit kann der Verbrennungstakt bei etwa 0° Kurbelwinkel beginnen, der Abgastakt bei etwa 180°, der Einlasstakt bei etwa 360° und der Kompressionstakt bei etwa 540°.
Der Zylinder 112 umfasst mindestens einen Einlassanschluss 208 und mindestens einen Auslassanschluss 210, die sich jeweils zu einer Verbrennungskammer 206 hin öffnen. Der Einlassanschluss 208 ist gekoppelt zur Einlassdurchlassbahn 108 und der Auslassanschluss 210 ist gekoppelt zur Auslassdurchlassbahn 110. Der Einlassanschluss 208 wird geöffnet und geschlossen durch eine Einlassventilanordnung 214, und der Auslassanschluss 210 wird geöffnet und geschlossen durch eine Auslassventilanordnung 216. Die Einlassventilanordnung 214 umfasst, beispielsweise, ein Einlassventil 218 mit einem Kopf 220 und einem ersten Ende 222, wobei der Kopf 220 so dimensioniert und angeordnet ist dass er selektiv den Einlassanschluss 208 schließen kann. Ein zweites Ende 224 des Einlassventils 218 ist verbunden mit einem Kipparm 226 oder irgend einem anderen konventionellen Ventil-Betätigungs-Mechanismus. Das Einlassventil 218 ist beweglich zwischen einer ersten Position, welche Fluss von dem Einlassanschluss 208 erlaubt um in den Zylinder 112 einzutreten und einer zweiten Position, in welcher Fluss von dem Ein lassanschluss 208 in den Zylinder 112 weitgehend blockiert ist. Vorzugsweise wird eine Feder 228 am Einlassventil 218 angeordnet um das Einlassventil 218 zur zweiten, geschlossenen Position vorzuspannen.
Eine Nockenwelle 232, welche eine Nocke 234 mit einer oder mehreren Nockenflächen 236 umfasst ist angeordnet, um die Einlassventilanordnung 214 zyklisch zu betätigen, basierend auf der Konfiguration der Nocke 234, den Nockenflächen 236 und der Rotation der Nockenwelle 232 um das gewünschte Timing des Einlassventils zu erreichen. Die Abgasventilanordnung 216 ist konfiguriert ähnlich der Einlassventilanordnung 214 und wird vorzugsweise betätigt durch eine der Nockenflächen 236 der Nocke 234. In einem Ausführungsbeispiel sind die Einlassnockenflächen 236 konfiguriert, um das Einlassventil 218 in einem konventionellen Otto- oder Dieselzyklus zu betätigen, wobei sich das Einlassventil 218 zur zweiten, geschlossenen Position bewegt von zwischen ungefähr 10° vor der unteren Mittenposition des Einlasstakts und etwa 10° nach der unteren Mittenposition des Kompressionstakts. Alternativ kann die Einlassventilanordnung 214 und/oder die Abgasventilanordnung 216 hydraulisch, pneumatisch, elektronisch oder durch jede Kombination aus Mechanik, Hydraulik, Pneumatik und/oder Elektronik betätigt werden.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Einlassventilanordnung 214 einen variablen Einlassventilschließmechanismus 238, der strukturiert und angeordnet ist zur selektiven Unterbrechung der zyklischen Bewegung und Erweiterung der Schließzeit des Einlassventils 218. Dar variable Einlassventilschließmechanismus 238 kann hydraulisch, pneumatisch, elektronisch, mechanisch oder durch jede Kombination davon betätigt werden. Zum Beispiel kann der variable Einlassventilschließmechanismus 238 selektiv betätigt werden durch hydraulische Flüssigkeit, zum Beispiel bei einem geringen Druck oder einem hohen Druck, in einer Art und Weise dass das Schließen des Einlassventils 218 verhindert wird durch die Vorspannung der Feder 228. Das heißt, nachdem das Einlassventil 218 angehoben wurde, d.h. geöffnet, durch die Nocke 234, und wenn die Nocke 234 nicht länger das Einlassventil 218 offen hält, kann die hydraulische Flüssigkeit das Einlassventil 218 für eine gewünschte Zeitspanne (Periode) offen halten. Die gewünschte Zeitspanne kann variieren, abhängig von der gewünschten Performance des Motors 102. Somit ermöglicht der variable Einlassventilschließmechanismus 238 dem Motor 102, gemäß einem konventionellen Otto- oder Dieselzyklus zu arbeiten oder gemäß einem Millerzyklus mit variabler Spätschließung. In alternativen Ausführungsbeispielen kann das Einlassventil 218 gesteuert werden durch ein nockenloses System (nicht gezeigt), wie ein elektrohydraulisches System, wie in der Technik wohlbekannt ist.
