PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102006045689A1 29.03.2007
Titel System und Verfahren zum Betreiben eines Motors mit einer Abgasrückführungsanlage
Anmelder Ford Global Technologies, LLC, Dearborn, Mich., US
Erfinder Kurtz, Eric Matthew, Brookfield, US
Vertreter Rechts- und Patentanwälte Lorenz Seidler Gossel, 80538 München
DE-Anmeldedatum 27.09.2006
DE-Aktenzeichen 102006045689
Offenlegungstag 29.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.03.2007
IPC-Hauptklasse F01N 9/00(2006.01)A, F, I, 20060927, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F01N 3/021(2006.01)A, L, I, 20060927, B, H, DE   F01N 11/00(2006.01)A, L, I, 20060927, B, H, DE   
Zusammenfassung Bei einer Vorrichtung, die einen Verbrennungsmotor, einen Verdichter zum Verdichten von Motoransauggasen, einen Partikelfilter zum Filtern von Partikeln aus dem Motorabgas, eine Abgasrückführungsanlage (AGR) zum Rückführen von Abgasen von einer Stelle stromabwärts des Partikelfilters zu einer Stelle stromaufwärts des Verdichters und einen zum Detektieren eines Ausfalls des Partikelfilters ausgelegten Partikelfilter-Funktionsdetektor aufweist, ein Verfahren zum Betreiben des Motors, welches umfasst: Empfangen eines Signals von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor, Vergleichen des Signals von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor mit einem vorbestimmten Signalgrenzwert, Ermitteln, ob das von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor empfangene Signal eine vorbestimmte Bedingung bezüglich des vorbestimmten Signalgrenzwerts erfüllt; und Reduzieren eines Strömens von Abgas durch die AGR-Anlage, wenn das Signal die vorbestimmte Bedingung erfüllt.

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Anlagen und Verfahren zur Schadstoffbegrenzung bei Kraftfahrzeugen.

Hintergrund und Kurzdarstellung

Das Regeln von Stickoxidemissionen („NOx") bei Verbrennungsmotoren stellt für die Automobilindustrie erhebliche Herausforderungen dar. Ein Verfahren zum Regeln von NOx-Emissionen ist allgemein als Abgasrückführung (AGR) bekannt. Dieses Verfahren nutzt eine Rohrleitung zum Rückführen von Abgasen in den Motoreinlass. Die rückgeführten Abgase absorbieren Wärme im Brennraum, wodurch die Temperaturen im Brennraum gesenkt und die Erzeugung von NOx gesenkt wird. Ein Kühler kann entlang der AGR-Rohrleitung vorgesehen werden, um die rückgeführten Abgase zu kühlen und dadurch zum weiteren Senken von Verbrennungstemperaturen beizutragen.

Bei einem Motor mit Turbolader können zwei Arten von AGR-Anlagen eingesetzt werden. Die erste kann als Hochdruck-AGR-Anlage bezeichnet werden und führt Abgas von einer Stelle stromaufwärts der Abgasturbine zurück. Die zweite kann als Niederdruck-AGR-Anlage bezeichnet werden und führt Abgas von einer Stelle stromabwärts der Abgasturbine zurück.

