DE112015003446T5 - System und Verfahren zur Verbesserung von Nachbehandlung in einem Verbrennungsmotor - Google Patents

System und Verfahren zur Verbesserung von Nachbehandlung in einem Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Es werden ein System und Verfahren zum Verbessern der Leistung eines Nachbehandlungssystems durch Erhöhen seiner Temperatur über eine Aktivierungstemperatur offenbart. Gemäß wenigstens einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren das Einspritzen einer Menge eines Kraftstoffes in bestimmte mit Kraftstoff versorgte Zylinder einer Vielzahl von Verbrennungszylindern eines Verbrennungsmotors, wobei die Vielzahl von Verbrennungszylindern ferner nicht mit Kraftstoff versorgte Zylinder beinhaltet. Abgas von den mit Kraftstoff versorgten Zylindern wird durch das Nachbehandlungssystem geleitet, während unverbranntes Gas von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern vom Nachbehandlungssystem weg geleitet wird. In bestimmten Ausführungsformen kann das unverbrannte Gas in einen Ansaugkrümmer geleitet werden, der durch eine Öffnung mit der Vielzahl von Verbrennungszylindern in Fluidverbindung steht. Das System beinhaltet einen Motor, der Abgasventile, um den Strom von Abgas und unverbranntem Gas zu steuern, und eine Steuerung, um die Vorgänge des Verfahrens durchzuführen, aufweist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Emissionskontrollsysteme für Verbrennungsmotoren und insbesondere Abgasnachbehandlungssysteme für Verbrennungsmotoren.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Verbrennungsmotoren, einschließlich Kompressionszündungs-, Fremdzündungsmotoren und anderen im Stand der Technik bekannten Motoren, können während des Betriebs eine Mischung aus Wasserdampf, Kohlendioxid und Luftschadstoffen ausstoßen; diese Mischung wird typischerweise als Abgas und die Schadstoffe als Emissionen bezeichnet. Die Emissionen können gasförmige und feste Verbindungen beinhalten, einschließlich Kohlenmonoxid (CO), unverbrannten Kohlenwasserstoffen („UHC”), Stickstoffoxiden (hiernach „NOx”, um Stickoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) einzuschließen), Feinstaub („PM”), wie unter anderem Ruß und Schwefelverbindungen. Herkömmliche Emissionsnormen, die die Abgabe derartiger verschmutzender Emissionen einschränken, werden zunehmend verschärft, was die effiziente und effektive Reduzierung von Emissionen zu einem wichtigen Leistungskriterium für moderne Verbrennungsmotoren macht. Folglich sind Maschinen, die durch Verbrennungsmotoren angetrieben werden, typischerweise mit Abgasnachbehandlungssystemen ausgestattet, einschließlich Vorrichtungen wie Katalysatoren, Filter, Adsorptionsmittel und andere Vorrichtungen, um reglementierte Emissionen aus dem Abgas zu entfernen und dadurch die anwendbaren vorgeschriebenen Abgasnormen zu erfüllen. Derartige Nachbehandlungssysteme können einen oder mehrere von einem Dieseloxidationskatalysator („DOC”), Drei-Wege-Katalysator, gasarmen NOx-Katalysator, selektiven katalytischen Reduktions-(„SCR”)-katalysator, einer Filterkomponente, entweder katalysiert oder unkatalysiert (z. B. einen Dieselpartikelfilter („DPF”)) und einen Aufreinigungskatalysator (z. B. einen Ammoniakoxidationskatalysator) beinhalten.
  • Da die Menge und die Arten von Emissionen eines Motors abhängig von der Art, Größe und/oder den Betriebsbedingungen des Motors variieren kann, kann die Effizienz von Abgasnachbehandlungsvorrichtungen mit Motorbetriebsbedingungen variieren, insbesondere der Temperatur des durch den Motor erzeugten Abgases. Allgemein weist jede Art von Nachbehandlungsvorrichtung eine Minimaltemperatur auf, die allgemein als „Aktivierungstemperatur” bezeichnet wird, die den effektiven und effizienten Betrieb der Nachbehandlungsvorrichtung ermöglicht. Die Rate der Emissionsabscheidung ist allgemein nicht ausreichend, um vorgeschriebene Anforderungen zu erfüllen, wenn die Temperatur einer Nachbehandlungsvorrichtung geringer ist als die Aktivierungstemperatur. Ferner kann eine Nachbehandlungsvorrichtung durch Emissionen verschmutzt werden, wenn sie unter der Aktivierungstemperatur betrieben wird. Zum Beispiel zeigt 7 die Auswirkung von Temperatur auf eine beispielhafte SCR-Vorrichtung, die eine Aktivierungstemperatur von ungefähr 240°C aufweist, die ein typisches Verhalten für herkömmliche Nachbehandlungsvorrichtungen darstellt. Wie in 7 dargestellt, neigt ein SCR-Gerät unter der Aktivierungstemperatur dazu, UHCs zu absorbieren, die Ablagerungen bilden, die die SCR-Vorrichtung auf eine Weise verstopfen oder verschmutzen, die nur schwer rückgängig gemacht werden kann. Oberhalb der Aktivierungstemperatur neigt die SCR-Vorrichtung dazu, UHCs zu desorbieren, die bei erhöhten Temperaturen von den Oberflächen des SCR-Geräts verdampfen können.
  • Während des Betriebs des Motors variiert die Abgastemperatur abhängig von Faktoren wie der Motorgeschwindigkeit und Last und, in gewissem Ausmaß, der Umgebungstemperatur. Allgemein sinken Abgastemperaturen schnell, wenn der Motor mit geringer Last, geringen Geschwindigkeitsbedingungen, wie im Leerlauf, betrieben wird. Andere Betriebsbedingungen, wie der Betrieb bei geringen Geschwindigkeiten bei Winterwetter, können ebenfalls zu niedrigen Abgastemperaturen führen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Es werden ein System und Verfahren zum Verbessern der Leistung eines Nachbehandlungssystems durch Erhöhen seiner Temperatur über eine Aktivierungstemperatur offenbart. Gemäß wenigstens einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren das Einspritzen einer Menge eines Kraftstoffes in bestimmte mit Kraftstoff versorgte Zylinder einer Vielzahl von Verbrennungszylindern eines Verbrennungsmotors, wobei die Vielzahl von Verbrennungszylindern ferner nicht mit Kraftstoff versorgte Zylinder beinhaltet. Abgas von den mit Kraftstoff versorgten Zylindern wird durch das Nachbehandlungssystem geleitet, während unverbranntes Gas von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern vom Nachbehandlungssystem weg geleitet wird. Das Verbrennen der Menge an Kraftstoff in weniger als allen der Vielzahl von Verbrennungszylindern erhöht die Verbrennungstemperatur, wodurch die Abgastemperatur und ferner die Nachbehandlungssystemtemperatur erhöht wird. In bestimmten Ausführungsformen kann das unverbrannte Gas in einen Ansaugkrümmer geleitet werden, der über eine Öffnung mit der Vielzahl von Verbrennungszylindern in Fluidverbindung steht, wodurch eine Zusatzbelastung auf den Motor ausgeübt und die Nachbehandlungssystemtemperatur weiter erhöht wird. Das System beinhaltet einen Motor, der Abgasventile, um den Strom von Abgas und unverbranntem Gas zu steuern, und eine Steuerung, um die Vorgänge des Verfahrens durchzuführen, aufweist.
  • Diese Zusammenfassung ist bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die hierin in den veranschaulichenden Ausführungsformen weiter beschrieben sind. Diese Zusammenfassung ist weder dazu gedacht, Schlüsselmerkmale oder essenzielle Merkmale des beanspruchten Gegenstandes zu identifizieren, noch um als Hilfsmittel zum Einschränken des Umfangs des beanspruchten Gegenstandes zu dienen. Weitere Ausführungsformen, Formen, Objekte, Merkmale, Vorteile, Aspekte und Nutzen werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen deutlich.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Beschreibung hierin bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten auf gleiche Bauteile beziehen. Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 2 ein schematisches Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verbessern der Leistung eines Nachbehandlungssystems eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 4 ein Diagramm beispielhafter Auswirkungen auf die Abgastemperatur in Grad Celsius (°C) für Vorgänge eines Verfahrens zum Verbessern der Leistung eines Nachbehandlungssystems eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 5 ein Diagramm beispielhafter Auswirkungen auf die Abgastemperatur in Grad Celsius (°C) für Vorgänge eines alternativen Verfahrens zum Verbessern der Leistung eines Nachbehandlungssystems eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 6 ein schematisches Ablaufdiagramm eines anderen Verfahrens zum Verbessern der Leistung eines Nachbehandlungssystems eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
  • 7 ein Diagramm der relativen Konzentration unverbrannter Kohlenwasserstoffe, die über einen Abgastemperaturbereich in Grad Celsius (°C) für ein herkömmliches Nachbehandlungssystem adsorbiert oder desorbiert werden.
  • BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Um ein Verständnis der Grundlagen der Offenbarung zu unterstützen wird an dieser Stelle auf die Ausführungsformen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, verwiesen und spezifische Terminologie wird verwendet, um selbige zu beschreiben. Es versteht sich jedoch, dass dadurch keine Einschränkung des Umfangs der Offenbarung angedacht ist; jegliche Änderungen und weiteren Modifikationen der dargestellten Ausführungsformen und jegliche weiteren Anwendungen der Grundlagen der Erfindung, wie sie hierin dargestellt ist, wie sie für Fachleute auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung betrifft, offensichtlich sind, die den Vorteil der vorliegenden Offenbarung haben, sind hierin angedacht.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung beschreibt Verfahren zum Verbessern der Leistung eines Nachbehandlungssystems für einen Verbrennungsmotor durch Erhöhen der Temperatur des Nachbehandlungssystems, um eine relative Verbesserung dessen effizienten und effektiven Betriebs zu ermöglichen. Einige der Verfahren verbessern die Nachbehandlungssystemleistung ohne zusätzlichen Kraftstoff zu verbrauchen. Die offenbarten Verfahren können besonders effektiv sein, wenn der Motor unter leichter Belastung, geringen Geschwindigkeitsbedingungen, wie einem Leerlaufzustand, betrieben wird, wenn die Temperatur des durch den Motor erzeugten Abgases nicht ausreichend sein kann, um die Temperatur des Nachbehandlungssystems auf dessen minimale Aktivierungstemperatur zu erhöhen. Zusätzlich zum Erhöhen der Abgastemperatur ermöglichen die offenbarten Verfahren einen vollständigeren Verbrennungsprozess im Motor, was das Verschmutzen des Nachbehandlungssystems durch unverbrannte Kohlenwasserstoffe („UHCs”) verhindert, während weiterhin die Bildung von NOx eingeschränkt wird. Die offenbarten Verfahren können in jeder beliebigen geeigneten Kombination eingesetzt werden, abhängig von der Konfiguration und Anwendung eines jeweiligen Motors. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung beschreibt ein Motorsystem, das strukturiert ist, um die offenbarten Verfahren auszuführen.
  • Wie in 1 dargestellt, kann ein Motorsystem 100 einen Motor 10 beinhalten, der mit einem Abgassystem 20, das ein Nachbehandlungssystem 30 aufweist, in Fluidverbindung steht. Der Motor 10 kann jede beliebige Art von Verbrennungsmotor sein, einschließlich wenigstens ein Kompressionszündungs- oder Fremdzündungsmotor, der Diesel, Benzin oder Naturgas und/oder Kombinationen davon als Kraftstoff verwendet. Der Motor 10 kann einen Teil eines Antriebsstrangs für ein Fahrzeug umfassen, einschließlich ein mechanisches, hydraulisches oder elektrisches Getriebe (nicht dargestellt). In bestimmten Ausführungsformen kann der Motor 10 einen Teil einer stationären Anwendung umfassen, wie Stromerzeugungs-, Bohr- oder Pumpenanwendungen. Der Motor 10 beinhaltet eine Vielzahl von Verbrennungskammern oder Zylindern 12, die strukturiert sind, um einen Verbrennungsprozess zu ermöglichen und einzudämmen, in dem eine Mischung aus Kraftstoff und Luft verbrannt werden kann, um durch die Mechanik des Motors 10 mechanische Kraft (z. B. Antriebskraft für das Fahrzeug) zu erzeugen. Der Motor 10 kann eine Vielzahl von Einspritzvorrichtungen 14 beinhalten, die mit dem Zylindern 12 in Fluidverbindung stehen, um eine vorgegebene Menge an Kraftstoff in die Zylinder 12 einzuführen, um den Verbrennungsprozess zu ermöglichen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Motor 10 eine Einspritzvorrichtung 14 für jeden Zylinder 12 beinhalten. In alternativen Ausführungsformen kann der Motor 10 weniger oder mehr Einspritzvorrichtungen 14 als Zylinder 12 beinhalten. Ferner kann der Motor 10 eine Vielzahl von Zylinderventilen (nicht dargestellt) beinhalten, die bewegliche mit den Zylindern 12 verbunden sind, um den Fluss von Ladegas in die und Abgas aus den Zylindern 12 zu steuern.
  • Der Motor 10 kann einen Ansaugkrümmer 16 beinhalten, der mit den Zylindern 12 in Fluidverbindung steht, sodass der Ansaugkrümmer 16 einen Ansaugfluss von Ladegas in jeden der Zylinder 12 über die Zylinderventile ermöglicht. Der Ansaugfluss von Ladegas kann Umgebungsluft und Druckluft, rezirkuliertes Abgas und andere Gase beinhalten, wie hierin weiter beschrieben. Der Motor 10 kann ferner das Abgassystem 20 beinhalten, das mit den Zylindern 12 des Motors 10 in Fluidverbindung steht, wobei das Abgassystem 20 strukturiert ist, um den Fluss von Nachverbrennungsabgas von jedem der Zylinder 12 über die Zylinderventile zur Umgebung zu ermöglichen. Das Abgassystem 20 kann einen ersten Abgaskrümmer 22a und einen zweiten Abgaskrümmer 22b beinhalten. Der erste Abgaskrümmer 22a kann mit einer ersten Gruppe 12a der Zylinder 12 in Fluidverbindung stehen und der zweite Abgaskrümmer 22b kann mit einer zweiten Gruppe 12b der Zylinder 12 in Fluidverbindung stehen.
  • Wenngleich der in 1 dargestellte Motor 10 sechs Zylinder 12 mit drei Zylindern in der ersten Gruppe 12a und den verbleibenden drei Zylindern in der zweiten Gruppe 12b beinhaltet, kann der Motor 10 jede beliebige Anzahl an Zylindern 12 beinhalten. Ferner müssen die erste und zweite Gruppe 12a, 12b nicht die gleiche Anzahl an verknüpften Zylindern 12 aufweisen. Zum Beispiel kann der Motor 10 acht Zylinder 12 beinhalten, einschließlich zwei Zylindern 12 in der ersten Gruppe 12a, die jeweils mit dem ersten Abgaskrümmer 22a in Fluidverbindung stehen, und sechs Zylindern 12 in der zweiten Gruppe 12b, die jeweils mit dem zweiten Abgaskrümmer 22b in Fluidverbindung stehen. Ferner kann das Abgassystem 20 jede beliebige Anzahl an Abgaskrümmern beinhalten, die mit der Gesamtanzahl an Zylindern 12 in Fluidverbindung stehen.
  • Das Nachbehandlungssystem 30 des Abgassystems 20 kann eine erste Nachbehandlungseinheit 30a und eine zweite Nachbehandlungseinheit 30b beinhalten, die jeweils strukturiert sind, um unerwünschte Emissionen von dem dadurch strömenden Abgas zu eliminieren oder wenigstens zu verringern. Jede der ersten und zweiten Nachbehandlungseinheit 30a, 30b kann eine beliebige geeignete Nachbehandlungskomponente beinhalten, einschließlich Dieseloxidationskatalysator („DOC”), Drei-Wege-Katalysator („TWC”), gasarmem NOx-Katalysator, selektivem katalytischen Reduktions-(„SCR”)katalysator, einer Filterkomponente, entweder katalysiert oder unkatalysiert (z. B. ein Dieselpartikelfilter („DPF)) und einem Aufreinigungskatalysator (z. B. einen Ammoniakoxidationskatalysator) und andere Arten von Nachbehandlungsvorrichtungen, die zusammen als Nachbehandlungskomponenten bezeichnet werden. Wie in 1 dargestellt, kann die erste Nachbehandlungseinheit 30a wenigstens einen ersten DOC 36a, einen ersten DPF 34a und/oder einen ersten SCR 32a beinhalten. Gleichermaßen kann die zweite Nachbehandlungseinheit 30b wenigstens einen zweiten DOC 36b, einen zweiten DPF 34b und/oder einen zweiten SCR 32b beinhalten. Jede der ersten und zweiten Nachbehandlungseinheit 30a, 30b kann mehr als eine der genannten Nachbehandlungskomponenten und/oder alternativ andere geeignete Komponente beinhalten.