Wie in 4 gezeigt kann das Einlassventil 218 damit beginnen, sich zu öffnen, bei einem Kurbelwinkel von etwa 360 Grad, d.h. wenn die Kurbelwelle 213 an oder nahe bei der oberen Totpunkt-Position eines Einlasstakts 406 ist. Die Schließung des Einlassventils 218 kann selektiv variiert werden von ungefähr 540° Kurbelwinkel, d.h. wenn die Kurbelwelle 213 bei oder nahe der unteren Totpunkt-Position eines Kompressionstakts 407 ist, bis zu etwa 650° Kurbelwinkel, d.h. etwa 70° vor der oberen Totpunkt-Position des Verbrennungstakts. Somit kann das Einlassventil 218 offengehalten werden für den überwiegenden Teil des Kompressionstakts 407, d.h. für die erste Hälfte das Kompressionstakts 407 und einen Teil der zweiten Hälfte des Kompressionstakts 407.
Ein Regler bzw. eine Steuervorrichtung 244 kann elektrisch verbunden werden mit dem variablen Einlassventilschließmechanismus 238. Vorzugsweise ist der Regler 244 konfiguriert um die Arbeit des variablen Einlassventilschließmechanismuses 238 basierend auf einem oder mehr Motorparametern, beispielsweise Motordrehzahl, Last, Druck und/oder Temperatur zu steuern, um eine gewünschte Motorleistung zu erreichen. Es sei darauf hingewiesen dass die Funktionen des Reglers 244 durch einen einzelnen Regler oder durch eine Vielzahl von Reglern ausgeführt werden können.
Bezugnehmend auf 1 sind Mittel 138 zur Bestimmung des Drucks im PM-Filter 106 gezeigt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die Mittel 138 zur Bestimmung des Drucks einen Drucksensor 140. Jedoch können andere Mittel 138 verwendet werden. Beispielsweise kann der Druck der Abgase im PM-Filter 106 geschätzt werden durch ein Modell, das auf einem oder mehreren Parametern des Motors 102 basiert. Die Parameter können unter anderem Motorlast, Motordrehzahl, Temperatur, Treibstoffverbrauch und ähnliches umfassen.
Mittel 142 zur Bestimmung des Flusses von Abgasen durch den PM-Filter 106 können benutzt werden. Vorzugsweise umfassen die Mittel 142 zur Bestimmung des Flusses der Abgase einen Flusssensor 144. Der Flusssensor 142 kann alleine benutzt werden um den Druck im PM-Filter 106 basierend auf Änderungen im Fluss der Abgase zu bestimmen, oder er kann in Verbindung mit dem Drucksensor 140 benutzt werden um genauere Druckänderungsbestimmungen zu ermöglichen.
Nochmals bezugnehmend auf 3 ist eine zusätzliche Einrichtung bzw. Mittel 304 zur Bestimmung des Drucks, vorzugsweise ein zusätzlicher Drucksensor 306, angeordnet am zusätzlichen PM-Filter 302. In ähnlicher Art und Weise können zusätzliche Mittel 308 zur Bestimmung des Flusses von Abgasen benutzt werden, um den Druck innerhalb des zusätzlichen PM-Filters 302 bestimmen zu helfen. Die zusätzlichen Mittel 308 zur Bestimmung des Flusses von Abgasen umfassen vorzugsweise einen zusätzlichen Flusssensor 310. Die Benutzung des zusätzlichen Flusssensors 310 und des zusätzlichen Drucksensors 306 ist typischerweise ähnlich zur beschriebenen, in Bezug auf die Druck- und Flusssensoren 140, 144 von 1.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung kann beschrieben werden mit Bezug auf das Flussdiagramm von 5.
In einem ersten Kontroll- bzw. Steuerblock 502 wird eine Änderung im Druck von Abgasen, die den PM-Filter 106 passieren, bestimmt. Die Änderung im Druck resultiert aus einer Anhäufung von Partikelmaterie, was eine Notwen digkeit erkennen läst, den PM-Filter 106 zu regenerieren, d.h. die angehäufte Partikelmaterie abzubrennen. Zum Beispiel erhöht sich der Druck im PM-Filter wenn sich Partikelmaterie anhäuft.