Eine Niederdruck-AGR-Anlage kann an einer Stelle entweder stromaufwärts oder stromabwärts des Einlassverdichters Abgase zurück zum Motoreinlass führen. Bei einer Niederdruck-AGR-Anlage, bei der rückgeführtes Abgas zum Einlass stromaufwärts eines Verdichters befördert wird, können Partikel in dem rückgeführten Abgas den Verdichter beschädigen. Um dazu beizutragen, einen solchen Schaden zu verhindern, kann die Niederdruck-AGR-Anlage Abgas von einer Stelle stromabwärts eines Partikelfilters ansaugen, so dass Partikel aus dem Abgas entfernt werden, bevor sie den Niederdruck-AGR-Einlass erreichen. Es kann aber zu einem Ausfall des Partikelfilters kommen, in welchem Fall Partikel in dem Abgas den Einlassverdichter, den AGR-Kühler, den Ladeluftkühler und/oder andere Motorbauteile beschädigen können.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben erkannt, dass eine Beschädigung des Motors durch Partikel bei einer Vorrichtung vermieden oder gemindert werden kann, die einen Verbrennungsmotor, einen Verdichter zum Verdichten von Motoransauggasen, einen Partikelfilter zum Filtern von Partikeln aus Motorabgas, eine Abgasrückführungsanlage (AGR) zum Rückführen von Abgasen von einer Stelle stromabwärts des Partikelfilters zu einer Stelle stromaufwärts des Verdichters und einen Partikelfilter-Funktionsdetektor aufweist, der zum Detektieren eines Ausfalls des Partikelfilters konfiguriert ist, indem ein Verfahren zum Betreiben des Motors ausgeführt wird, welches umfasst: das Empfangen eines Signals von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor, Vergleichen des Signals von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor mit einem vorbestimmten Signalgrenzwert, Ermitteln, ob das von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor empfangene Signal eine vorbestimmte Bedingung bezüglich des vorbestimmten Signalgrenzwerts erfüllt, und Reduzieren des Strömens von Abgas durch die AGR-Anlage, wenn das Signal die vorbestimmte Bedingung erfüllt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 zeigt eine schematische Abbildung einer Ausführung eines turbogeladenen Verbrennungsmotors.

2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Verbrennungsmotors.

Eingehende Beschreibung der gezeigten Ausführungen

1 zeigt allgemein bei 10 ein Beispiel einer Dieselmotorsystemanlage. Im Einzelnen umfasst der Verbrennungsmotor 10 mehrere Zylinder, wovon ein Zylinder in 1 gezeigt wird. Der Motor 10 wird durch ein elektronisches Steuergerät 12 gesteuert. Der Motor 10 weist einen Brennraum 14 und Zylinderwände 16 mit einem darin positionierten und mit einer Kurbelwelle 20 verbundenen Kolben 18 auf. Der Brennraum 14 steht mit einem Ansaugkrümmer 22 und einem Abgaskrümmer 24 mittels eines jeweiligen Einlassventils 26 und Auslassventils 28 in Verbindung.

Der Ansaugkrümmer 22 steht mittels einer Drosselklappe 32 mit einem Drosselklappengehäuse 30 in Verbindung. In einer Ausführung kann eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe verwendet werden. In einer Ausführung wird die Drosselklappe elektronisch gesteuert, um einen festgelegten Unterdruckwert im Ansaugkrümmer 22 periodisch oder ständig zu wahren. Während das Drosselklappengehäuse 30 stromaufwärts einer Verdichtervorrichtung 90b dargestellt wird, versteht sich, dass das Drosselklappengehäuse stromaufwärts oder stromabwärts des Verdichters platziert werden kann. Die Wahl kann zum Teil von der spezifischen AGR-Anlage- bzw. AGR-Anlagen abhängen, die verwendet wird/werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Drosselklappengehäuse in der Abgasleitung platziert werden, um den Abgasdruck zu erhöhen. Dies kann wirksam dazu beitragen, AGR anzutreiben, ist aber beim Reduzieren des gesamten Massenstroms durch den Motor eventuell nicht wirksam.

Der Brennraum 14 wird ferner mit einem damit verbundenen Einspritzventil 34 zum Zuführen von Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals (fpw) des Steuergeräts 12 gezeigt. Der Kraftstoff wird dem Einspritzventil 34 durch eine (nicht dargestellte) herkömmliche Kraftstoffanlage mit einem Kraftstofftank, einer Kraftstoffpumpe und einem (nicht dargestellten) Verteilerrohr zugeführt. Bei Direkteinspritzmotoren, wie in 1 gezeigt, wird eine Hochdruckkraftstoffanlage verwendet, beispielsweise eine als Common Rail System bezeichnete Speichereinspritzung. Es gibt aber mehrere andere Kraftstoffanlagen, die ebenfalls verwendet werden könnten, einschließlich aber nicht ausschließlich EUI (= elektronisch gesteuerte Pumpendüse), HEUI (=Hochdruckeinspritzsystem), etc.

In der abgebildeten Ausführung ist das Steuergerät 12 ein herkömmlicher Mikrocomputer und weist eine Mikroprozessoreinheit 40, Input/Output-Ports 42, einen elektronischen Speicher 44, der in diesem speziellen Beispiel ein elektronisch programmierbarer Speicher sein kann, einen Arbeitsspeicher 46 und einen herkömmlichen Datenbus auf.