  • Die erste Nachbehandlungseinheit 30a kann über eine Abgasleitung 38 mit sowohl dem ersten als auch dem zweiten Abgaskrümmer 22a, 22b in Fluidverbindung stehen. Ferner kann die zweite Nachbehandlungseinheit 30b über die Abgasleitung 38 sowohl mit dem ersten als auch dem zweiten Abgaskrümmer 22a, 22b in Fluidverbindung stehen. Der Strom von Abgas vom ersten und zweiten Abgaskrümmer 22a, 22b durch das Abgassystem 20 kann durch Abgasventile geregelt und geleitet werden. In wenigstens einer Ausführungsform kann der Strom von Abgas aus dem ersten Abgaskrümmer 22a durch ein erstes Abgasventil 24 gesteuert werden, das in der Abgasleitung 38 zwischen dem ersten und zweiten Abgaskrümmer 22a, 22b und dem Nachbehandlungssystem 30 enthalten ist, insbesondere der ersten Nachbehandlungseinheit 30a. In wenigstens einer Ausführungsform kann der Strom an Abgas vom zweiten Abgaskrümmer 22b durch ein zweites Abgasventil 26 gesteuert werden, das in der Abgasleitung 38 zwischen dem ersten und zweiten Abgaskrümmer 22a, 22b und dem Nachbehandlungssystem 30, insbesondere nach der zweiten Nachbehandlungseinheit 30b, enthalten ist.
  • Die ersten und zweite Abgasventile 24, 26 ermöglichen, dass der Strom von Abgas von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Abgaskrümmer 22a, 22b selektiv entweder durch die erste Nachbehandlungseinheit 30a oder die zweite Nachbehandlungseinheit 30b oder beide geleitet wird. Zum Beispiel kann das erste Abgasventil 24 in einer beispielhaften Konfiguration angepasst werden, um Abgas vom ersten Abgaskrümmer 22a in die zweite Nachbehandlungseinheit 30b zu leiten und das zweite Abgasventil 26 kann Abgas vom zweiten Abgaskrümmer 22b in die zweite Nachbehandlungseinheit 30b leiten. In einer derartigen Konfiguration können alle durch den Motor 10 erzeugten Abgase durch die zweite Nachbehandlungseinheit 30b geleitet werden. In einer anderen beispielhaften Konfiguration kann das zweite Abgasventil 26 angepasst werden, um Abgas vom zweiten Abgaskrümmer 22b in die erste Nachbehandlungseinheit 30a zu leiten und das erste Abgasventil 24 kann ferner angepasst werden, um Abgas vom ersten Abgaskrümmer 22a in die erste Nachbehandlungseinheit 30a zu leiten. In einer derartigen Konfiguration können alle durch den Motor 10 erzeugten Abgase durch die erste Nachbehandlungseinheit 30a geleitet werden. Alternativ kann das erste Abgasventil 24 angepasst werden, um Abgas vom ersten Abgaskrümmer 22a in die erste Nachbehandlungseinheit 30a zu leiten und das zweite Abgasventil 26 kann angepasst werden, um Abgas vom zweiten Abgaskrümmer 22b in die zweite Nachbehandlungseinheit 30b zu leiten. Wie für Fachleute offensichtlich ist, sind durch die ersten und zweite Abgaskrümmer 22a, 22b und die ersten und zweiten Abgasventile 24, 26 andere Stromkonfigurationen möglich.
  • Die ersten und zweiten Abgasventile 24, 26 können jedes beliebige geeignete Multipositionsventil sein, das durch ein Signal aktiviert werden kann, um den Strom von Abgas und unverbranntem Ladegas wie hierin beschrieben zu leiten. Zum Beispiel können die ersten und zweiten Abgasventile 24, 26 Drei-Wege-Ventile beinhalten, die strukturiert sind, um die Ströme zu der ersten Nachbehandlungseinheit 30a, zu der zweiten Nachbehandlungseinheit 30b oder entweder vom ersten oder zweiten Nachbehandlungssystem 30a, 30b weg zu leiten. In einer derartigen Ausführungsform können die ersten und zweiten Abgasventile 24, 26 in ein einziges Ventil kombiniert werden, das die Ströme von Abgas und unverbranntem Gas wie hierin beschrieben leiten kann.
  • Das Motorsystem 100 kann eine Öffnung 28 beinhalten, die in einer Rückleitung 39 angeordnet ist, die sich vom Abgassystem 20 zum Ansaugkrümmer 16 erstreckt. Die Öffnung 28 kann jede beliebige geeignete Verengung sein, anpassbar oder fixiert, wie ein Drosselventil. In bestimmten Ausführungsformen kann sich die Rückleitung 39 über das entsprechende erste oder zweite Abgasventil 24, 26 von den ersten und zweiten Abgaskrümmern 22a, 22b zum Ansaugkrümmer 16 erstrecken, wie in 1 dargestellt. In wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet die Rückleitung 39 eine Leitung vom ersten Abgaskrümmer 22a zu der Öffnung 28 und eine zweite separate Leitung vom zweiten Abgaskrümmer 22b zu der Öffnung 28, die durch die einzelne, integrierte Rückleitung 39 mit dem Ansaugkrümmer 16 verbunden sein kann. Die Rückleitung 39 kann ermöglichen, dass wenigstens ein Teil des im Motor 10 erzeugten Abgases vom Abgassystem 20 zum Ansaugkrümmer 16 rezirkuliert wird, wodurch selektiv eine Hochdruckrückleitung von ungekühltem Abgas („EGR”) ermöglicht wird.
  • In wenigstens einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung wie in 1 dargestellt, kann das Motorsystem 100 eine Steuerung 60 beinhalten, die mit dem Motor 10 in Kommunikation steht, wobei die Steuerung 60 strukturiert ist, um bestimmte Vorgänge durchzuführen, um die Funktionen des Motorsystems 100 zu steuern und die Leistung des Nachbehandlungssystems 30 zu verbessern. Zum Beispiel kann die Steuerung 60 strukturiert sein, um Vorgänge zu befehlen, um den Strom von Abgas durch das Abgassystem 20 zu steuern und die Einspritzung von Kraftstoff in ausgewählte Zylinder 12 zu steuern. Die Steuerung 60 kann strukturiert sein, um Befehlsparameter des Motors 10 zu steuern, die Betriebseinstellungen für jene Komponenten des Motorsystems 100 beinhalten können, die mit einem Stellglied gesteuert werden können, das durch die Steuerung 60 aktiviert wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuerung 60 ein Teil eines Prozessorteilsystems sein, das eine oder mehrere Computervorrichtung(en) beinhaltet, die Speicher-, Prozessor- und Kommunikations-Hardware aufweist/aufweisen. Die Steuerung 60 kann eine einzige Vorrichtung oder eine verteilte Vorrichtung sein und die Funktionen der Steuerung 60 können durch Hardware oder Software ausgeführt werden. Die Steuerung 60 kann digitale Schaltungen, analoge Schaltungen oder eine Hybridkombinationen beider Arten umfassen. Die Steuerung 60 kann eine oder mehrere arithmetisch-logische Einheiten (ALUs), zentrale Prozessoreinheiten (CPUs), Speicher, Begrenzer, Konditioniere, Filter, Formatkonvertierer oder dergleichen beinhalten, die nicht dargestellt sind, um die Deutlichkeit zu bewahren.
  • Ferner kann die Steuerung 60 programmierbar, eine integrierte Zustandsmaschine oder eine Hybridkombination davon sein. In wenigstens einer Ausführungsform ist die Steuerung 60 programmierbar und führt Algorithmen aus und verarbeitet Daten gemäß Betriebslogik, die durch Programmanweisungen, wie Software oder Firmware, definiert ist. Alternativ oder zusätzlich kann Betriebslogik für die Steuerung 60 wenigstens teilweise durch festverdrahtete Logik oder andere Hardware definiert sein. Es gilt zu beachten, dass die Steuerung 60 exklusiv für das Verbessern der Leistung des Nachbehandlungssystems 30 dienen kann oder ferner bei der Regelung, Steuerung und/oder Aktivierung eines oder mehrerer der Untersysteme oder Aspekte des Motorsystems 100 verwendet werden kann.
  • Bestimmte hierin beschriebene Vorgänge können Vorgänge beinhalten, um einen oder mehrere Parameter zu interpretieren. Interpretieren beinhaltet im hierin verwendeten Sinne das Empfangen von Werten durch jedes beliebige im Stand der Technik bekannte Verfahren, einschließlich wenigstens des Empfangens von Werten von einer Datalink- oder Netzwerkkommunikation, des Empfangen eines elektronischen Signals (z. B. einer Spannung, Frequenz, eines Stroms oder eines Pulsweitenmodulationssignals (PWM)), das den Wert angibt, des Empfangens eines Software-Parameters, der den Wert angibt, das Lesen des Wertes aus einem Speicherort auf einem nicht transienten computerlesbaren Speichermedium, des Empfangens des Wertes als ein Laufzeitparameters durch jedes beliebige im Stand der Technik bekannte Mittel und/oder durch Empfangen eines Wertes durch den der interpretierte Parameter berechnet werden kann, und/oder durch Hinzuziehen eines Standardwertes, der als der Parameterwert interpretiert wird.
  • Für einen effektiven Betrieb ist es wünschenswert, dass das Nachbehandlungssystem 30 eine minimale Betriebstemperatur erreicht, die als die Aktivierungstemperatur bezeichnet wird. In Ausführungsformen, in denen das Nachbehandlungssystem 30 aus separaten Nachbehandlungskomponenten (d. h. erstem DOC 36a, erstem DPF 34a und erstem SCR 32a) besteht, kann das Nachbehandlungssystem 30 unter Umständen keine einzelne Aktivierungstemperatur aufweisen. Stattdessen können der erste DOC 36a, der erste DPF 34a und der erste SCR 32a jeweils ihre eigene Aktivierungstemperatur aufweisen. Nichtsdestotrotz kann die Aktivierungstemperatur des Nachbehandlungssystems 30 zwecks Einfachheit der Erläuterung als die Aktivierungstemperatur der Nachbehandlungskomponente angesehen werden, die die geringste derartige Temperatur aufweist. In Ausführungsformen, die die erste SCR 32a beinhalten, kann die Aktivierungstemperatur der Nachbehandlungseinheit 30a zum Beispiel um die 240°C liegen, was die Aktivierungstemperatur sein kann, um UHCs von einer beispielhaften SCR 32a zu pyrolisieren. Als ein weiteres Beispiel kann die kritische Temperatur, um Kohlenstoffansammlungen vom Nachbehandlungssystem 30 zu pyrolisieren, im Fall von Koks um die 325°C und im Fall von Rußansammlungen 400°C sein. Unbeachtet der spezifischen Kontaminanten oder Nachbehandlungskomponente kann das Motorsystem 100 konfiguriert sein, um jede beliebige angemessene Aktivierungstemperatur zu erreichen.
  • Die Temperatur eines Nachbehandlungssystems hängt allgemein von der Temperatur des Abgases ab, dass zur Behandlung durch sie strömt. Wenn ein herkömmlicher Motor bei niedrigen Belastungen und Geschwindigkeiten betrieben wird, wie im Leerlauf über längere Zeit, ist die Abgastemperatur typischerweise weit unter der Aktivierungstemperatur eines herkömmlichen Nachbehandlungssystems. Motorbetrieb in kalten Umgebungstemperaturen können die Abgastemperatur weiter unterdrücken. Unter derartigen Betriebsbedingungen kann ein Nachbehandlungssystem eines herkömmlichen Motors unter Umständen nicht ordnungsgemäß funktionieren und kann durch die Anwesenheit von erheblichen Konzentrationen von UHCs im Abgas zu Verschmutzung neigen, die unter derartigen Belastungs-, kalten Umgebungstemperaturen, die die Abgastemperatur unterdrücken, dazu neigen, zu steigen.
  • Das Motorsystem 100 ermöglicht verschiedene neuartige Mittel, um sicherzustellen, dass das Nachbehandlungssystem 30 die gewünschte Aktivierungstemperatur erreicht. In einem Standardmodus des Betriebs kann der Kraftstoff im Wesentlichen gleichmäßig und in einer Menge (hiernach „der erforderte Kraftstoff”), die ausreichend ist, um den aktuellen Bedarf an Drehmoment und/oder Strom vom Motor 10 zu erfüllen, an jeden der Zylinder 12 bereitgestellt werden. Gemäß wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Motorsystem 100 ferner in einem Regenerationsmodus arbeiten, um die Temperatur wenigstens eines Teils des Nachbehandlungssystems 30 zu erhöhen. Im Regenerationsmodus kann das Motorsystem 100 den erforderten Kraftstoff an nur einen Teil der Zylinder 12 (z. B. die erste Gruppe 12a) bereitstellen und gleichzeitig genug Strom erzeugen, um den aktuellen Drehmoment- und/oder Strombedarfs an den Motor 10 zu decken. In einer derartigen Ausführungsform wird der verbleibende Teil der Zylinder (z. B. die zweite Gruppe 12b) nicht mit Kraftstoff versorgt. In einer derartigen Konfiguration können die Zylinder 12, die mit dem erforderten Kraftstoff versorgt werden, als die „mit Kraftstoff versorgten Zylinder” bezeichnet werden und die verbleibenden Zylinder 12 können als die „nicht mit Kraftstoff versorgten Zylinder” bezeichnet werden. Ferner kann das Motorsystem 100 im Regenerationsmodus in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern erzeugtes Abgas in das Nachbehandlungssystem 30 (d. h. die erste Nachbehandlungseinheit 30a und/oder die zweite Nachbehandlungseinheit 30b) leiten und das von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern abgegebene Gas vom Nachbehandlungssystem 30 weg leiten. Da Kraftstoff zur Verbrennung bereitgestellt wird, ist das von nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern abgegebene Gas unverbranntes Ladegas.
  • Zum Beispiel kann die Steuerung 60 in wenigstens einer Konfiguration die mit der ersten Gruppe 12a der Zylinder 12 verknüpften Einspritzvorrichtungen 14 anweisen, keinen Kraftstoff in die erste Gruppe 12a einzuspritzen, wodurch die erste Gruppe 12a zu den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern wird. Ferner kann die Steuerung 60 die mit der zweiten Gruppe 12b der Zylinder 12 verknüpften Einspritzvorrichtungen 14 anweisen, den gesamten erforderten Kraftstoff in die zweite Gruppe 12b einzuspritzen, wodurch die zweite Gruppe 12b zu den mit Kraftstoff versorgten Zylindern wird. Dementsprechend werden die mit Kraftstoff versorgten Zylinder in einer Ausführungsform, in der eine gleiche Anzahl an Zylindern 12 in der ersten und zweiten Gruppe 12a, 12b vorliegt, mit zweimal so viel Kraftstoff im Regenerationsmodus versorgt, wie unter Standardmodusbetriebsbedingungen. Da der gesamte erforderte Kraftstoff in der beispielhaften Ausführungsform an die zweite Gruppe 12b bereitgestellt wird, wird die Verbrennungstemperatur in der zweiten Gruppe 12b (d. h. den mit Kraftstoff versorgten Zylindern) erhöht, genau wie die Temperatur des Abgases, das aus dem zweiten Abgaskrümmer 20b abgegeben wird, im Verhältnis zum Standardmodus des Betriebs. Abhängig von der Ausführungsform können die mit Kraftstoff versorgten Zylinder zwischen ungefähr 25% bis 75% der Vielzahl von Zylindern 12 umfassen.