In einem ersten Entscheidungsblock 504 wird bestimmt, ob die Rate der Druckänderung eine vorbestimmte Schwelle überschritten hat, d.h. einen erlaubten maximalen Drucklevel. Wenn die vorbestimmte Schwelle nicht überschritten wurde, fährt die Überwachung des Drucks fort. Wenn jedoch die vorbestimmte Drucklevelschwelle überschritten wurde, fährt die Steuerung mit einem zweiten Block 506 fort.
Im zweiten Kontrollblock 506 wird die Öffnungszeit des Einlassventils 218 erweitert, vorzugsweise in den Kompressionstakt 407, wie im Graph von 4 gezeigt ist. Während dieser Zeitdauer findet die Kompression des Zylinders 112 statt. Da das Einlassventil 218 für einen Teil des Kompressionstakts offen ist, wird eine kleine Menge Luft oder rückgeführte Abgase durch den Druck der Kompression aus dem Zylinder 112 herausgepresst. Beispielsweise kann sich die Luft von 80% auf 70% in der Massenflussrate reduzieren. Die Reduktion der Luft, mit der gleichen Menge Treibstoff, resultiert in einem reicheren Gemisch, welches, wenn es verbrennt, eine gleiche Wärmemenge produziert, aber bei einer höheren Temperatur. Somit haben die Abgase welche aus dem Zylinder 112 kommen eine höhere Temperatur.
Vorzugsweise ist die Temperaturerhöhung der Abgase genug um die Regeneration des PM-Filters 106 auszulösen. Wenn jedoch in einem zweiten Entscheidungsblock 508 festgestellt wird, dass die Regeneration nicht ausgelöst wurde, fährt der Regler mit einem dritten Kontrollblock 510 fort. In dem dritten Kontrollblock 510 wird das Drosselventil 134 in der Einlassdurchlassbahn 108 von der Regelung 244 betätigt zur teilweisen Schließung, wodurch die Menge an Luft, die in den Zylinder 112 gelangt, weiter vermindert wird. Diese weitere Reduktion der Luft resultiert in einem noch reicheren Treibstoff / Luft-Gemisch, welches wiederum in noch höheren Abgastemperaturen resultiert. Das Drosselventil 134 wird gesteuert in Kooperation mit der erweiterten Öff nungsdauer des Einlassventils 218 um die Abgastemperatur, die zur Auslösung der Regeneration des PM-Filters 106 nötig ist, zu erreichen.
Es wird darauf hingewiesen dass andere Methoden zur Erhöhung der Abgastemperatur in Verbindung mit der Erhöhung der Öffnungszeit des Einlassventils 218 verwendet werden können. Zum Beispiel können Turbolader mit variabler Geometrie, intelligente Abfallsteuerungen (waste gates), Injektionstiming des Treibstoffs und ähnliches benutzt werden.
In einem dritten Entscheidungsblock 512 wird bestimmt ob die Änderung im Druck des PM-Filters 106 verringert wurde unter die vorbestimmte Schwelle. Wenn ja, kehrt der Motorbetrieb auf normal zurück.
6 ist ein Flussdiagramm, welches eine leichte Variation des Ausführungsbeispiels in 5 zeigt.
In einem ersten Kontroll- bzw. Steuerblock 602 wird der Druck der Abgase, die durch den PM-Filter 106 strömen, bestimmt.
In einem ersten Entscheidungsblock 604 wird bestimmt, ob die Änderung im Druck eine erste vorbestimmte Schwelle überschritten hat. Wenn ja, fährt die Steuerung weiter mit einem zweiten Kontroll- bzw. Steuerblock 606, in welchem die Öffnungszeit des Einlassventils 218 erweitert wird.
In einem zweiten Entscheidungsblock 608 wird bestimmt, ob die Regeneration ausgelöst ist. Wenn nicht, fährt die Steuerung mit einem dritten Kontroll- bzw. Steuerblock 610 fort, in welchem das Drosselventil 134 gesteuert betätigt wird.
In einem dritten Entscheidungsblock 612 wird bestimmt, ob die Änderung des Drucks zurückgegangen ist auf weniger als eine zweite vorbestimmte Schwelle. Wenn ja, kehrt der Betrieb auf normal zurück.
Wenn die erste und zweite vorbestimmte Schwelle gleich sind, ist das Ausführungsbeispiel von 6 identisch zum Ausführungsbeispiel von 5. Jedoch kann es bevorzugt werden, die zweite vorbestimmte Schwelle auf einen Wert geringer als die erste vorbestimmte Schwelle zu setzen um einen Bereich für Aktivierung und Deaktivierung der vorliegenden Erfindung zu schaffen.
Es wird angemerkt dass der zusätzliche PM-Filter 302, wie gezeigt in 3, von den gleichen Verfahren wie oben bezüglich des originalen PM-Filters aus den 1 und 3 beschrieben profitieren würde.