Das Steuergerät 12 empfängt verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren, einschließlich aber nicht ausschließlich: Messungen der eingeleiteten Luftmasse (MAF) von einem Luftmengenmesser 50, der mit dem Luftfilter A [A in 1] verbunden ist; der Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem mit einem Kühlmantel 54 verbundenen Temperaturfühler 52; eine Messung des Krümmerdrucks (MAP) von einem Krümmerdruckfühler 56, der mit dem Ansaugkrümmer 22 verbunden ist; eine Messung der Drosselklappenstellung (TP) von einem mit der Drosselklappe 32 verbundenen Drosselklappenstellungssensor 58; und ein Zündungsprofil-Aufnehmersignal (PIP) von einem mit der Kurbelwelle 20 verbundenen Hallgeber 60, das eine Motordrehzahl anzeigt.

Der Motor 10 kann eine Abgasrückführungsanlage (AGR) aufweisen, um zum Senken von NOx und anderen Emissionen beizutragen. Zum Beispiel kann der Motor 10 eine Hochdruck-AGR-Anlage aufweisen, bei der Abgas durch ein mit dem Abgaskrümmer 24 an einer Stelle stromaufwärts einer Abgasturbine 90a einer Verdichtungsvorrichtung 90 und mit dem Ansaugkrümmer 22 an einer Stelle stromabwärts eines Ansaugverdichters 90b der Verdichtungsvorrichtung 90 in Verbindung stehendes Hochdruck-AGR-Rohr 70 dem Ansaugkrümmer 22 zugeführt wird. In dem Hochdruck-AGR-Rohr 70 ist eine Hochdruck-AGR-Ventilanordnung 72 angeordnet. Abgas von dem Abgaskrümmer 24 durchströmt zunächst die Hochdruck-AGR-Ventilanordnung 72 und strömt dann zum Ansaugkrümmer 22. Ein AGR-Kühler [in 1 bei Y gezeigt] befindet sich in dem Hochdruck-AGR-Rohr 70, um rückgeführte Abgase zu kühlen, bevor sie in den Ansaugkrümmer eindringen. Das Kühlen erfolgt typischerweise mit Hilfe von Motorwasser, doch könnte auch ein Luft-/Luft-Wärmetauscher verwendet werden.

Der Motor 10 kann auch eine Niederdruck-AGR-Anlage aufweisen. Die abgebildete Niederdruck-AGR-Anlage umfasst ein Niederdruck-AGR-Rohr 170, das mit dem Abgaskrümmer 22 an einer Stelle stromabwärts der Abgasturbine 90a und mit dem Ansaugkrümmer 22 an einer Stelle stromaufwärts des Ansaugverdichters 90b in Verbindung steht. Eine Niederdruckventilanordnung 172 ist im Niederdruck-AGR-Rohr 170 angeordnet. Abgas in der Niederdruck-AGR-Schleife strömt von der Turbine 90a durch eine katalytische Vorrichtung 82 (zum Beispiel einen Dieseloxidationskatalysator und/oder einen NOx-Filter) und einen Dieselpartikelfilter 80, bevor es in das Niederdruck-AGR-Rohr 170 eindringt. Entlang des Niederdruck-AGR-Rohrs 170 ist ein Niederdruck-AGR-Kühler Ya positioniert.

In manchen alternativen Ausführungen kann eine katalytische Vorrichtung 82 stromabwärts des Partikelfilters 80 angeordnet sein. In diesem Fall könnte die Niederdruck-AGR vor oder nach der katalytischen Vorrichtung 82 herausgeführt werden. In noch anderen alternativen Ausführungen kann der Partikelfilter 80 auch als Oxidationskatalysator dienen, wobei die katalytische Vorrichtung 82 und der Partikelfilter 80 zu einem einzigen Teil kombiniert werden können.

Die Hochdruck-AGR-Ventil-Anordnung 72 und die Niederdruck-AGR-Ventilanordnung 172 weisen jeweils ein (nicht dargestelltes) Ventil zum Regeln einer variablen Querschnittbeschränkung des Hochdruck-AGR-Rohrs 70 und des Niederdruck-AGR-Rohrs 170 auf, welches dadurch das Strömen von Hochdruck- und Niederdruck-AGR jeweils regelt.