  • Das Bereitstellen des gesamten erforderten Kraftstoffes an nur einen Teil der Zylinder 12 erhöht die Verbrennungstemperatur wenigstens teilweise durch Absenken des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Füllmischung, die in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern verbrannt wird. Bestimmte Arten von Motoren, wie herkömmliche Dieselmotoren, arbeiten üblicherweise mit verhältnismäßig hohen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen (z. B. 150:1), insbesondere bei geringer Geschwindigkeit, geringen Belastungsbedingungen, was bedeutet, dass die Mischung aus Kraftstoff und Ladegas, die in die Motorzylinder eingebracht wird, mehr Luft (d. h. Sauerstoff) enthält als erforderlich ist, um die Menge des eingeführten Kraftstoffes zu verbrennen. Bei geringen Belastungsbedingungen neigt die überschüssige Luft in der Mischung mit hohem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dazu, die Verbrennungstemperatur der Füllmischung, und demnach die Abgastemperatur, zu verdünnen oder zu unterdrücken. Im Gegenzug neigen geringere Luft-Kraftstoff-Verhältnisse dazu, die Verbrennungstemperatur zu erhöhen, da eine geringere Luftmasse, die eine bestimmte Wärmekapazität aufweist, in der Füllmischung vorhanden ist, um die durch den exothermen Verbrennungsprozess erzeugte Wärme zu absorbieren. Demnach erhöhen geringere Luft-Kraftstoff-Verhältnisse die Verbrennungstemperatur, was wiederum die Abgastemperatur und die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 erhöht.
  • Wie hierin beschrieben ermöglicht das Motorsystem 100 geringere Luft-Kraftstoff-Verhältnisse als typisch, indem der gesamte erforderte Kraftstoff selektiv in weniger als alle der Zylinder 12 eingeführt wird, was zu einem geringeren Gesamtvolumen an Luft für eine vorgegebene Menge an erfordertem Kraftstoff und demnach einem geringeren Luft-Kraftstoff-Verhältnis führt. Da geringe Geschwindigkeits-, geringe Belastungsbedingungen (z. B. Leerlaufbedingungen) allgemein außerhalb des Betriebsbereichs eines herkömmlichen Turboladers sind, veranlasst zusätzlicher Kraftstoff in einer derartigen Ausführungsform keine herkömmliche Reaktion vom Turbolader. Ein reaktionsloser Turbolader erhöht das Luft-Kraftstoff-Verhältnis weder durch Einführen von komprimierten Gas (d. h. Ladedruck) in den Motor, noch zieht er Energie aus der Enthalpie des Abgases. Dementsprechend wird der Verringerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses durch selektives Einleiten des gesamten erforderten Kraftstoffes in weniger als alle der Zylinder 12 bei geringen Geschwindigkeitsbedingungen nicht durch eine Zusatzspannung von einem Turbolader entgegengewirkt.
  • Andere Mittel zum Senken des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses können unerwünschte Nebenwirkungen erzeugen. Zum Beispiel könnte das Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch drosseln des eingehenden Stroms von Ladegas in den Ansaugkrümmer gesenkt werden. Ein derartiger Ansatz neigt dazu, ein Vakuum in den Zylindern zu erzeugen, was Schmieröl, das durch die Kolbenringe und andere Dichtungen in den Zylindern strömt, anziehen oder saugen kann, was zu übermäßigem Schmierölverbrauch und erhöhten Konzentrationen von UHCs im aus dem Motor abgegebenem Abgas führt. Das Motorsystem 100 ermöglicht verringerte Luft-Kraftstoff-Verhältnisse ohne derartige negative Auswirkungen.
  • Das Bereitstellen des gesamten erforderten Kraftstoffes an nur einen Teil der Zylinder 12 kann ferner die Effizienz der Einspritzvorrichtungen 14 erhöhen, wodurch die Konzentration von UHCs, die die Nachbehandlungskomponenten des Nachbehandlungssystem 30 verschmutzen oder kontaminieren können, im Abgas verringert wird. Allgemein sind Kraftstoffeinspritzvorrichtungen effektiver und produzieren einen besseren Kraftstoffsprühnebel, wenn mehr als die kleine Menge an Kraftstoff, die bei geringen Geschwindigkeits-, Niederbelastungsbedingungen typisch ist. Herkömmliche Kraftstoffeinspritzvorrichtungen erzeugen typischerweise einen Kraftstoffsprühnebel von geringerer Qualität, wenn verhältnismäßig geringe Mengen an Kraftstoff eingespritzt werden, da das Produzieren derartig kleiner Mengen zu einem größeren Druckabfall in den Einspritzvorrichtungen und verhältnismäßig geringem Einspritzdruck führt. Der geringe Einspritzdruck ergibt einen Kraftstoffsprühnebel, der nur schlecht in das Zylindervolumen eindringt, verhältnismäßig große Tropfen beinhaltet und demnach nicht effizient verbrennt. Obwohl die Gesamtmenge an Kraftstoff gleichbleibt, ist die Menge des Kraftstoffes, der durch jede Einspritzvorrichtung 14 während jedes Motorzyklus eingespritzt wird, im Motorsystem 100 größer, da der gesamte erforderte Kraftstoff durch eine geringere Anzahl an Einspritzvorrichtungen 14 eingespritzt wird.
  • Ohne auf eine spezifische Theorie festgelegt zu werden, erfordert eine größere Menge an Kraftstoff, dass eine Nadel in der Einspritzvorrichtung höher angehoben wird, was den Druckabfall in der Einspritzvorrichtung verringert und ermöglicht, dass der Kraftstoff mit einem höheren Druck in den Zylinder eingespritzt werden kann. Der höhere Druck ergibt einen Kraftstoffsprühnebel, der tiefer in den Zylinder eindringt, mit feineren Kraftstofftropfen (d. h. erhöhte Atomisierung), die vollständiger verbrennen. Das Ergebnis ist eine höhere Verbrennungstemperatur und ein vollständigerer Verbrennungsprozess, der weniger UHCs produziert, die stromabwärts gelegene Nachbehandlungskomponenten im Nachbehandlungssystem 30 kontaminieren können. Zum Beispiel zeigte eine Studie einer Ausführungsform des Motorsystems 100, das bei geringer Motorgeschwindigkeit und leichter Belastung arbeitet, dass das Einspritzen des gesamten erforderten Kraftstoffes in die Hälfe der Zylinder 12 die Konzentration der produzierten UHCs um ungefähr 66% verringerte. Demnach wurde gezeigt, dass das Bereitstellen des gesamten erforderten Kraftstoffes an nur einen Teil der Zylinder 12 die Effizienz der Einspritzvorrichtungen 14 weiter erhöht, wodurch höhere Verbrennungstemperaturen erzeugt werden, um die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 zu erhöhen und die Konzentration von UHCs im Abgas, die die Nachbehandlungskomponenten des Nachbehandlungssystem 30 verschmutzen oder kontaminieren können, verringert wird.
  • Beim Betrieb im Regenerationsmodus kann in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern, zum Beispiel der zweiten Gruppe 12b, erzeugtes und von ihnen abgegebenes Abgas durch den zweiten Abgaskrümmer 22b und das zweite Abgasventil 26 durch eine einzige Nachbehandlungseinheit, zum Beispiel die zweite Nachbehandlungseinheit 30b, geleitet werden. Demnach wird verhältnismäßig heißes Abgas, das durch den zusätzlichen bereitgestellten Kraftstoff weiter erhitzt wird, durch die Nachbehandlungseinheit, zum Beispiel die zweite Nachbehandlungseinheit 30b geleitet, wodurch deren Temperatur höher und schneller erhöht wird, als wenn das Abgas zwischen sowohl der ersten und zweiten Nachbehandlungseinheit 30a, 30b aufgeteilt wird. Gleichzeitig fahren die Zylinder 12 der ersten Gruppe 12a damit fort, einen eingehenden Ansaugstrom von Ladegas vom Ansaugkrümmer 16 anzunehmen, aber da die Einspritzvorrichtungen 14, die mit der ersten Gruppe 12a verknüpft sind, keinen Kraftstoff bereitstellen, kommt es in den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern nicht zu Verbrennung und in ihnen wird kein Abgas erzeugt. Stattdessen wird verhältnismäßig kaltes, unverbranntes „nicht mit Kraftstoff versorgtes” Ladegas aus der nicht mit Kraftstoff versorgten ersten Gruppe 12a im ersten Krümmer 22a ausgegeben.
  • Um das verhältnismäßig kalte, unverbrannte Gas daran zu hindern, die Temperatur der zweiten Nachbehandlungseinheit 30b zu beeinflussen, kann das unverbrannte, nicht mit Kraftstoff versorgte Gas vom ersten Krümmer 22a von der zweiten Nachbehandlungseinheit 30b weg geleitet werden. In bestimmten Ausführungsformen kann das nicht mit Kraftstoff versorgte Gas durch die erste Nachbehandlungseinheit 30a geleitet werden. Wenngleich verhältnismäßig kaltes, nicht mit Kraftstoff versorgtes Gas nur vernachlässigbare Mengen von UHCs beinhalten kann, die die Komponenten der ersten Nachbehandlungseinheit 30a verschmutzen könnten. Da das nicht mit Kraftstoff versorgte Gas keine erheblichen Mengen jeglicher reglementierten Emissionen beinhaltet, kann die erste Nachbehandlungseinheit 30a inaktiv sein und das Gas weder behandeln noch eine Aktivierungstemperatur erreichen müssen. Demnach kann das nicht mit Kraftstoff versorgte Gas vom verhältnismäßig heißen Abgas und der aktiven zweiten Nachbehandlungseinheit 30b isoliert sein, ohne die inaktive erste Nachbehandlungseinheit 30a negativ zu beeinflussen.
  • In Ausführungsformen des Motorsystems 100, das nur eine Nachbehandlungseinheit beinhaltet, kann das kalte nicht mit Kraftstoff versorgte Gas entweder direkt vom ersten Krümmer 20a in die Umgebung abgegeben werden oder durch die Rückleitung 39 zum Ansaugkrümmer 16 rezirkuliert werden. In einigen Ausführungsformen weist ein Verbrennungsmotor eine Vielzahl von Verbrennungszylindern auf, die mit einem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung stehen, der strukturiert ist, um die Zylinder mit Ladegas zu versorgen. Jeder Zylinder beinhaltet eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die jeden Zylinder selektiv mit einem Kraftstoff versorgen kann. Jeder der zwei oder mehr Abgaskrümmer steht mit wenigstens einem Teil der Zylinder in Fluidverbindung und ist strukturiert, um zu ermöglichen, dass in den Zylindern erzeugtes Abgas aus dem Motor austreten kann. Die eine Nachbehandlungseinheit steht mit wenigstens einem Abgaskrümmer in Fluidverbindung steht. Eine Abgasleitung verbindet die Abgaskrümmer mit der einen Nachbehandlungseinheit verbindet. Ein erstes Abgasstromventil ist in der Abgasleitung zwischen Abgaskrümmern und der einen Nachbehandlungseinheit angeordnet. Das erste Abgasstromventil ist strukturiert, um das Abgas von wenigstens einem der Abgaskrümmer selektiv von der einen Nachbehandlungseinheit weg zu leiten und das Abgas selektiv von wenigstens einem anderen Abgaskrümmer durch die eine Nachbehandlungseinheit zu leiten. Der Kraftstoff wird an einen Teil der Vielzahl von Zylindern bereitgestellt, deren Abgas zu der einen Nachbehandlungseinheit geleitet wird, während Ladegas von dem verbleibenden Anteil der Vielzahl von Zylindern von der einen Nachbehandlungseinheit weg geleitet wird.
  • Die Auswahl, welche spezifischen Zylinder 12 die mit Kraftstoff versorgten Zylinder sind und welche die nicht mit Kraftstoff versorgten Zylinder sind, kann für die jeweiligen Betriebsbedingungen abhängig davon, welche Nachbehandlungseinheit verwendet und unter bestimmten Bedingungen regeneriert wird, variiert werden. In Ausführungsformen, in denen bestimmte Zylinder 12 fest an eine spezifische Nachbehandlungseinheit angeschlossen sind, hängen die mit Kraftstoff versorgten Zylinder direkt von der Nachbehandlungseinheit ab, die verwendet wird. In einer Ausführungsform, in der die erste Gruppe 12a an Zylindern 12 über den ersten Abgaskrümmer 22a mit der ersten Nachbehandlungsgruppe 30a verbunden ist, ist die erste Gruppe 12a die mit Kraftstoff versorgten Zylinder, wenn die erste Nachbehandlungseinheit 30a für die Verwendung identifiziert ist. In Ausführungsformen, in denen die ersten und zweiten Abgasventile 24, 26 ermöglichen, dass Abgas von entweder der ersten oder zweiten Gruppe 12a, 12b durch entweder die erste oder zweite Nachbehandlungseinheit 30a, 30b geleitet wird, kann entweder die erste oder zweite Gruppe 12a, 12b aus den mit Kraftstoff versorgten Zylindern bestehen, wenn die erste Nachbehandlungseinheit 30a zur Verwendung identifiziert wird. Ferner kann die Nachbehandlungseinheit, die verwendet wird, wie gewünscht gewechselt oder geändert werden, um verhältnismäßig gleichmäßige Verwendung und Regeneration der Nachbehandlungseinheiten zu gewährleisten.
  • In wenigstens einer Ausführungsform können alle Zylinder 12 mit Kraftstoff versorgt werden, aber das von ihnen erzeugte Abgas kann entweder direkt durch die erste Nachbehandlungseinheit 30a oder die zweite Nachbehandlungseinheit 30b geleitet werden. In einer derartigen Ausführungsform wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis jedoch nicht verändert, wodurch der Temperaturanstieg des Abgases geringer ist als in Ausführungsformen, in denen der gesamte erforderte Kraftstoff an nur einen Teil der Zylinder 12, genauer gesagt die mit Kraftstoff versorgten Zylinder, bereitgestellt wird.
  • In wenigstens einer Ausführungsform kann das kalte, nicht mit Kraftstoff versorgte Gas über die Rückleitung 39 und die Öffnung 28 in den Ansaugkrümmer 16 geleitet und rezirkuliert werden. Die Rückleitung des nicht mit Kraftstoff versorgten Gases in den Ansaugkrümmer 16 stellt mehrere praktische Vorteile bereit, einschließlich des Dämpfens des durch die nicht mit Kraftstoff versorgten Zylinder erzeugten und vom Abgaskrümmer 22a abgegebenen Geräusches, wo das Nachbehandlungssystem 30 umgangen wird. Vorteile können ferner das erneute Einführen von Schmieröl beinhalten, das von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern zurück in den Motor 10 wandert, wo das Öl entweder in das Schmiermittelsystem resorbiert oder in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern verbrannt wird, wodurch verhindert wird, dass unverbranntes Schmieröl das Nachbehandlungssystem 30 verschmutzt oder verdorben wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die Wanderung von Schmieröl von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern gemindert werden, indem der Öldruck in den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern selektiv gesenkt wird. Ferner kann die Rückleitung des nicht mit Kraftstoff versorgten Gases die Temperatur des Abgases durch wenigstens teilweises Vorwärmen des Ansaugstroms weiter erhöhen. Das rezirkulierte nicht mit Kraftstoff versetzte Gas wird aufgrund der Pumpenarbeit, die an ihm durchgeführt wird, und der mit wiederholten Durchläufen durch den Motor 10 an es übertragenen Wärme heißer und ein Teil des rezirkulierten nicht mit Kraftstoff versetzten Gases wird durch die Mischung im Ansaugkrümmer 16 in die mit Kraftstoff versorgten Zylinder eingeführt, wodurch der Ansaugstrom vorgeheizt wird.