Andere Aspekte ergeben sich aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der angefügten Ansprüche.

Claims

Ein Verfahren zur Einleitung der Regeneration eines Partikelmaterial(PM)-Filters (106) in einem Auslasssystem (103) in einem Verbrennungsmotor (102), welches folgende Schritte umfasst: Bestimmung einer Änderung im Druck von Abgasen, welche durch den PM-Filter (106) strömen; und darauf ansprechende Veränderung einer Öffnung eines Einlassventils (218) in Strömungsmittelverbindung mit einer Verbrennungskammer (206).
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Veränderung einer Öffnung eines Einlassventils (218) den Schritt der Veränderung einer Öffnungsdauer des Einlassventils (218) umfasst.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Veränderung einer Öffnung eines Einlassventils (218) den Schritt der Veränderung einer Öffnungsposition des Einlassventils (218) umfasst.
Ein Verfahren nach Anspruch 2, wobei die darauf ansprechende Veränderung einer Öffnungsdauer eines Einlassventils (218) den Schritt der Veränderung einer Öffnungsdauer des Einlassventils (218) umfasst, und zwar ansprechend darauf, dass die Änderung des Drucks größer ist als eine vorbestimmte Schwelle.
Ein Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Veränderung einer Öffnungsdauer eines Einlassventils (218) den Schritt der Erweiterung der Öffnungsdauer über die normale Öffnungsdauer hinaus umfasst.
Ein Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Erweiterung der Öffnungsdauer über eine normale Öffnungsdauer hinaus den Schritt der Erweiterung der Öffnungsdauer in einen Teil des Kompressionstakts bzw. -hubs des Verbrennungsmotors (102) umfasst.
Ein Verfahren nach Anspruch 5, welches weiterhin den Schritt der Zurücksetzung der Öffnungsdauer des Einlassventils (218) zu der normalen Dauer ansprechend auf eine Änderung des Drucks unter einer vorbestimmten Schwelle umfasst.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin den Schritt der Veränderung eines Drosselventils (134), welches in der Einlassdurchlassbahn (108) angeordnet ist, zusammen mit der Veränderung des Einlassventils (218) umfasst.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung einer Änderung des Drucks den Schritt des Abfühlens einer Differenz des Drucks der Abgase, welche durch den PM-Filter (106) strömen, umfasst.
Eine Vorrichtung (100) zur Einleitung der Regeneration eines Partikelmaterie-(PM)-Filters (106) in einem EGR-System (104) in einem Verbrennungsmotor (102), welcher eine Verbrennungskammer (206) und ein Einlassventil (218) in Strömungsmittelverbindung umfasst, wobei folgendes vorgesehen ist: Mittel bzw. Einrichtungen (138, 304) zur Bestimmung einer Änderung des Drucks von Abgasen, die durch dem PM-Filter (106) strömen; und eine Steuervorrichtung bzw. ein Regler (244) zur darauf ansprechenden Veränderung einer Öffnung des Einlassventils (218).
Eine Vorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei die Veränderung einer Öffnung des Einlassventils (218) mindestens eines von folgendem umfasst: Veränderung einer Öffnungsdauer und Veränderung einer Öffnungsposition des Einlassventils (218)
Eine Vorrichtung (100) nach Anspruch 10, welche weiterhin umfasst: Eine Einlassdurchlassbahn (108) welche in Strömungsmittelverbindung mit dem Einlassventil (218) angeordnet ist; und ein Drosselventil (134), welches innerhalb der Einlassdurchlassbahn (108) angeordnet ist.
Eine Vorrichtung (100) nach Anspruch 12, wobei das Drosselventil (134) durch den Regler (244) betätigt wird in Kooperation mit der Veränderung der Öffnungsdauer des Einlassventils (218).
Eine Vorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei die Mittel bzw. Einrichtungen (138, 304) zur Bestimmung der Änderung des Drucks einen Drucksensor (140, 306) umfassen.
Eine Vorrichtung (100) nach Anspruch 14, wobei die Steuervorrichtung bzw. der Regler (244) angepasst ist zur Erweiterung der Öffnungsdauer des Einlassventils (218) über eine normale Öffnungsdauer hinaus als Antwort auf eine Bestimmung der Änderung des Drucks der Abgase größer als eine vorbestimmte Schwelle.
Eine Vorrichtung (100) nach Anspruch 15, wobei die erweiterte Öffnungszeit einen Teil des Kompressionstakts des Verbrennungsmotors (102) umfasst.