Mit der Hochdruck-AGR-Ventilanordnung 72 bzw. der Niederdruck-AGR-Ventilanordnung 172 sind Unterdruckregler 74 bzw. 174 verbunden. Die Unterdruckregler 74 und 174empfangen vom Steuergerät 12 Betätigungssignale zum Steuern der Ventilstellungen der AGR-Ventilanordnung 72 und der Bypass-Ventilanordnung 76. In einer bevorzugten Ausführung sind die Hochdruck-AGR-Ventilanordnung 72 und die Niederdruck-AGR-Ventilanordnung 172 unterdruckbetätigte Ventile. Es kann jedoch eine beliebige Art von Strömungsregelventil bzw. -ventilen verwendet werden, zum Beispiel ein elektrisches Magnetventil oder ein durch einen Schrittmotor betriebenes Ventil.

Die Verdichtungsvorrichtung 90 kann ein Turbolader oder eine andere derartige Vorrichtung sein. Die dargestellte Verdichtungsvorrichtung 90 weist eine in dem Abgaskrümmer 24 angebrachte Turbine 90a und einen in dem Ansaugkrümmer 22 mittels eines [in 1 bei X gezeigten] Ladeluftkühlers, der typischerweise ein Luft-/Luft-Wärmetauscher ist, aber auch wassergekühlt sein könnte, angebrachten Verdichter 90b auf. Die Turbine 90a ist typischerweise mittels einer Antriebswelle 92 mit dem Verdichter 90b verbunden. (Dies könnte auch eine Reihen-Turboladeranordnung, eine Einfach-VGT (verstellbare Turbinengeometrie), eine Doppel-VGT oder jede andere Anordnung von Turboladern sein, die verwendet werden könnte, und könnte Kühler in der Verdichtungsvorrichtungsanlage umfassen, beispielsweise zwischen 2 Phasen der Verdichtung).

Weiterhin wird ein Gaspedal 94 zusammen mit einem Fuß 95 eines Fahrers gezeigt. Ein Pedalstellungssensor (pps) 96 misst die Winkelstellung des vom Fahrer betätigten Pedals.

Ferner kann der Motor 10 auch (nicht dargestellte) Abgas-/Kraftstoffverhältnissensoren aufweisen. Zum Beispiel kann eine unbeheizte Abgassonde (EGO) mit zwei Zuständen oder eine lineare unbeheizte Lambdasonde (UEGO) verwendet werden. Eine jede von diesen kann in dem Abgaskrümmer 24 oder stromab der Vorrichtungen 80, 82 oder 90 angeordnet werden.

Es versteht sich, dass der dargestellte Dieselmotor 10 nur für Beispielzwecke gezeigt wird und dass die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren in jedem anderen geeigneten Motor, der geeignete Bauteile und/oder eine geeignete Anordnung von Bauteilen aufweist, implementiert oder angewendet werden können.

Wie in 1 gezeigt wird, wird Niederdruck-AGR typischerweise stromabwärts des Partikelfilters entnommen. Dies erfolgt, um die Einlassanlage vor Schaden zu schützen. Zum Beispiel kann ein Turbolader ausfallen, wenn aufgrund der knappen Toleranzen zwischen den Verdichterradschaufeln und dem Radgehäuse und aufgrund des möglichen Eindringens von Ruß in die Lagerdichtung an der Verdichterseite des Turboladers Ruß in den Verdichter strömt. Analog kann Ruß die Wände des Kühlers bedecken, wodurch die Wirksamkeit des Kühlers verringert wird, oder kann sogar den Kühler vollständig verstopfen. Dies kann eine Zunahme von Emissionen aus dem Motor verursachen, kann die Motorleistung senken und/oder kann den Motor ganz abwürgen (wenn der Kühler verstopft ist).