  • Das Motorsystem 100 ermöglicht es, dass eine Zusatzbelastung auf den Motor 10 ausgeübt wird, die nur inkrementellen zusätzlichen Kraftstoff erfordert. In wenigstens einer Ausführungsform kann die Öffnung 28 ein anpassbares Ventil sein, dass mit der Steuerung 60 in Kommunikation steht, sodass ein Strom dadurch selektiv in verschiedenen Graden eingeschränkt werden kann. In derartigen Ausführungsformen kann die Öffnung 28 verwendet werden, um selektiv die Pumpenarbeit der nicht mit Kraftstoff versorgten Zylinder zu erhöhen, die wie ein Luftkompressor Arbeit leisten müssen, um das nicht mit Kraftstoff versetzte Gas aus den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern und durch die Öffnung 28 zu drücken. Da das Drehmoment für das Ausführen der Pumpenarbeit durch die mit Kraftstoff versorgten Zylinder bereitgestellt werden muss, kann die Öffnung 28 eine Belastung des Motors 10 erzeugen, eine Belastung, die unter Verwendung der anpassbaren Öffnung 28 unabhängig von der durch einen Bediener erforderten Leistung angepasst werden kann. Die erhöhte Belastung des Motors 10 erhöht die erforderte Leistung/das erforderte Drehmoment, was den erforderten verbrannten Kraftstoff erhöht, wodurch die Temperatur des in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern erzeugten Abgases erhöht wird. Folglich erhöht die erhöhte Abgastemperatur die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30. Durch Ermöglichen einer Anpassung der Belastung des Motors 10 unabhängig von der Bedieneranforderung, ermöglicht es die Öffnung 28 der Steuerung 60, selektiv zusätzlichen Kraftstoff zu verbrauchen, um die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 nach Bedarf zu erhöhen, um die Aktivierungstemperatur zu erreichen, was insbesondere bei geringen Belastungsbedingungen wünschenswert sein kann, wie hierin beschrieben.
  • In wenigstens einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung wie in 1 dargestellt, kann das Motorsystem 100 einen elektromagnetischen Generator 18 beinhalten, der mechanisch mit einer Antriebswelle 11 des Motors 10 verbunden ist und mit der Steuerung 60 in Kommunikation steht. In bestimmten Anwendungen des Motorsystems 100 kann durch den Motor 10 erzeugtes Drehmoment verwendet werden, um den elektromagnetischen Generator 18 anzutreiben, um elektrischen Strom zu erzeugen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Motorsystem 100 in einer dieselelektrischen Lokomotive eingesetzt werden, in der der Motor 10 den Generator 18 antreibt, dessen Ausgabe elektrischen Strom an Fahrmotoren bereitstellt, die die Räder der Lokomotive antreiben. In einer derartigen Anwendung ist der Motor 10 nicht mechanisch mit den Rädern verbunden. Demnach kann durch den Motor 10 erzeugter überschüssiger Strom abwechselnd als Abwärme über den Generator 18 unabhängig vom tatsächlichen Strombedarf an die Umgebung oder an ein im Abgasrohr angeordnetes Heizgitter, das die Temperatur des Abgases erhöht, abgegeben werden. Dementsprechend kann die Belastung des Motors 10 in wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Verwendung des Generators 18 erhöht werden, unabhängig davon, ob das Motorsystem 100 Antriebskraft bereitstellt. In einer derartigen Ausführungsform kann die Steuerung 60 den Generator 18 anweisen, den Motor 10 über den erforderten Strom hinaus zu belasten. Die zusätzliche Belastung des Generators 18 veranlasst, dass zusätzlicher Kraftstoff in die mit Kraftstoff versorgten Zylinder eingespritzt wird, wodurch die Temperatur des Abgases aufgrund einer Erhöhung der Verbrennungstemperatur erhöht wird, was zu einer Erhöhung der Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 und einer verbesserten Leistung führt. In einer derartigen Ausführungsform kann die Steuerung 60 selektiv die Belastung des Motors 10 nach Bedarf variieren, um die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 über die Aktivierungstemperatur zu erhöhen, insbesondere bei durch den Bediener erforderten geringen Belastungsbedingungen.
  • In wenigstens einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das Nachbehandlungssystem 30 mit einer Wärmeisolierung 46 isoliert sein, um Wärmeverlust von dem verhältnismäßig heißen Abgas an die Umgebung zu verhindern. Wie in 1 dargestellt, kann die Wärmeisolierung 46 wenigstens teilweise sowohl die erste Nachbehandlungseinheit 30a als auch die zweite Nachbehandlungseinheit 30b umgeben. Ferner kann die Wärmeisolierung 46 erweitert sein, um wenigstens einen Teil der Abgasleitung 38 zu umhüllen. Die Wärmeisolierung 46 kann den gesamten Abgaspfad durch das Abgassystem 20 von den ersten und zweiten Abgaskrümmern 22a, 22b zu einem Ausgang 37 der ersten und zweiten Nachbehandlungseinheit 30a, 30b umgeben. In bestimmten Ausführungsformen kann die Wärmeisolierung 46 ferner die Rückleitung 39 umgeben, um die Temperatur des dadurch strömenden nicht mit Kraftstoff versorgten Gases beizubehalten. Die Wärmeisolierung 46 kann demnach den Temperaturabfall zwischen den ersten und zweiten Abgaskrümmern 22a, 22b und dem Ausgang 37 dem Nachbehandlungssystem 30 verringern, wodurch die Temperatur des Abgases durch das Abgassystem 20 im Wesentlichen beibehalten wird, um die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 weiter zu erhöhen. Die Wärmeisolierung 46 kann jedes beliebige geeignete Material sein, das den Temperaturen des Abgassystems 20 und den Umwelt- und Servicebedingungen jeder beliebigen Anwendung, in der das Motorsystem 100 eingesetzt wird, widerstehen kann.
  • Die Wärmeisolierung 46 kann besonders effektiv sein, wenn das Motorsystem 100 in industriellen Anwendungen im großen Maßstab eingesetzt wird und insbesondere in kalten Umgebungstemperaturen. Zum Beispiel, wenn das Motorsystem 100 in einem großen Fahrzeug (z. B. einem, das in Bergbauvorgängen verwendet wird) eingesetzt wird, kann der Abstand zwischen dem Motor 10 und der Nachbehandlungseinheit 30 wenigstens 6 Meter (m) oder ungefähr 20 Fuß (ft) betragen. Erhebliche Abfälle in der Temperatur des Abgases können in derartigen Anwendungen bedingt durch Wärmetransfer von der Abgasleitung 38 beobachtet werden, insbesondere beim Betrieb in kalten Umgebungstemperaturen. Folglich hilft die Wärmeisolierung 46 dabei, die Temperatur des Abgases durch das Abgassystem 20 beizubehalten, was die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 erheblich erhöhen kann, insbesondere bei geringen Belastungen, wo die Abgastemperatur am geringsten sein kann.
  • Die Nachbehandlungseinheit 30 kann ferner einen oder mehrere Temperatursensoren beinhalten. In wenigstens einer Ausführungsform kann ein erster Temperatursensor 62 in Kommunikation mit dem Strom von Abgas durch die erste Nachbehandlungseinheit 30a angeordnet sein. Ferner kann ein zweiter Temperatursensor 64 in Kommunikation mit dem Strom von Abgas durch die zweite Nachbehandlungseinheit 30b angeordnet sein. Die Temperatur des Stroms von Abgas durch das Nachbehandlungssystem 30 kann stellvertretend für die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 überwacht werden. Jeder der ersten und zweiten Temperatursensoren 62, 64 kann jede beliebige geeignete Art von Vorrichtung sein, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, ein Thermoelement, einen Thermistor und ein Pyrometer. Der erste und zweite Temperatursensor 62, 64 können mit der Steuerung 60 in Kommunikation stehen, um Rückmeldung über die Leistung der ersten und zweiten Nachbehandlungseinheit 30a, 30b bereitzustellen. Zum Beispiel kann der erste Temperatursensor 62 Informationen bereitstellen, die anzeigen, dass die Nachbehandlungseinheit 30a unter der Aktivierungstemperatur liegt, wodurch die Steuerung 60 veranlasst wird, den Regenerationsmodus des Betriebs zu initiieren, um die Temperatur der Nachbehandlungseinheit 30a zu erhöhen. Ferner kann der erste Temperatursensor 62 Informationen bereitstellen, die anzeigen, dass die Nachbehandlungseinheit 30a über der Aktivierungstemperatur liegt, wodurch die Steuerung 60 veranlasst wird, vom Regenerationsmodus in einen anderen Betriebsmodus, wie den Standardmodus, zu wechseln.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann der erste Temperatursensor 62 mehrere derartige Sensoren beinhalten, die jeweils mit der Steuerung 60 und einer Nachbehandlungskomponente in Kommunikation stehen, wie dem DOC 36a, dem DPF 34a und/oder dem SCR 32a. In einer derartigen Anwendung kann die Steuerung 60 den Regenerationsmodus gemäß der Aktivierungstemperatur jeder jeweiligen Nachbehandlungskomponente initiieren. In bestimmten anderen Ausführungsformen kann der erste Temperatursensor 62 mehrere Sensoren beinhalten, die sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts von der Nachbehandlungseinheit 30a positioniert sind und/oder eine oder mehrere Nachbehandlungskomponenten, sodass sich eine Temperatur jeder durch die Steuerung 60 ändern kann. Da die Behandlung von bestimmten, spezifischen reglementierten Emissionen allgemein exotherm sein kann, kann ein gemessener Temperaturanstieg einer jeweiligen Nachbehandlungskomponente anzeigen, dass die Nachbehandlungseinheit 30a effizient arbeitet. Der zweite Temperatursensor 64 kann ähnlich in der Nachbehandlungseinheit 30b konfiguriert sein.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, ein Motorsystem 101, ist in 2 dargestellt. Das Motorsystem 101 kann den Motor 10 beinhalten, der die Zylinder 12 aufweist, die zwischen der ersten Gruppe 12a und der zweiten Gruppe 12b aufgeteilt sind, wobei jeder Zylinder 12 mit dem Ansaugkrümmer 16 in Fluidverbindung steht und über die Einspritzvorrichtungen 14 mit Kraftstoff versorgt wird. Das Motorsystem 101 kann ferner die Steuerung 60 beinhalten.
  • Das Motorsystem 101 kann ein Abgassystem 120 beinhalten, das mit dem Motor 10 in Fluidverbindung steht, wobei das Abgassystem 120 strukturiert ist, um den Strom von Abgas nach der Verbrennung von jedem der Zylinder 12 über die Zylinderventile in die Umgebung zu ermöglichen. Das Abgassystem 120 kann einen ersten Abgaskrümmer 122a und einen zweiten Abgaskrümmer 122b beinhalten. Der erste Abgaskrümmer 122a kann mit der ersten Gruppe 12a der Zylinder 12 in Fluidverbindung stehen und der zweite Abgaskrümmer 122b kann mit der zweiten Gruppe 12b in Fluidverbindung stehen. Wenngleich der in 2 dargestellte Motor 10 sechs Zylinder 12 mit drei Zylindern in der ersten Gruppe 12a und den verbleibenden drei Zylindern in der zweiten Gruppe 12b beinhaltet, kann der Motor 10 jede beliebige Anzahl an Zylindern 12 beinhalten. Ferner müssen die erste und zweite Gruppe 12a, 12b nicht die gleiche Anzahl an verknüpften Zylindern 12 aufweisen. Ferner kann das Abgassystem 120 jede beliebige Anzahl an Abgaskrümmern beinhalten, die mit der Gesamtanzahl an Zylindern 12 in Fluidverbindung stehen.
  • Das Abgassystem 120 kann eine Nachbehandlungseinheit 130 beinhalten, die strukturiert ist, um unerwünschte reglementierte Emissionen vom dadurch strömenden Abgas zu eliminieren oder wenigstens zu verringern. Die Nachbehandlungseinheit 130 kann jede beliebige geeignete Nachbehandlungskomponente beinhalten, einschließlich DOC 136a, DPF 134 und/oder SCR 132, die kollektiv als Nachbehandlungskomponenten bezeichnet werden, wie in 2 dargestellt. Die Nachbehandlungseinheit 130 kann mehr als eine der ausgeführten Nachbehandlungskomponenten und/oder alternativ andere geeignete Komponenten beinhalten. Wenngleich eine Nachbehandlungseinheit 130 in 2 dargestellt ist, kann das Motorsystem 101 in wenigstens einer Ausführungsform mehr als eine Nachbehandlungseinheit 130 beinhalten. Die Nachbehandlungseinheit 130 kann über die Abgasleitung 138 mit dem ersten und zweiten Abgaskrümmer 122a, 122b in Fluidverbindung stehen. Der Strom von Abgas vom ersten Abgaskrümmer 122a kann durch ein erstes Abgasventil 124, das in der Abgasleitung 138 zwischen dem ersten Abgaskrümmer 122a und der Nachbehandlungseinheit 130 angeordnet ist, reguliert und geleitet werden. Der Strom von Abgas vom zweiten Abgaskrümmer 122b kann durch ein zweites Abgasventil 126, das in der Abgasleitung 138 zwischen dem zweiten Abgaskrümmer 122b und der Nachbehandlungseinheit 130 angeordnet ist, reguliert und geleitet werden.
  • Das erste Abgasventil 124 ermöglicht, dass der Strom von Abgas vom ersten Abgaskrümmer 122a selektiv durch entweder die Nachbehandlungseinheit 130 oder eine Rückleitung 139 die den ersten Abgaskrümmer 122a mit dem Ansaugkrümmer 16 verbindet, geleitet werden kann. Gleichermaßen ermöglicht es das zweite Abgasventil 126, dass der Strom von Abgas vom zweiten Abgaskrümmer 122b selektiv durch entweder die Nachbehandlungseinheit 130 oder die Rückleitung 139, die den zweiten Abgaskrümmer 122b mit dem Ansaugkrümmer 16 verbindet, geleitet werden kann. Folglich ermöglichen das erste Abgasventil 124 und das zweite Abgasventil 126, dass der Strom des Abgases von sowohl dem ersten Abgaskrümmer 122a als auch dem zweiten Abgaskrümmer 122b durch die Nachbehandlungseinheit 130 geleitet werden. Ferner ermöglichen das erste Abgasventil 124 und das zweite Abgasventil 126, dass der Strom des Abgases von entweder dem ersten Abgaskrümmer 122a oder dem zweiten Abgaskrümmer 122b durch die Nachbehandlungseinheit 130 geleitet wird, während Abgas vom anderen Abgaskrümmer durch die Rückleitung 139 in den Ansaugkrümmer 16 geleitet werden kann. In bestimmten Ausführungsformen können das erste Abgasventil 124 und das zweite Abgasventil 126 ferner ermöglichen, dass der Strom des Abgases von entweder dem ersten Abgaskrümmer 122a und/oder dem zweiten Abgaskrümmer 122b in die Umgebung geleitet wird.
  • Wie hierin mit Verweis auf das Motorsystem 100 beschrieben, ermöglichen der Motor 10 und die Steuerung 60 des Motorsystems 101, dass Kraftstoff selektiv an bestimmte Zylinder 12 und nicht an andere bereitgestellt werden kann. Zum Beispiel kann die Steuerung 60 in wenigstens einer Ausführungsform die mit der ersten Gruppe 12a der Zylinder 12 verknüpften Einspritzvorrichtungen 14 anweisen, keinen Kraftstoff in die erste Gruppe 12a einzuspritzen, wodurch die erste Gruppe 12a zu den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern wird. Ferner kann die Steuerung 60 die mit der zweiten Gruppe 12b der Zylinder 12 verknüpften Einspritzvorrichtungen 14 anweisen, den gesamten erforderten Kraftstoff in die zweite Gruppe 12b einzuspritzen, wodurch die zweite Gruppe 12b zu den mit Kraftstoff versorgten Zylindern wird. Da der gesamte erforderte Kraftstoff in einer derartigen Ausführungsform an die zweite Gruppe 12b bereitgestellt wird, wird die Verbrennungstemperatur in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern erhöht, genau wie die Temperatur des Abgases, das aus dem zweiten Abgaskrümmer 122b abgegeben wird. Ferner kann in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern erzeugtes und von ihnen abgegebenes Abgas durch den zweiten Abgaskrümmer 122b und das zweite Abgasventil 126 durch die Nachbehandlungseinheit 130 geleitet werden. Demnach wird verhältnismäßig heißes Abgas, das durch den zusätzlichen bereitgestellten Kraftstoff weiter erhitzt wird, durch die Nachbehandlungseinheit 130 geleitet, wodurch deren Temperatur erhöht wird.
  • Wie hierin mit Verweis auf das Motorsystem 100 beschrieben, wird in einer beispielhaften Ausführungsform des Motorsystems 101, in dem die erste Gruppe 12a nicht mit Kraftstoff versorgt wird, verhältnismäßig kaltes, unverbranntes, nicht mit Kraftstoff versorgtes Gas von der nicht mit Kraftstoff versorgten ersten Gruppe 12a in den ersten Krümmer 122a abgegeben. Um zu verhindern, dass verhältnismäßig kaltes, nicht mit Kraftstoff versorgtes Gas die Temperatur der Nachbehandlungseinheit 130 beeinflusst, kann nicht mit Kraftstoff versorgtes Gas vom ersten Krümmer 122a von der Nachbehandlungseinheit 130 weg geleitet werden, zum Beispiel in den Ansaugkrümmer 16 über die Rückleitung 139 oder direkt in die Umgebung. Dementsprechend ermöglichen es das erste Abgasventil 124 und das zweite Abgasventil 126 der Steuerung 60, das gesamte verhältnismäßig heiße Abgas, das durch die mit Kraftstoff versorgten Zylinder des Motors 10 erzeugt wird, durch die Nachbehandlungseinheit 130 zu leiten, während gleichzeitig das gesamte verhältnismäßig kalte, nicht mit Kraftstoff versorgte Gas von der Nachbehandlungseinheit 130 weg geleitet wird, wodurch die Temperatur der Nachbehandlungseinheit 130 für die jeweiligen Betriebsbedingungen maximiert wird.
  • In wenigstens einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das Motorsystem 101 einen Turbolader 104 beinhalten, der mit der Abgasleitung 138 und dem Ansaugkrümmer 16 in Kommunikation steht, wie in 2 dargestellt. Der Turbolader 140 kann eine Turbine 142 beinhalten, die mit dem Strom an Abgas in Fluidverbindung steht, das aus den ersten und zweiten Abgaskrümmern 122a, 122b austritt. Die Turbine 142 kann stromaufwärts von der Nachbehandlungseinheit 130 angeordnet und strukturiert sein, wenigstens einen Teil der Energie des verhältnismäßig heißen Abgases mit hohem Druck in mechanisches Drehmoment umzuwandeln. Der Turbolader 140 kann ferner einen Kompressor 144 beinhalten, der mit dem Strom von Ladegas stromaufwärts vom Ansaugkrümmer 16 in Fluidverbindung steht und durch das Drehmoment, das von der Turbine 142 erzeugt wird, angetrieben wird. Der Kompressor 144 kann strukturiert sein, um das Ladegas zu komprimieren und eine größere Masse an Ladegas durch den Ansaugkrümmer 16 und in die Zylinder 12 zu drücken, wodurch die Leistungsausgabe des Motors 10 im Verhältnis zur Masse des Ladegases, das in die Zylinder 12 gedrückt wird, erhöht wird. Der Turbolader 140 kann einen Mehrstufenturbolader, einen Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) oder einen Turbolader, der in bestimmten Ausführungsformen ein Ladedruckregelklappen- oder ein Umgehungsventil aufweist, beinhalten, wobei diese Auflistung nicht abschließend ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Motorsystem 100 einen mechanisch angetriebenen Kompresser (nicht dargestellt) beinhalten, der mit dem Ansaugkrümmer 16 in Kommunikation steht und komprimiertes Ladegas durch den Ansaugkrümmer 16 und in den Motor 10 drücken kann.
  • In wenigstens einer Ausführungsform kann das Motorsystem 100 ferner ein Abgasrückleitungs-(„EGR”)System 150 beinhalten. Das EGR-System 150 kann zwischen der Abgasleitung 138 und dem Ansaugkrümmer 16 angeordnet und strukturiert sein, um wenigstens einen Teil des Abgases, das vom Motor 10 abgegeben wird, durch den ersten und zweiten Abgaskrümmer 122a, 122b in den Ansaugkrümmer 16 und zurück in den Motor 10 rückzuleiten. Abgas, das durch das EGR-System 150 zurück in den Motor 10 geleitet wird, kann als „EGR”-Gas bezeichnet werden und demnach in bestimmten Ausführungsformen einen Teil des Ladegases umfassen. Das EGR-System 150 kann ein EGR-Ventil 152 beinhalten, das strukturiert ist, um den Strom von Abgas durch das EGR-System 150 zu regulieren und zu synchronisieren. Das EGR-System 150 kann ferner eine EGR-Kühlvorrichtung 154 beinhalten, die strukturiert ist, um Wärme vom dadurch geleiteten Abgas zu übertragen. Die EGR-Kühlvorrichtung 154 kann jede beliebige Art von geeignetem Wärmetauscher sein und kann durch das Kühlen des Abgases, das durch das EGR-System 150 strömt, die Masse des EGR-Gases erhöhen, das zurück in den Ansaugkrümmer 16 geleitet wird. In wenigstens einer Ausführungsform kann das EGR-System 150 eine Umgehungsleitung (nicht dargestellt) beinhalten, um selektiv die EGR-Kühlvorrichtung 154 zu umgehen und ungekühltes Abgas wie gewünscht in den Ansaugkrümmer 16 zu leiten. In Ausführungsformen, die den Turbolader 140 beinhalten, kann das EGR-System 150 stromabwärts von der Turbine 142 und stromaufwärts vom Nachbehandlungssystem 130 positioniert sein. Unter niedrigen Belastungs- und/oder kalten Umgebungsbetriebsbedingungen kann das EGR-Ventil 152 geschlossen werden, um eine Rückleitung jedes beliebigen Teils des verfügbaren, verhältnismäßig heißen Abgases zu verhindern, wodurch das gesamte Abgas durch die Nachbehandlungseinheit 130 geleitet wird.
  • In wenigstens einer Ausführungsform kann das Motorsystem 101 Wärmeisolierung 146 beinhalten, um Wärmeverlust von dem verhältnismäßig heißen Abgas an die Umgebung zu verhindern. Wie in 2 dargestellt, kann die Wärmeisolierung 146 wenigstens teilweise die Nachbehandlungseinheit 130 umgeben. Ferner kann die Wärmeisolierung 146 erweitert sein, um wenigstens einen Teil der Abgasleitung 138 zu umhüllen. In Ausführungsformen, die den Turbolader 140 beinhalten, kann sich die Wärmeisolierung 146 von der Turbine 144 und um die Nachbehandlungseinheit 130 erstrecken. Die Wärmeisolierung 146 kann ferner den gesamten Abgaspfad von den ersten und zweiten Abgaskrümmern 122a, 122b zu einem Ausgang 137 der Nachbehandlungseinheit 130 umgeben. In bestimmten Ausführungsformen kann die Wärmeisolierung 146 ferner die Rückleitung 139 umgeben. Die Wärmeisolierung 146 kann jedes beliebige geeignete Material sein, das den Temperaturen des Abgassystems 120 und den Umwelt- und Servicebedingungen jeder beliebigen Anwendung, in der das Motorsystem 101 eingesetzt wird, widerstehen kann. Die Wärmeisolierung 146 verringert den Temperaturabfall zwischen den ersten und zweiten Abgaskrümmern 122a, 122b und dem Ausgang 137 der Nachbehandlungseinheit 130, wodurch die Temperatur des Abgases durch das Abgassystem 120 im Wesentlichen beibehalten wird, um die Temperatur der Nachbehandlungseinheit 130 weiter zu erhöhen. Die Wärmeisolierung 146 kann besonders effektiv sein, wenn das Motorsystem 101 in industriellen Anwendungen im großen Maßstab eingesetzt wird und insbesondere in kalten Umgebungstemperaturen, wo maßgebliche Abfälle in der Temperatur des Abgases in derartigen Anwendungen aufgrund von Wärmetransfer von der Abgasleitung 138 beobachtet werden können. Folglich hilft die Wärmeisolierung 146 dabei, die Temperatur des Abgases durch das Abgassystem 120 beizubehalten, was eine erhebliche Auswirkung auf die Leistung der Nachbehandlungseinheit 130 haben kann, insbesondere bei geringen Belastungen, wo die Abgastemperatur am geringsten sein kann.
  • Die Nachbehandlungseinheit 130 kann ferner einen Temperatursensor 162 beinhalten, der mit dem Strom von Abgas durch die Nachbehandlungseinheit 130 in Kommunikation steht. Die Temperatur des Stroms von Abgas durch das Nachbehandlungssystem 130 kann stellvertretend für die Temperatur des Nachbehandlungssystems 130 überwacht werden. Der Temperatursensor 162 kann jede beliebige geeignete Vorrichtung sein, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, ein Thermoelement, einen Thermistor und ein Pyrometer. Der Temperatursensor 162 kann mit der Steuerung 60 in Kommunikation stehen, um Rückmeldung über die Leistung an die Nachbehandlungseinheit 130 bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Temperatursensor 162 Informationen bereitstellen, die anzeigen, dass die Nachbehandlungseinheit 130 unter der Aktivierungstemperatur liegt, wodurch die Steuerung 60 veranlasst wird, den Regenerationsmodus des Betriebs zu initiieren, um die Temperatur der Nachbehandlungseinheit 130 zu erhöhen. Ferner kann der Temperatursensor 162 Informationen bereitstellen, die anzeigen, dass die Nachbehandlungseinheit 130 über der Aktivierungstemperatur liegt, wodurch die Steuerung 60 veranlasst wird, vom Regenerationsmodus in einen anderen Betriebsmodus, wie den Standardmodus, zu wechseln. In bestimmten Ausführungsformen kann der Temperatursensor 162 mehrere derartige Sensoren beinhalten, die jeweils mit der Steuerung 60 und einer Nachbehandlungskomponente in Kommunikation stehen, wie dem DOC 136, dem DPF 134 und/oder dem SCR 132. In einer derartigen Anwendung kann die Steuerung 60 den Regenerationsmodus gemäß der Aktivierungstemperatur jeder jeweiligen Nachbehandlungskomponente initiieren. In bestimmten anderen Ausführungsformen kann der Temperatursensor 162 mehrere derartige Sensoren beinhalten, die sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts von der Nachbehandlungseinheit 130 positioniert sind und/oder eine oder mehrere Nachbehandlungskomponenten, sodass sich eine Temperatur jeder durch die Steuerung 60 ändern kann. Da die Behandlung von bestimmten, spezifischen reglementierten Emissionen allgemein exotherm sein kann, kann ein gemessener Temperaturanstieg einer jeweiligen Nachbehandlungskomponente anzeigen, dass die Nachbehandlungseinheit 130 effizient arbeitet.
  • Die nachfolgenden schematischen Ablaufbeschreibungen stellen veranschaulichende Ausführungsformen von Verfahren bereit, um die Leistung eines Nachbehandlungssystems für einen Verbrennungsmotor durch Erhöhen der Temperatur des Nachbehandlungssystems zu verbessern. Es versteht sich, dass dargestellte Vorgänge lediglich beispielhaft sind und die Vorgänge kombiniert oder aufgeteilt und hinzugefügt oder entfernt sowie insgesamt oder teilweise in eine neue Reihenfolge gebracht werden können, außer die ist ausdrücklich anderweitig hierin aufgeführt. Bestimmte dargestellte Vorgänge können durch einen Computer implementiert sein, der ein Computerprogrammprodukt auf einem nicht transienten computerlesbaren Speichermedium ausführt, wobei das Computerprogrammprodukt Anweisungen umfasst, die den Computer veranlassen, einen oder mehrere der Vorgänge auszuführen oder die Befehle an andere Vorrichtungen auszugeben, um einen oder mehrere der Vorgänge auszuführen.
  • Bestimmte hierin beschriebene Vorgänge können Vorgänge beinhalten, um einen oder mehrere Parameter zu interpretieren. Interpretieren beinhaltet im hierin verwendeten Sinne das Empfangen von Werten durch jedes beliebige im Stand der Technik bekannte Verfahren, einschließlich wenigstens des Empfangens von Werten von einer Datalink- oder Netzwerkkommunikation, des Empfangen eines elektronischen Signals (z. B. einer Spannung, Frequenz, eines Stroms oder eines PWM-Signals), das den Wert angibt, des Empfangens eines Software-Parameters, der den Wert angibt, das Lesen des Wertes aus einem Speicherort auf einem nicht transienten computerlesbaren Speichermedium, des Empfangens des Wertes als ein Laufzeitparameters durch jedes beliebige im Stand der Technik bekannte Mittel und/oder durch Empfangen eines Wertes durch den der interpretierte Parameter berechnet werden kann, und/oder durch Hinzuziehen eines Standardwertes, der als der Parameterwert interpretiert wird.
  • Wie in 3 dargestellt, beinhaltet ein Verfahren 200 des Verbesserns der Leistung des Nachbehandlungssystems 30 des Motorsystems 100 durch Erhöhen der Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 für den Motor 10 einen Vorgang 210 des Einspritzens einer Menge des Kraftstoffes in die erste Gruppe 12a an Zylindern 12 des Motors 10, während kein Kraftstoff in die zweite Gruppe 12b der Zylinder 12 eingespritzt wird, sodass die erste Gruppe 12a die mit Kraftstoff versorgten Zylinder beinhaltet und die zweite Gruppe 12b die nicht mit Kraftstoff versorgten Zylinder beinhaltet. In Vorgang 210 beinhaltet die Menge von Kraftstoff den gesamten erforderten Kraftstoff, der erforderlich ist, um den aktuellen Bedarf an Drehmoment und/oder Leistung von dem Motor 10 zu erfüllen. Das Verfahren kann einen Vorgang 220 des Leitens des durch die Verbrennung der Menge an Kraftstoff in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern erzeugten Abgases durch das Nachbehandlungssystem 30 beinhalten, wodurch die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 erhöht wird. In Ausführungsformen, die mehr als eine Nachbehandlungseinheit beinhaltet, wie die erste Nachbehandlungseinheit 30a und die zweite Nachbehandlungseinheit 30b, kann der Vorgang 220 das Leiten oder Routen des gesamten Abgases in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern durch eine Nachbehandlungseinheit, entweder die erste Nachbehandlungseinheit 30a oder die zweite Nachbehandlungseinheit 30b beinhalten.
  • Das Verfahren 200 kann ferner einen Vorgang des Leitens von nicht mit Kraftstoff versorgtem, unverbranntem Gas, das durch die nicht mit Kraftstoff versorgten Zylinder abgegeben wird, vom Nachbehandlungssystem 30 weg beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen kann das Verfahren 200 einen Vorgang 230 des Rückleitens des nicht mit Kraftstoff versorgten, unverbrannten Gases in den Ansaugkrümmer 16 des Motors 10 durch die Rückleitung 39 beinhalten. Wie hierin beschrieben, kann die fortlaufende Rückleitung des nicht mit Kraftstoff versorgten Gases die Temperatur des Abgases durch Mischen im Ansaugkrümmer 16 erhöhen.
  • Das Verfahren 200 kann einen Vorgang 240 des Anwendens einer Zusatzbelastung auf den Motor 10 beinhalten, um die Menge an in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern (z. B. der ersten Gruppe 12a) verbranntem Kraftstoff zu erhöhen, wodurch die Temperatur des in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern erzeugten Abgases erhöht wird, wodurch die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 erhöht wird. In Ausführungsformen des Motorsystems 100, die die Öffnung 28 beinhalten, kann das Verfahren 200 einen Vorgang 250 des Anwendens der Zusatzbelastung von Vorgang 240 beinhalten, indem das nicht mit Kraftstoff versorgte, unverbrannte Gas durch die Rückleitung 39 durch Öffnung 28 rezirkuliert wird, wodurch die Pumpenarbeit der nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern erhöht wird, was den erforderten Kraftstoff und folglich die Temperatur des in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern erzeugten Abgases erhöht wird, wodurch die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 erhöht wird. In bestimmten Ausführungsformen kann der Vorgang 250 das Anpassen der Öffnung 28 beinhalten, um die Pumpenarbeit des Motors 10 zu modulieren.