Das Positionieren des Einlasses des Niederdruck-AGR-Rohrs 170 stromabwärts des Partikelfilters 80 kann dazu beitragen, einen solchen Partikelschaden zu verhindern. Der Ausfall des Partikelfilters 80 kann aber das Eintreten von Partikelschäden zulassen, wenn der Einlass des Niederdruck-AGR-Rohrs 170 stromabwärts des Partikelfilters 80 angeordnet ist. Daher kann ein Partikelfilter-Funktionsdetektor 176 integriert werden, um dem Steuergerät 12 zu helfen, eine Degradation und/oder einen Ausfall des Partikelfilters 80 zu detektieren. Wenn das Steuergerät 12 ermittelt, dass ein Ausfall des Partikelfilters 80 eingetreten ist, kann das Steuergerät 12 dann ein Signal an die Niederdruck-AGR-Ventilanordnung 172 senden, das das Strömen von Abgas durch das Niederdruck-AGR-Rohr 170 reduziert oder unterbindet. Weiterhin kann das Steuergerät 12 die Wiederaufnahme oder die Zunahme des Strömens von AGR durch das Niederdruck-AGR-Rohr 170 verhindern, bis der Partikelfilter 80 repariert oder ersetzt wurde (oder andere behebende Maßnahmen ergriffen wurden).

Der Partikelfilter-Funktionsdetektor 176 kann dafür ausgelegt werden, einen erheblichen Ausfall des Partikelfilters 80 zu detektieren (d.h. ein funktioneller Detektor), oder kann dafür ausgelegt werden, entweder direkt oder indirekt einen Wert oder eine Konzentration von Partikeln im Abgasstrom zu messen (d.h. ein Grenzwertdetektor). Die Verwendung eines Grenzwertdetektors kann die Detektion von kleinen Rissen oder Degradationen des Partikelfilters 80 ermöglichen, die die Rußwerte im Abgas nur leicht erhöhen. In jedem Fall kann das Regeln des Strömens von AGR durch das Niederdruck-AGR-Rohr 170 als Reaktion auf das Detektieren eines erheblichen Ausfalls bzw. einer erheblichen Verschlechterung des Partikelfilters 80 dazu beitragen, eine Beschädigung des Verdichters 90, des Kühlers Ya, des Kühlers X und/oder anderer Komponenten zu verhindern, die durch erhöhte AGR-Rußwerte verursacht werden. Es versteht sich, dass selbst bei vollständigem Schließen der Niederdruck-AGR-Ventilanordnung 172 aufgrund eines Ausfalls des Partikelfilters 80 Abgase immer noch durch die Hochdruck-AGR-Ventilanordnung 72 rückgeführt werden können.

Als Partikelfilter-Funktionsdetektor 176 kann jeder geeignete Detektor bzw. alle geeigneten Detektoren verwendet werden, die zwischen einem ordnungsgemäß funktionierenden und einem nicht ordnungsgemäß funktionierenden Partikelfilter unterscheiden können. Zum Beispiel kann ein Partikelfilter-Funktionsdetektor 176 Drucksensoren 178, 178' umfassen, die stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters angeordnet sind, oder einen (nicht dargestellten) einzelnen Druckdifferenzdetektor zum Detektieren einer Differenz zwischen Abgasdrücken stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters. Alternativ kann der Partikelfilter-Funktionsdetektor 176 einen einzelnen (nicht dargestellten) Partikelsensor, der stromabwärts des Partikelfilters angeordnet ist, zum Detektieren einer Konzentration von Partikeln in den Abgasen oder (nicht dargestellte) Partikelsensoren, die stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters angeordnet sind, zum Detektieren einer Differenz von Partikelkonzentrationen stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters aufweisen. Es versteht sich, dass diese Sensoren und Sensoranordnungen lediglich beispielhaft genannt werden und dass beliebige andere geeignete Sensoren und/oder Anordnungen von Sensoren als Partikelfilter-Funktionsdetektor 176 verwendet werden können.

2 zeigt allgemein bei 100 eine Ausführung eines Verfahrens zum Regeln eines Strömens von rückgeführtem Abgas durch eine Niederdruck-AGR-Anlage. Das Verfahren 100 kann durch den Prozessor 40 mittels Ausführen von in Speicher 44und/oder 46 gespeicherten Befehlen ausgeführt werden. Das Verfahren 100 weist bei 102 das Empfangen eines Signals von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor und dann bei 104 das Vergleichen des Signals von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor mit einem vorbestimmten Signalgrenzwert auf. Wenn das Signal von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor unter dem vorbestimmten Grenzwert liegt, dann endet das Verfahren 100. Wenn das Signal von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor aber gleich oder über dem vorbestimmten Grenzwert ist, dann weist das Verfahren 100 das Reduzieren oder Unterbrechen des Strömens von rückgeführtem Abgas durch die Niederdruck-AGR-Anlage auf.