  • Alternativ und/oder zusätzlich kann das Verfahren 200 einen Vorgang 260 des Anwendens der Zusatzbelastung des Vorgangs 240 beinhalten, indem die Geschwindigkeit des Motors 10 in einem Leerlaufbetriebszustand moduliert wird. Typischerweise kann ein Motor bei einem Nominalpegel von 600 Umdrehungen pro Minute (RPM) im Leerlauf laufen. Der Vorgang 260 kann das Erhöhen der Geschwindigkeit des Motors 10 nach oben auf ungefähr einen Betriebsbereich des Turboladers 140 beinhalten, der typischerweise um 1000 RPM betragen kann. Wenn das Nachbehandlungssystem 30 eine gewünschte Temperatur erreicht, kann die Motorgeschwindigkeit auf den Nominalpegel verringert werden. Durch das Modulieren der Motorgeschwindigkeit ermöglicht der Vorgang 260 Anpassungen der Nachbehandlungssystemtemperatur mit nur schrittweisen Erhöhungen des Kraftstoffverbrauchs.
  • In Ausführungsformen des Motorsystems 100, die den Generator 18 beinhalten, kann das Verfahren 200 einen Vorgang 270 des Anwendens der Zusatzbelastung des Vorgangs 240 unter Verwendung des Generators 18 beinhalten, der mit dem Motor 10 verbunden ist, um die Belastung des Motors 10 zu erhöhen und überschüssige erzeugte Energie zum Beispiel als Abwärme an die Umgebung abzugeben. In einer Ausführungsform wird die überschüssige erzeugte Leistung an ein Heizgitter geleitet, das im Abgasrohr angeordnet ist. In bestimmten Ausführungsformen kann das Verfahren das Anwenden einer Zusatzbelastung aus Vorgang 240 unter Verwendung einer Hydraulikpumpe beinhalten, die mechanisch mit dem Motor 10 verbunden ist, wobei der elektrische Strom, der durch die Zusatzlast erzeugt wird, zu einem Heizgitter geleitet wird, das im Abgasrohr angeordnet ist.
  • In wenigstens einer Ausführungsform des Verfahrens 200 kann wenigstens ein Teil des Nachbehandlungssystems 30 mit der Wärmeisolierung 46 umhüllt sein. Wenngleich die vorangehende Beschreibung des Verfahrens 200 mit Verweis auf das Motorsystem vorgestellt wird, können bestimmte Ausführungsformen des Verfahrens 200 auch unter Verwendung des Motorsystems 101 ausgeführt werden.
  • 4 zeigt die verhältnismäßige Auswirkung der Vorgänge des Verfahrens 200 auf die Abgastemperatur für eine beispielhafte Ausführungsform des Motorsystems 100, das mit einer geringeren Geschwindigkeit, geringeren Lastbedingungen wie Leerlauf arbeitet. Wie in 4 dargestellt, kann ein beispielhaftes Motorsystem, das mit einer geringen Belastung, geringen Geschwindigkeitsbedingung arbeitet, eine Abgastemperatur von nur ungefähr 70°C (als Grundlinie bezeichnet) erzielen. Im Vergleich kann eine Ausführungsform des Motorsystems 100, die die Wärmeisolierung 46 beinhaltet, die wenigstens einen Teil des Nachbehandlungssystems 30 umgibt, eine Abgastemperatur um 50°C mehr unter denselben Betriebsbedingungen erzielen. Eine Ausführungsform des Motorsystems 100, die den Vorgang 210 des Verfahrens 200 verwendet, das den Vorgang des Einspritzens des gesamten erforderten Kraftstoffes in eine Hälfte der Zylinder 12 beinhaltet, während kein Kraftstoff in die andere Hälfte der Zylinder 12 eingespritzt wird, ferner die Temperatur des Abgases weiter um ungefähr 20°C erhöhen. Wie weiter in 4 dargestellt, kann der Vorgang 240 des Anwendens einer Zusatzbelastung auf das Motorsystem 100 die Abgastemperatur auf ungefähr 270°C erhöhen. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform des Motorsystems 100 unter Verwendung des Vorgangs 270, der das Anwenden der Zusatzbelastung durch den Generator 18 beinhaltet, die Abgastemperatur um ungefähr 150°C erhöhen. Alternativ kann eine Ausführungsform des Motorsystems 100 unter Verwendung des Vorgangs 230, in dem nicht mit Kraftstoff versorgtes, unverbranntes Gas in den Ansaugkrümmer 16 des Motors 10 über die Rückleitung 39 rezirkuliert wird, die Abgastemperatur um ungefähr 100°C erhöhen. In einer anderen Ausführungsform kann eine Zusatzbelastung durch die Hydraulikpumpe ausgeübt werden und die Abgastemperatur erhöhen.
  • Ferner wird in einer Ausführungsform des Motorsystems 100 unter Verwendung des Vorgangs 250, in welchem der Strom rezirkuliert wird, nicht mit Kraftstoff versorgtes Gas durch die Öffnung 28 eingeschränkt, was die Abgastemperatur um ungefähr 50°C erhöht.
  • 5 zeigt die verhältnismäßige Auswirkung einer alternativen Anwendung der Vorgänge des Verfahrens 200 auf die Abgastemperatur für eine alternative Ausführungsform des Motorsystems 100, das mit einer geringeren Geschwindigkeit, geringeren Lastbedingungen wie Leerlauf arbeitet. Wie in 5 dargestellt, kann ein beispielhaftes Motorsystem, das mit einer geringen Belastung, geringen Geschwindigkeitsbedingung arbeitet, eine Abgastemperatur von knapp über 50°C (als Grundlinie bezeichnet) erzielen. Zum Vergleich kann eine Ausführungsform des Motorsystems 100, die die Isolierung 46 beinhaltet und den Vorgang 210, den Vorgang 230, den Vorgang 250 und den Vorgang 260 des Verfahrens beinhaltet, die Abgastemperatur auf ungefähr 350°C erhöhen.
  • Wie in 4 und 5 dargestellt, können die Vorgänge des Verfahrens 200 in verschiedenen Kombinationen eingesetzt werden, abhängig von den Betriebsbedingungen und der Ausführung des Motorsystems 100, um die Abgastemperatur auf wenigstens die Aktivierungstemperatur zu erhöhen und die Leistung des Nachbehandlungssystems 30 zu verbessern. Zum Beispiel kann das Isolieren des Nachbehandlungssystems 30 mit der Wärmeisolierung 46 in bestimmten Anwendungen des Motorsystems 100 nicht praktisch oder wirtschaftlich sein. In einer derartigen Anwendung können der Vorgang 210 und Vorgang 230 ausreichend sein, um die Abgastemperatur auf wenigstens die Aktivierungstemperatur zu erhöhen. In einem weiteren Beispiel, wenngleich getrennt in 4 dargestellt, kann eine beispielhafte Ausführungsform des Motorsystems 100 einschließlich des Generators 18, der Rückleitung 39 und der Öffnung 28, den Vorgang 270 einsetzen, unter Verwendung des Generators 18, unter bestimmten Betriebsbedingungen, kann jedoch ferner den Vorgang 230 und den Vorgang 260 einsetzen, unter Verwendung der Rückleitung 39 und Öffnung 28, zusätzlich oder alternativ, abhängig von den Betriebsbedingungen. In einem weiteren anderen Beispiel kann der Vorgang 210 unter bestimmten Bedingungen ausreichend sein, um das Nachbehandlungssystem 30 über seine Aktivierungstemperatur zu erhöhen, um die Leistung des Nachbehandlungssystems 30 zu verbessern.
  • Computersimulationen, die das Motorsystem 100 modellieren, unter Verwendung begrenzter Elemente und numerischer Störmechanikverfahren, haben synergistische Auswirkungen der kombinierten Vorgänge des Verfahrens 200 gezeigt, um die Nachbehandlungssystemleistung durch Erhöhen der Nachbehandlungskomponententemperaturen zu verbessern und Verschmutzung zu mindern. In bestimmten Ausführungsformen zeigen die Computersimulationen, dass das Kombinieren der Vorgänge des Verfahrens 200 unerwartete größere Anstiege der Temperatur der Nachbehandlungskomponenten erzeugt hat, insbesondere eine SCR, die den erwarteten Temperaturanstieg von jedem der separat verwendeten Vorgänge überschreiten. Folglich ergeben verschiedene Kombinationen des Verfahrens 200 unerwartete synergistische Auswirkungen, die Nachbehandlungskomponententemperaturen weiter erhöhen.
  • In wenigstens einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren 300 des Verbesserns der Leistung des Nachbehandlungssystems 30 des Motorsystem 100 durch Erhöhen der Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 des Motors 10 in 6 dargestellt. Das Verfahren 300 beinhaltet einen Vorgang 310 des Betriebs des Motors 10 in einem Standardmodus des Betriebs. Der Standardmodus des Betriebs kann das Bereitstellen von Kraftstoff an alle Zylinder 12 des Motors 10 durch Einspritzvorrichtungen 14 im Wesentlichen gleichmäßig, um die erforderte Leistung und/oder das erforderte Drehmoment zu erfüllen, und das Abgeben des in allen Zylindern 12 erzeugten Abgases durch das Nachbehandlungssystem 30 beinhalten. In Ausführungsformen, die mehr als eine Nachbehandlungseinheit beinhaltet, zum Beispiel die erste Nachbehandlungseinheit 30a und die zweite Nachbehandlungseinheit 30b, kann der Standardmodus das Leiten oder Routen wenigstens eines Teils des Abgases durch alle Nachbehandlungseinheiten beinhalten, einschließlich der ersten Nachbehandlungseinheit 30a und der zweiten Nachbehandlungseinheit 30b. Der Standardmodus kann ferner andere Motorparametereinstellungen beinhalten, die für die Betriebsbedingungen des Motors 10 angemessen sind, und die erforderte Leistung und/oder das erforderte Drehmoment, wie durch die Steuerung 60 angeordnet.
  • Das Verfahren 300 kann ferner einen Vorgang 320 des Überwachens der Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 beinhalten, zum Beispiel unter Verwendung des ersten Temperatursensors 62 und/oder des zweiten Temperatursensors 64. Alternativ und/oder zusätzlich kann die Temperatur des Stroms von Abgas durch das Nachbehandlungssystem 30 stellvertretend für die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 überwacht werden. In einer derartigen Ausführungsform kann die Temperatur des Abgases an einem Eingang des Nachbehandlungssystems 30 überwacht werden. In bestimmten Ausführungsformen des Vorgangs 320 kann das Überwachen des ersten und/oder zweiten Temperatursensors 62, 64 durch die Steuerung 60, die mit den Temperatursensoren 62, 64 und dem Motor 10 in Kommunikation steht, ausgeführt werden. Das Verfahren 300 kann einen Vorgang 330 des Arbeitens basierend auf der überwachten Temperatur beinhalten, um zu bestimmen, ob der Betrieb des Motors 10 vom Standardmodus geändert werden soll. Im Vorgang 330, wenn der erste Temperatursensor 62 und/oder der zweite Temperatursensor 64 anzeigen, dass die Temperatur des Nachbehandlungssystem 30 über dessen Aktivierungstemperatur liegt, kann die Steuerung 60 fortfahren, den Motor 10 anzuweisen, im Standardmodus zu arbeiten und die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 weiter zu überwachen. Wenn der erste Temperatursensor 62 und/oder der zweite Temperatursensor 64 jedoch anzeigen, dass die Temperatur des Nachbehandlungssystem 30 unter dessen Aktivierungstemperatur liegt, kann das Verfahren 300 einen Vorgang 340 des Betriebs des Motors 10 im Regenerationsmodus beinhalten. Im Vorgang 340 kann die Steuerung 60 basierend auf der Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 arbeiten und den Motor 10 anordnen, vom Standardmodus zu wechseln, um im Regenerationsmodus zu arbeiten. Beim Wechsel vom Standard- in den Regenerationsmodus des Betriebs kann das Verfahren 300 zum Vorgang 320 des Überwachens der Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 zurückbringen und entsprechend fortfahren.
  • In bestimmten Ausführungsform des Verfahrens 300 kann der Regenerationsmodus einen oder mehrere der Vorgänge des Verfahrens 200 wie hierin beschrieben beinhalten. Dementsprechend kann das Verfahren 300 den Vorgang 210 des Einspritzens einer Menge an Kraftstoff in nur einen Teil der Zylinder 12 des Motors 10 (d. h. die mit Kraftstoff versorgten Zylinder) beinhalten, während in den verbleibenden Teil der Zylinder 12 kein Kraftstoff eingespritzt wird (d. h. die nicht mit Kraftstoff versorgten Zylinder), wobei die Menge an Kraftstoff den gesamten erforderten Kraftstoff beinhaltet, der erforderlich ist, um den aktuellen Bedarf an Drehmoment und/oder Leistung vom Motor 10 zu erfüllen. Das Verfahren 300 kann den Vorgang 220 des Leitens des in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern erzeugten Abgases durch das Nachbehandlungssystem 30 beinhalten, wodurch die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 erhöht wird. Das Verfahren 300 kann ferner den Vorgang 230 des Leitens des unverbrannten, nicht mit Kraftstoff versorgten Gases, das aus den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern abgegeben wird, weg vom Nachbehandlungssystem 30 beinhalten, wie das Rückleiten des nicht mit Kraftstoff versorgten Gases in den Ansaugkrümmer 16 des Motors 10 durch die Rückleitung 39, wie in Vorgang 240. Ferner kann das Verfahren 300 den Vorgang 250 des Anwendens einer Zusatzbelastung auf den Motor 10 beinhalten, um die Menge an in den mit Kraftstoff versorgten Zylindern verbrannten Kraftstoffs zu erhöhen, wodurch die Temperatur des Nachbehandlungssystems 30 erhöht wird. Folglich kann das Verfahren 300 in bestimmten Ausführungsformen den Vorgang 260 des Anwendens der Zusatzbelastung unter Verwendung des Generators 18 oder der Hydraulikpumpe oder in bestimmten Ausführungsformen den Vorgang 270 des Anwendens der Zusatzbelastung durch Anpassen der Öffnung 28, um den Strom von nicht mit Kraftstoff versorgtem Gas durch die Rückleitung 39 beinhalten. In wenigstens einer Ausführungsform des Verfahrens 300 kann wenigstens ein Teil des Nachbehandlungssystems 30 mit der Wärmeisolierung 46 umhüllt sein.
  • Wenngleich die vorangehende Beschreibung des Verfahrens 300 mit Verweis auf das Motorsystem vorgestellt wird, können bestimmte Ausführungsformen des Verfahrens 300 auch unter Verwendung des Motorsystems 101 ausgeführt werden.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem einen SCR-Katalysator beinhalten. Nachbehandlungskomponenten, wie ein SCR-Katalysator, können obere Grenzwertbetriebstemperaturen aufweisen. Wenn Abgase diese obere Grenzwerttemperatur überschreiten, kann die Nachbehandlungskomponente nicht in der Lage sein, UHCs effektiv zu verarbeiten. Es ist demnach wünschenswert, die Temperatur des Abgases unter der Grenzwerttemperatur der Nachbehandlungskomponente zu halten.
  • In einer Ausführungsform kann das Motorsystem 100 einen Unterbelastungsmodus beinhalten. Zum Beispiel kann das Motorsystem 100 in den Unterbelastungsmodus platziert werden, wenn die Temperatur der Abgase die obere Grenzwerttemperatur des SCR-Katalysators überschreitet. In einer Ausführungsform kann das Motorsystem 100 in dem Unterbelastungsmodus Kraftstoff an eine geringere Anzahl an Zylindern 12 bereitstellen als wenn das Motorsystem 100 in einem nicht unterbelasteten Modus arbeitet, wodurch die Temperatur des Abgases verringert wird, das an das Nachbehandlungssystem geleitet wird. Derartige Zylinder 12 können als aktive oder mit Kraftstoff versorgte Zylinder bezeichnet werden. Die verbleibenden Zylinder 12 werden deaktiviert. Die deaktivierten Zylinder 12 können auch als nicht mit Kraftstoff versorgte Zylinder bezeichnet werden. Die deaktivierten Zylinder 12 werden mit verhältnismäßig wenig Kraftstoff oder keinem Kraftstoff versorgt. In einigen Ausführungsformen ist die Gesamtmenge des Kraftstoffes, der im Unterbelastungsmodus an die mit Kraftstoff versorgten Zylinder bereitgestellt wird, geringer als die Gesamtmenge an Kraftstoff, der im nicht unterbelasteten Modus an die mit Kraftstoff versorgten Zylinder bereitgestellt wird. In bestimmten Ausführungsformen wird der Strom an Ladeluft an die deaktivierten Zylinder 12 verringert oder beendet.
  • Das Versorgen einer verhältnismäßig geringeren Anzahl an Zylindern 12 mit Kraftstoff im Unterbelastungsmodus als im nicht unterbelasteten Modus kann zu einer Verringerung des Drehmoments und/oder der Leistung, das/die durch das Motorsystem 100 erzeugt wird, führen. In bestimmten Ausführungsformen kann die selektive Deaktivierung der Zylinder 12, wenn das Motorsystem 100 in den Unterbelastungsmodus platziert wird, zu einer Drehmomentunterbelastung von bis zu 70% führen. Zusätzlich kann die Implementierung des Unterbelastungsmodus zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz führen.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann das Motorsystem 100 in einen Unterbelastungsmodus platziert werden, wenn eine Schlüsselmotorsystemtemperatur oder eine/ein mit dem Motorkühlmittel oder Motoröl verknüpfte Temperatur oder Druck einen Grenzwert für diese Eingabe überschreitet. Wenn die Temperatur des Motorkühlmittels zum Beispiel eine obere Grenztemperatur eines Motorkühlmittels überschreitet, kann das Motorsystem in einen Unterbelastungsmodus platziert werden. In einigen Ausführungsformen kann das Motorsystem 100 in den Unterbelastungsmodus platziert werden, wenn die Temperatur des Motoröls eine obere Grenzwerttemperatur eines Motoröls überschreitet. Wenngleich eine Anzahl an verschiedenen Fehlerzuständen beschrieben wurde, kann das Motorsystem 100 in Reaktion auf das Erkennen anderer mit dem Motorsystem 100 verknüpfter Fehlerzustände in den Unterbelastungsmodus platziert werden.
  • In einer Ausführungsform kann das Motorsystem 100 vom Regenerationsmodus in den Unterbelastungsmodus wechseln, wenn die Temperatur des Nachbehandlungssystems verhältnismäßig höher ist als eine obere Grenzwerttemperatur, die mit dem Nachbehandlungsvorgang verknüpft ist. Wenn das Motorsystem 100 in den Unterbelastungsmodus wechselt, wird eine verringerte Menge an Kraftstoff in die mit Kraftstoff versorgten Zylinder 12 eingespritzt wird. In einer Ausführungsform ist die verringerte Menge an Kraftstoff verhältnismäßig geringer als die erforderte Menge an Kraftstoff, die im Regenerationsmodus in die mit Kraftstoff versorgten Zylinder eingespritzt wird.
  • Wie aus den Abbildungen und dem vorangehenden Text offensichtlich ist, wird eine Vielfalt von Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung angedacht. Derartige Systemausführungsformen können in einer Vielfalt von Verfahren, Prozessen, Prozeduren, Schritten und Vorgängen als Mittel zum Verbessern der Leistung eines Nachbehandlungssystems für einen Verbrennungsmotor eingesetzt werden.
  • Gemäß einem Aspekt ist ein Verfahren zum Anpassen der Temperatur eines Nachbehandlungssystems eines Verbrennungsmotors offenbart. Das Verfahren beinhaltet das Versetzen eines Verbrennungsmodus in einen Standardmodus, wenn eine Temperatur eines Nachbehandlungssystems im Wesentlichen gleich oder größer als eine Aktivierungstemperatur ist und in einen Regenerationsmodus, wenn die Temperatur des Nachbehandlungssystems geringer ist als die Aktivierungstemperatur, wenn im Regenerationsmodus, Einspritzen einer erforderten Menge an Kraftstoff, der in mit Kraftstoff versorgten Zylindern einer Vielzahl von Verbrennungszylindern des Verbrennungsmotors verbrannt werden soll, wenn der Verbrennungsmotor im Regenerationsmodus arbeitet, wobei die Vielzahl von Verbrennungszylindern ferner nicht mit Kraftstoff versorgte Zylinder umfasst, wo die Verbrennung des Kraftstoffs verhältnismäßig heißeres Abgas erzeugt, das von den mit Kraftstoff versorgten Zylindern abgegeben wird, und wobei die nicht mit Kraftstoff versorgten Zylinder verhältnismäßig kälteres unverbranntes Gas abgegeben, und wenn im Regenerationsmodus, Leiten des durch die mit Kraftstoff versorgten Zylinder erzeugten Abgases durch das Nachbehandlungssystem, das mit dem Verbrennungsmotor in Fluidverbindung steht, wobei die erforderte Menge an Kraftstoff, der in die mit Kraftstoff versorgten Zylinder eingespritzt wird, im Wesentlichen einer Menge an Kraftstoff entspricht, die in die Vielzahl von Verbrennungszylindern eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor im Standardmodus arbeitet. In einer Ausführungsform besteht das Nachbehandlungssystem aus einer einzigen Nachbehandlungseinheit und das Verfahren beinhaltet das Leiten des unverbrannten Gases von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern weg vom Nachbehandlungssystem. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Leiten des Abgases durch das Nachbehandlungssystem, das mit dem Verbrennungsmotor in Fluidverbindung steht, das Leiten des Abgases durch eine erste von wenigstens zwei Nachbehandlungseinheiten des Nachbehandlungssystems, die mit dem Verbrennungsmotor in Fluidverbindung steht. In einer Verfeinerung dieser Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Leiten des unverbrannten Gases von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern durch eine zweite eine der wenigstens zwei Nachbehandlungseinheiten des Nachbehandlungssystems, die mit dem Verbrennungsmotor in Fluidverbindung stehen. In einer weiteren Verfeinerung beinhaltet das Verfahren das Leiten des unverbrannten Gases von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern weg von der ersten der wenigstens zwei Nachbehandlungseinheiten. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Abgeben des unverbrannten Gases von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern in eine Umgebung außerhalb des Verbrennungsmotors. In einer weiteren anderen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Bereitstellen einer Menge an Ladeluft in jeden der mit Kraftstoff versorgten Zylinder, wenn der Verbrennungsmotor im Regenerationsmodus betrieben wird, die im Wesentlichen der Menge an Ladeluft entspricht, die in jeden der Vielzahl von Verbrennungszylindern bereitgestellt wird, wenn der Verbrennungsmotor im Standardmodus betrieben wird. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Rückleiten des unverbrannten Gases in einen Abgaskrümmer, der mit dem Verbrennungsmotor in Fluidverbindung steht. In einer Verfeinerung dieser Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ferner das Rückleiten des unverbrannten Gases durch eine Öffnung, die strukturiert ist, um Widerstand zum rezirkulierten unverbrannten Gas von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern bereitzustellen. In einer weiteren Verfeinerung ist die Öffnung anpassbar. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Ausüben einer Hilfsdrehmomentbelastung auf den Motor, die durch eine Erhöhung der Menge des erforderten Kraftstoffs, der in die mit Kraftstoff versorgten Zylinder eingespritzt wird, unterstützt wird. In einer Verfeinerung dieser Ausführungsform ist die Zusatzbelastung eins von einem elektromagnetischen Generator und einer Hydraulikpumpe, die mechanisch mit dem Verbrennungsmotor verknüpft sind. In einer weiteren Verfeinerung wird der elektrische Strom, der durch die Zusatzbelastung erzeugt wird, an ein Heizgitter geleitet, das in der Abgasleitung positioniert ist. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Modulieren der Geschwindigkeit des Motors, was durch eine Erhöhung der Menge des erforderten Kraftstoffs, der in die mit Kraftstoff versorgten Zylinder eingespritzt wird, unterstützt wird. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet der Verbrennungsmotor eine Steuerung, die konfiguriert ist, um den Modus des Verbrennungsmotors in Reaktion auf eine überwachte Temperatur des Nachbehandlungssystems in einen von einem Standardmodus und dem Regenerationsmodus zu ändern. In einer weiteren anderen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Versetzen des Verbrennungsmotors in einen Unterbelastungsmodus, wenn die Temperatur des Nachbehandlungsmodus verhältnismäßig höher ist als ein oberer Temperaturgrenzwert, der mit dem Nachbehandlungsbetrieb verknüpft ist; und im Unterbelastungsmodus, Einspritzen einer Menge an Kraftstoff, die verhältnismäßig geringer ist als die erforderte Menge an Kraftstoff, die im Regenerationsmodus in mit Kraftstoff versorgte Zylinder einer Vielzahl von Verbrennungszylindern eingespritzt wird. In einer weiteren anderen Ausführungsform ist das Nachbehandlungssystem wenigstens teilweise von Wärmedämmung umhüllt. Gemäß einem anderen Aspekt beinhaltet ein Motorsystem einen Verbrennungsmotor, der eine Vielzahl von Verbrennungszylindern aufweist, die mit einem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung stehen, der strukturiert ist, um die Zylinder mit Ladegas zu versorgen, wobei jeder Zylinder eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhaltet, die jeden Zylinder selektiv mit einem Kraftstoff versorgen kann. Das System beinhaltet außerdem zwei oder mehr Abgaskrümmer, die jeweils mit wenigstens einem Teil der Zylinder in Fluidverbindung stehen und strukturiert sind, um es in den Zylindern erzeugtem Abgas zu ermöglichen, aus dem Motor auszutreten, eine erste Nachbehandlungseinheit, die mit wenigstens einem Abgaskrümmer in Fluidverbindung steht, eine Abgasleitung, die die Abgaskrümmer mit der Nachbehandlungseinheit verbindet, und ein erstes Abgasstromventil, das in der Abgasleitung zwischen den Abgaskrümmern und der ersten Nachbehandlungseinheit angeordnet ist. Das erste Abgasstromventil ist strukturiert, um das Abgas von wenigstens einem der Abgaskrümmer selektiv von der ersten Nachbehandlungseinheit weg zu leiten und das Abgas selektiv von wenigstens einem anderen Abgaskrümmer durch die Nachbehandlungseinheit zu leiten. Kraftstoff wird an einen Teil der Vielzahl von Zylindern bereitgestellt, deren Abgas zu der ersten Nachbehandlungseinheit geleitet wird, während Ladegas von dem verbleibenden Anteil der Vielzahl von Zylindern von der ersten Nachbehandlungseinheit weg geleitet wird. In einer Ausführungsform beinhaltet das System eine zweite Nachbehandlungseinheit, die über die Abgasleitung und einem zweiten Abgasventil, das in der Abgasleitung zwischen den Abgaskrümmern und der zweiten Nachbehandlungseinheit mit den Abgaskrümmern in Fluidverbindung steht. Das zweite Abgasstromventil ist strukturiert, um das Abgas von wenigstens einem der Abgaskrümmer selektiv von der zweiten Nachbehandlungseinheit weg zu leiten und das Abgas selektiv von wenigstens einem anderen Abgaskrümmer durch die zweite Nachbehandlungseinheit zu leiten. In einer Ausführungsform ist das erste Abgasstromventil strukturiert, um das Abgas selektiv von wenigstens einem der Abgaskrümmer in eine Umgebung außerhalb des Verbrennungsmotors abzugeben. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das System eine Rücklaufleitung, die die Abgaskrümmer mit dem Ansaugkrümmer verbindet, und die Rücklaufleitung ist strukturiert, um zu ermöglichen, dass Abgas von den Abgaskrümmern selektiv in den Ansaugkrümmer geleitet werden kann. In einer Verfeinerung dieser Ausführungsform beinhaltet das System eine Öffnung, die in der Rücklaufleitung angeordnet ist und die Öffnung ist strukturiert, um den Fluss von Abgas zum Ansaugkrümmer einzuschränken. In einer weiteren Verfeinerung ist die Öffnung anpassbar. In einer anderen Ausführungsform sind die erste Nachbehandlungseinheit, die zweite Nachbehandlungseinheit und die Abgasleitung von der Umgebung wärmeisoliert. Ein anderer Aspekt beinhaltet ein Verfahren für das Reagieren auf einen Fehlerzustand in einem Verbrennungsmotor. Das Verfahren beinhaltet das Erkennen eines Fehlerzustandes in einem Verbrennungsmotor; Versetzen des Verbrennungsmotors in einen Unterbelastungszustand in Reaktion auf den erkannten Fehlerzustand; Einspritzen einer Menge eines Kraftstoffes, der in einer ersten Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern einer Vielzahl von Verbrennungszylindern des Verbrennungsmotors im Unterbelastungsmodus verbrannt wird, wobei die erste Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern in dem Unterbelastungszustand geringer ist als eine zweite Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern in einem nicht unterbelasteten Modus; wobei eine Gesamtmenge an Kraftstoff, die in die erste Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor im Unterbelastungsmodus betrieben wird, geringer ist als eine Gesamtmenge an Kraftstoff, die in die zweite Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylinder eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor im nicht unterbelasteten Modus betrieben wird. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Leiten von durch die Zylinder erzeugtem Abgas durch ein Nachbehandlungssystem, das wenigstens eine Nachbehandlungskomponente beinhaltet, und wobei das Erkennen eines Fehlerzustandes Folgendes umfasst: Erkennen einer Temperatur des Abgases, das von den mit Kraftstoff versorgten Zylindern abgegeben wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem nicht unterbelasteten Modus arbeitet, und das Bestimmten, ob die erkannte Temperatur höher ist als eine obere Grenzwerttemperatur der Nachbehandlungskomponente. In einer Verfeinerung dieser Ausführungsform umfasst die Nachbehandlungskomponente einen selektiv katalytischen Reduktionskatalysator. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Erkennen eines Fehlerzustandes das Erkennen einer Temperatur von Motorkühlmittel im Verbrennungsmotor und das Bestimmen, ob die erkannte Temperatur höher ist als eine obere Grenzwerttemperatur eines Motorkühlmittels. In einer weiteren anderen Ausführungsform beinhaltet das Erkennen eines Fehlerzustandes das Erkennen einer Temperatur von Motoröl im Verbrennungsmotor und das Bestimmen, ob die erkannte Temperatur höher ist als eine obere Grenzwerttemperatur eines Motoröls. In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Beenden der Zufuhr von Ladeluft zu den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern, wenn der Verbrennungsmotor im Unterbelastungsmodus arbeitet. In einer weiteren anderen Ausführungsform beinhaltet das Erkennen eines Fehlerzustandes das Erkennen eines Schlüsselmotorsystemparameters und das Bestimmen, ob der Schlüsselmotorparameter einen Grenzwert für diesen Parameter überschreitet. In einer Verfeinerung dieser Ausführungsform beinhaltet das Erkennen eines Schlüsselmotorparameters das Erkennen von einem von einem Druck und einer Temperatur, der/die mit einem Schlüsselmotorsystem verknüpft ist. Gemäß einem anderen Aspekt beinhaltet ein Verfahren, durch Programmanweisungen auf einer Computervorrichtung, das Erkennen eines Fehlerzustandes in einem Verbrennungsmotor; das Versetzen des Verbrennungsmodus in einen Unterbelastungsmodus in Reaktion auf den erkannten Fehlerzustand; das Einspritzen einer Menge an Kraftstoff, der verbrannt werden soll, in eine Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern einer Vielzahl von Verbrennungszylindern des Verbrennungsmotors, wobei die Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern im Unterbelastungsmodus geringer ist als die Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern in einem nicht unterbelasteten Modus; wobei eine Gesamtanzahl an Kraftstoff, der in die mit Kraftstoff versorgten Zylindern eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor im Unterbelastungszustand arbeitet, geringer ist als eine Gesamtmenge an Kraftstoff, die in die Vielzahl von Verbrennungszylindern eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem nicht unterbelasteten Modus arbeitet. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Leiten des durch die Zylinder erzeugten Abgases durch ein Nachbehandlungssystem, das wenigstens eine Nachbehandlungskomponente beinhaltet, und das Erkennen eines Fehlerzustandes beinhaltet: das Erkennen einer Temperatur des aus den mit Kraftstoff versorgten Zylindern abgegebenen Abgases, wenn der Verbrennungsmotor in einem nicht unterbelasteten Modus arbeitet, und das Bestimmen, ob die erkannte Temperatur höher ist als eine obere Grenzwerttemperatur der Nachbehandlungskomponente. In einer Verfeinerung dieser Ausführungsform umfasst die Nachbehandlungskomponente einen selektiv katalytischen Reduktionskatalysator. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Erkennen eines Fehlerzustandes Folgendes: Bestimmen einer Temperatur des Motorkühlmittels in dem Verbrennungsmotor und Bestimmen, ob die erkannte Temperatur höher ist als eine obere Grenzwerttemperatur eines Motorkühlmittels. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Erkennen eines Fehlerzustandes Folgendes: Erkennen einer Temperatur des Motoröls in dem Verbrennungsmotor und Bestimmen, ob die erkannte Temperatur höher ist als eine obere Grenzwerttemperatur eines Motoröls. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Beenden der Zufuhr von Ladeluft zu den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern, wenn der Verbrennungsmotor in einem Unterbelastungszustand betrieben wird. In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Erkennen eines Fehlerzustandes das Erkennen eines Schlüsselmotorsystemparameters und das Bestimmen, ob der Schlüsselmotorparameter einen Grenzwert für diesen Parameter überschreitet. In einer Verfeinerung dieser Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Erkennen eines Schlüsselmotorparameters und das Erkennen eines von einem Druck und einer Temperatur, die mit einem Schlüsselmotorsystem verknüpft sind.