Der Grenzwert, mit dem das Signal von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor verglichen wird, kann jeden geeigneten Wert haben. Wenn zum Beispiel der Partikelfilter-Funktionsdetektor nur erhebliche Ausfälle des Partikelfilters anzeigt, kann der Grenzwert, mit dem das Signal verglichen wird, ein Wert sein, der nur von einem Signal von dem Partikelsensor erreicht oder überschritten wird, das durch erheblichen Ausfall erzeugt wird. Wenn der Partikeldetektor zwischen kleinen Änderungen von Rußwerten unterscheiden kann (d.h. Degradation im Gegensatz zu Ausfall detektieren kann), kann der Grenzwert analog zum Beispiel bei einem Signalwert angesetzt werden, der eine Partikelkonzentration anzeigt, die eine Schädigung von Motorbauteilen verursachen kann, unabhängig davon, ob ein solcher Wert einen erheblichen Partikelfilterausfall darstellt.

Während das Verfahren 100 anzeigt, dass das Niederdruck-AGR-Ventil deaktiviert ist, wenn das Signal von dem Partikeldetektor größer oder gleich einem vorbestimmten Grenzwert ist, versteht sich, dass jede andere geeignete Beziehung zwischen dem Grenzwert und dem Signal des Partikeldetektors verwendet werden kann, um die Reduzierung der Niederdruck-AGR auszulösen. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungen abhängig von den elektrischen Eigenschaften des Partikeldetektors eine Abnahme einer Größenordnung eines Signals des Partikeldetektors eine Zunahme der Abgaspartikelkonzentration signalisieren. Daher kann in diesen Ausführungen das Niederdruck-AGR-Ventil deaktiviert werden, wenn das Signal auf einen Wert unter (bzw. unter oder gleich) den vorbestimmten Grenzwert fällt.

In manchen Ausführungen kann das Signal von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor von einem On-Board-Diagnosesystem eines Fahrzeugs genutzt werden, um einen Fahrzeugbediener zum Beispiel durch Aufleuchten eines Warnlichts auf einen Ausfall des Partikelfilters aufmerksam zu machen. In diesen Ausführungen kann das gleiche Signal, das zum Aufmerksammachen des Fahrzeugbedieners auf den Ausfall verwendet wird, zum Auslösen das Unterbrechens und/oder Deaktivierens der Niederdruck-AGR-Anlage verwendet werden. In anderen Ausführungen können verschiedene Partikelwerte zum Auslösen der On-Board-Diagnosewarnung für den Fahrzeugbediener und zum Auslösen des Unterbrechens der Niederdruck-AGR-Anlage verwendet werden. In jedem Fall kann der Motor dafür ausgelegt werden, die Betriebsbedingungen bei Unterbrechen der Niederdruck-AGR-Anlage anzupassen, um eine durch das Unterbrechen der Niederdruck-AGR verursachte Zunahme von NOx-Emissionen zu verhindern.

Die vom Motor vorgenommenen Maßnahmen zum Verhindern eines Anstiegs von NOx-Emissionen können von der bestimmten AGR-Anlage bzw. den bestimmten AGR-Anlagen abhängen, die im Motor verwendet werden. Bei Motoren mit nur Niederdruck-AGR und keiner Hochdruck-AGR können zum Beispiel NOx-Emissionen geregelt werden, während die Niederdruck-AGR-Schleife unterbrochen ist, zum Beispiel durch auf spät Verstellen der Kraftstoffeinspritzung oder Nutzen einer geteilten Einspritzstrategie oder durch Reduzieren der maximalen Drehmomentabgabe des Motors („Leistungsreduktion" des Motors), um das extra Drehmoment auszugleichen, das der Motor möglicherweise bei Fehlen von AGR erzeugen könnte. Das Leistungsreduzieren des Motors kann den zusätzlichen Vorteil der Gewährleistung der Getriebesicherheit bei Unterbrechen der AGR bieten.