  • Wenngleich die Erfindung ausführlich in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, sind selbige als veranschaulichend und nicht einschränkend anzusehen, wobei es sich versteht, dass nur bestimmte beispielhafte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden. Für Fachleute ist offensichtlich, dass viele Modifikationen der beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne maßgeblich von dieser Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen in den Umfang dieser Offenbarung eingeschlossen sein, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.

Claims (40)

  1. Verfahren für das Anpassen der Temperatur eines Nachbehandlungssystems eines Verbrennungsmotors, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Versetzen eines Verbrennungsmotors in einen Standardmodus, wenn eine Temperatur eines Nachbehandlungssystems im Wesentlichen einer Aktivierungstemperatur entspricht oder höher ist, und in einen Regenerationsmodus, wenn die Temperatur des Nachbehandlungssystems geringer ist als die Aktivierungstemperatur, wenn im Regenerationsmodus, Einspritzen einer erforderten Menge an Kraftstoff, der in mit Kraftstoff versorgten Zylindern einer Vielzahl von Verbrennungszylindern des Verbrennungsmotors verbrannt wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem Regenerationsmodus betrieben wird, wobei die Vielzahl von Verbrennungszylindern ferner nicht mit Kraftstoff versorgte Zylinder umfasst, wobei das Verbrennen des Kraftstoffs verhältnismäßig heißeres Abgas erzeugt, das aus den mit Kraftstoff versorgten Zylindern abgegeben wird, und wobei die nicht mit Kraftstoff versorgten Zylinder verhältnismäßig kälteres unverbranntes Gas abgeben, und wenn im Regenerationsmodus, Leiten des durch die mit Kraftstoff versorgten Zylinder erzeugten Abgases durch das Nachbehandlungssystem, das mit dem Verbrennungsmotor in Fluidverbindung steht, wobei die erforderte Menge an Kraftstoff, die in die mit Kraftstoff versorgten Zylinder eingespritzt wird, im Wesentlichen einer Menge an Kraftstoff entspricht, die in die Vielzahl von Verbrennungszylindern eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem Standardmodus betrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Nachbehandlungssystem aus einer einzigen Nachbehandlungseinheit besteht, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Leiten des unverbrannten Gases von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern weg vom Nachbehandlungssystem.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Leiten des Abgases durch das Nachbehandlungssystem, das mit dem Verbrennungsmotor in Fluidverbindung steht, das Leiten des Abgases durch eine erste von wenigstens zwei Nachbehandlungseinheiten des Nachbehandlungssystems, die mit dem Verbrennungsmotor in Fluidverbindung steht, umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, das ferner Folgendes umfasst: Leiten des unverbrannten Gases von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern durch eine zweite der wenigstens zwei Nachbehandlungseinheiten des Nachbehandlungssystems, das mit dem Verbrennungsmotor in Fluidverbindung steht.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Leiten des unverbrannten Gases von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern weg von der wenigstens einen der wenigstens zwei Nachbehandlungseinheiten.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: Ausgeben des unverbrannten Gases von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern in eine Umgebung außerhalb des Verbrennungsmotors.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Zuführen einer Menge an Ladeluft in jeden der mit Kraftstoff versorgten Zylinder, wenn der Verbrennungsmotor im Regenerationsmodus betrieben wird, die im Wesentlichen der Menge an Ladeluft entspricht, die an jeden der Vielzahl der Verbrennungszylinder bereitgestellt wird, wenn der Verbrennungsmotor im Standardmodus betrieben wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: Rückleiten des unverbrannten Gases in einen Ansaugkrümmer, der mit dem Verbrennungsmotor in Fluidverbindung steht.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner Folgendes umfasst: Rückleiten des unverbrannten Gases durch eine Öffnung, die strukturiert ist, um Widerstand gegenüber dem rezirkulierten unverbrannten Gas von den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern zu erzeugen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Öffnung anpassbar ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: Ausüben einer Zusatzdrehmomentlast auf den Motor, die durch eine Erhöhung der Menge des erforderten Kraftstoffes, der in die mit Kraftstoff versorgten Zylinder eingespritzt wird, unterstützt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Zusatzdrehmomentlast eins von einem elektromagnetischen Generator und einer Hydraulikpumpe ist, die mit dem Verbrennungsmotor verbunden sind.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der elektrische Strom, der durch die Zusatzbelastung erzeugt wird, in ein Heizgitter geleitet wird, dass sich in dem Abgasrohr befindet.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Modulieren der Drehzahl des Motors umfasst, unterstützt durch eine Erhöhung der Menge des erforderten Kraftstoffes, der in die mit Kraftstoff versorgten Zylinder eingespritzt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor eine Steuerung beinhaltet, die konfiguriert ist, um den Modus des Verbrennungsmotors in Reaktion auf eine überwachte Temperatur des Nachbehandlungssystems in einen von dem Standardmodus und dem Regenerationsmodus zu ändern.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: Versetzen des Verbrennungsmotors in einen Unterbelastungsmodus, wenn die Temperatur des Nachbehandlungssystems verhältnismäßig höher ist als ein oberer Temperaturgrenzwert, der mit dem Nachbehandlungsbetrieb verknüpft ist; und wenn im Unterbelastungsmodus, Einspritzen einer Menge an Kraftstoff, die verhältnismäßig geringer ist als die erforderte Menge an Kraftstoff, die im Regenerationsmodus in mit Kraftstoff versorgte Zylinder einer Vielzahl von Verbrennungszylindern eingespritzt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Nachbehandlungssystem wenigstens teilweise von Wärmeisolierung umhüllt ist.
  18. Motorsystem, das Folgendes umfasst: einen Verbrennungsmotor, der eine Vielzahl von Verbrennungszylindern aufweist, die mit einem Ansaugkrümmer in Fluidverbindung stehen, der strukturiert ist, um die Zylinder mit Ladegas zu versorgen, wobei jeder Zylinder eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhaltet, die jeden Zylinder selektiv mit einem Kraftstoff versorgen kann; zwei oder mehr Abgaskrümmer, die jeweils mit wenigstens einem Teil der Zylinder in Fluidverbindung stehen und strukturiert sind, um zu ermöglichen, dass in den Zylindern erzeugtes Abgas aus dem Motor austreten kann; eine erste Nachbehandlungseinheit, die mit wenigstens einem Abgaskrümmer in Fluidverbindung steht; eine Abgasleitung, die die Abgaskrümmer mit der ersten Nachbehandlungseinheit verbindet; und ein erstes Abgasstromventil, das in der Abgasleitung zwischen den Abgaskrümmern und der ersten Nachbehandlungseinheit angeordnet ist, wobei das Abgasstromventil strukturiert ist, um das Abgas selektiv von wenigstens einem der Abgaskrümmer von der ersten Nachbehandlungseinheit weg zu leiten und das Abgas von wenigstens einem anderen Abgaskrümmer selektiv durch die erste Nachbehandlungseinheit zu leiten, wobei Kraftstoff an einen Teil der Vielzahl von Zylindern bereitgestellt wird, deren Abgas zu der ersten Nachbehandlungseinheit geleitet wird, während Ladegas von dem verbleibenden Teil der Vielzahl von Zylindern von der ersten Nachbehandlungseinheit weg geleitet wird.
  19. System nach Anspruch 18, das ferner Folgendes umfasst: eine zweite Nachbehandlungseinheit, die über die Abgasleitung mit den Abgaskrümmern in Fluidverbindung steht; und ein zweites Abgasventil, das in der Abgasleitung zwischen den Abgaskrümmern und der zweiten Nachbehandlungseinheit angeordnet ist, wobei das zweite Abgasstromventil strukturiert ist, um das Abgas von wenigstens einem der Abgaskrümmer selektiv weg von der zweiten Nachbehandlungseinheit zu leiten und das Abgas selektiv von wenigstens einem anderen Abgaskrümmer durch die zweite Nachbehandlungseinheit zu leiten.
  20. System nach Anspruch 18, wobei das erste Abgasstromventil strukturiert ist, um das Abgas selektiv von wenigstens einem der Abgaskrümmer in eine Umgebung außerhalb des Verbrennungsmotors abzugeben.
  21. System nach Anspruch 18, wobei das System ferner Folgendes umfasst: eine Rücklaufleitung, die die Abgaskrümmer mit dem Ansaugkrümmer verbindet, wobei die Rücklaufleitung strukturiert ist, um zu ermöglichen, dass Abgas von den Abgaskrümmern selektiv in den Ansaugkrümmer geleitet werden kann.
  22. System nach Anspruch 21, wobei das System ferner Folgendes umfasst: eine Öffnung, die in der Rücklaufleitung angeordnet ist, wobei die Öffnung strukturiert ist, um den Strom von Abgas zum Ansaugkrümmer einzuschränken.
  23. System nach Anspruch 22, wobei die Öffnung anpassbar ist.
  24. System nach Anspruch 19, wobei die erste Nachbehandlungseinheit, die zweite Nachbehandlungseinheit und die Abgasleitung von der Umgebung wärmeisoliert sind.
  25. Verfahren für das Reagieren auf einen Fehlerzustand in einem Verbrennungsmotor, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erkennen eines Fehlerzustands an einem Verbrennungsmotor; Versetzen des Verbrennungsmotors in einen Unterbelastungsmodus in Reaktion auf den erkannten Fehlerzustand; Einspritzen einer Menge eines zu verbrennenden Kraftstoffes in eine erste Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern einer Vielzahl von Verbrennungszylindern des Verbrennungsmotors im Unterbelastungsmodus, wobei die erste Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern in dem Unterbelastungszustand geringer ist als eine zweite Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern in einem nicht unterbelasteten Modus; wobei eine Gesamtmenge an Kraftstoff, die in die erste Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem Unterbelastungsmodus betrieben wird, geringer ist als eine Gesamtmenge an Kraftstoff, die in die zweite Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem nicht unterbelasteten Modus betrieben wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, das ferner das Leiten von durch die Zylinder erzeugtem Abgas durch ein Nachbehandlungssystem umfasst, das wenigstens eine Nachbehandlungskomponente beinhaltet, und wobei das Erkennen eines Fehlerzustandes Folgendes umfasst: Erkennen einer Temperatur von Abgas, das aus den mit Kraftstoff versorgten Zylindern abgegeben wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem nicht unterbelasteten Zustand betrieben wird; und Bestimmen, ob die erkannte Temperatur höher ist als eine obere Grenzwerttemperatur der Nachbehandlungskomponente.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Nachbehandlungskomponente einen selektiven katalytischen Reduktionskatalysator umfasst.
  28. Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Erkennen eines Fehlerzustandes Folgendes umfasst: Erkennen einer Temperatur von Motorkühlmittel am Verbrennungsmotor; und Bestimmen, ob die erkannte Temperatur höher ist als eine obere Grenzwerttemperatur eines Motorkühlmittels.
  29. Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Erkennen eines Fehlerzustandes Folgendes umfasst: Erkennen einer Temperatur von Motoröl am Verbrennungsmotor; und Bestimmen, ob die erkannte Temperatur höher ist als eine obere Grenzwerttemperatur eines Motoröls.
  30. Verfahren nach Anspruch 25, das ferner Folgendes umfasst: Beenden der Zufuhr von Ladeluft zu den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern, wenn der Verbrennungsmotor in einem Unterbelastungszustand betrieben wird.
  31. Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Erkennen eines Fehlerzustandes Folgendes umfasst: Erkennen eines Schlüsselmotorparameters; und Bestimmen, ob der Schlüsselmotorparameter einen Grenzwert für diesen Parameter überschreitet.
  32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei das Erkennen des Schlüsselmotorsystemparameters das Erkennen eines Drucks und einer Temperatur, die mit einem Schlüsselmotorsystem verknüpft sind, umfasst.
  33. Verfahren, das Folgendes umfasst: durch Programmanweisungen auf einer Computervorrichtung, Erkennen eines Fehlerzustands an einem Verbrennungsmotor; und Versetzen des Verbrennungsmotors in einen Unterbelastungsmodus in Reaktion auf den erkannten Fehlerzustand; Einspritzen einer Menge an zu verbrennendem Kraftstoff in eine Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern einer Vielzahl von Verbrennungszylindern des Verbrennungsmotors, wobei die Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern im Unterbelastungsmodus geringer ist als die Anzahl an mit Kraftstoff versorgten Zylindern in einem nicht unterbelasteten Modus; wobei eine Gesamtmenge an Kraftstoff, die in die mit Kraftstoff versorgten Zylinder eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor im Unterbelastungsmodus betrieben wird, geringer ist als eine Gesamtmenge an Kraftstoff, die in die Vielzahl von Verbrennungszylindern eingespritzt wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem nicht unterbelasteten Modus betrieben wird.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, das ferner das Leiten von durch die Zylinder erzeugtem Abgas durch ein Nachbehandlungssystem umfasst, das wenigstens eine Nachbehandlungskomponente beinhaltet, und wobei das Erkennen eines Fehlerzustandes Folgendes umfasst: Erkennen einer Temperatur von Abgas, das aus den mit Kraftstoff versorgten Zylindern abgegeben wird, wenn der Verbrennungsmotor in einem nicht unterbelasteten Zustand betrieben wird; und Bestimmen, ob die erkannte Temperatur höher ist als eine obere Grenzwerttemperatur der Nachbehandlungskomponente.
  35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei die Nachbehandlungskomponente einen selektiven katalytischen Reduktionskatalysator umfasst.
  36. Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Erkennen eines Fehlerzustandes Folgendes umfasst: Erkennen einer Temperatur von Motorkühlmittel am Verbrennungsmotor; und Bestimmen, ob die erkannte Temperatur höher ist als eine obere Grenzwerttemperatur eines Motorkühlmittels.
  37. Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Erkennen eines Fehlerzustandes Folgendes umfasst: Erkennen einer Temperatur von Motoröl am Verbrennungsmotor; und Bestimmen, ob die erkannte Temperatur höher ist als eine obere Grenzwerttemperatur eines Motoröls.
  38. Verfahren nach Anspruch 33, das ferner Folgendes umfasst: Beenden der Zufuhr von Ladeluft zu den nicht mit Kraftstoff versorgten Zylindern, wenn der Verbrennungsmotor in einem Unterbelastungszustand betrieben wird.
  39. Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Erkennen eines Fehlerzustandes Folgendes umfasst: Erkennen eines Schlüsselmotorparameters; und Bestimmen, ob der Schlüsselmotorparameter einen Grenzwert für diesen Parameter überschreitet.
  40. Verfahren nach Anspruch 39, wobei das Erkennen des Schlüsselmotorsystemparameters das Erkennen eines Drucks und einer Temperatur, die mit einem Schlüsselmotorsystem verknüpft sind, umfasst.
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