Bei Motoren mit sowohl Niederdruck- als auch Hochdruck-AGR können NOx-Emissionen geregelt werden, während die Niederdruck-AGR-Schleife unterbrochen ist, indem das Strömen von Hochdruck-AGR angehoben, eine späte und/oder geteilte Kraftstoffeinspritzstrategie implementiert (bei der mindestens etwas Kraftstoff bei einer späten Steuerzeit in den Brennraum eingespritzt wird) und/oder die maximale Drehmomentabgabe des Motors gesenkt wird. Es versteht sich, dass diese Strategien zur Schadstoffbegrenzung lediglich beispielhaft sind und dass jede andere geeignete Strategie zum Senken von NOx-Emissionen eingesetzt werden kann, während das Strömen von Abgasen durch die Niederdruck-AGR-Anlage gesenkt oder unterbrochen ist. Weiterhin können Anpassungen von Strömen durch die Einlassklappe und/oder andere Anpassungen genutzt werden, um dazu beizutragen, einen Pumpstoß des Verdichters zu verhindern, während das Strömen von Niederdruck-AGR reduziert oder unterbrochen ist. Es wird angemerkt, dass diese Maßnahmen eventuell nicht ausreichen, um den Verlust an Niederdruck-AGR auszugleichen. In einem solchen Fall kann das Vorgehen von einem Signal zum Einschalten der OBD-Leuchte begleitet werden, um einen Ausfall anzuzeigen.

Wie vorstehend erwähnt kann in manchen Ausführungen an Stelle des Unterbrechens des Strömens von Abgas durch die Niederdruck-AGR-Anlage bei Detektieren eines Ausfalls oder einer Degradation des Partikelfilters das Strömen von Abgas durch die Niederdruck-AGR-Anlage reduziert, aber nicht vollständig unterbrochen werden. Zum Beispiel kann das Strömen von Abgas durch die Niederdruck-AGR-Anlage als Funktion des Signals von dem Partikeldetektor verändert werden. Wenn das Signal von dem Partikeldetektor eine nur geringfügige Degradation der Filterleistung anzeigt, kann das Strömen von Abgas durch das Niederdruck-AGR-Rohr reduziert, aber nicht vollständig unterbrochen werden, während das Strömen vollständig unterbrochen werden kann, wenn das Partikeldetektorsignal einen größeren Ausfall des Partikelfilters anzeigt.

Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen Verfahren mit einem Standardmotor und Standarddiagnosesystemkomponenten und ohne Hinzufügen von Hardware zur Anlage durchgeführt werden können. Es versteht sich ferner, dass die vorliegenden Verfahren es den Herstellern ermöglichen können, Kostenersparnisse zu verwirklichen, zum Beispiel bei Verhindern von durch Partikelfilterausfall verursachten Reparaturen von Turboladeranlagen auf Garantie.

Es versteht sich ferner, dass die hierin offenbarten Prozesse beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungen nicht in einschränkendem Sinn gesehen werden sollen, da zahlreiche Abwandlungen möglich sind. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht nahe liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Verfahren zum Schützen von Ansaugverdichtern, Kühlen und anderen Motorteilen vor Beschädigung durch Partikel sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden. Die folgenden Ansprüche zeigen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein" Element oder „ein erstes" Element oder dessen Entsprechung beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein oder mehrere solche Elemente einbezogen werden, wobei zwei oder mehrere solche Elemente weder gefordert noch ausgeschlossen werden. Durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlegen neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung können andere Kombinationen und Unterkombinationen der Einspritz- und Temperaturverfahren, Prozesse, Einrichtungen und/oder andere Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften beansprucht werden. Solche Ansprüche, seien sie nun vom Schutzbereich her breiter, enger, gleich oder anders gefasst als die ursprünglichen Ansprüche, werden ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.


Anspruch[de]
Bei einer Vorrichtung, die einen Verbrennungsmotor, einen Verdichter zum Verdichten von Motoransauggasen, einen Partikelfilter zum Filtern von Partikeln aus dem Motorabgas, eine Abgasrückführungsanlage (AGR) zum Rückführen von Abgasen von einer Stelle stromabwärts des Partikelfilters zu einer Stelle stromaufwärts des Verdichters und einen Partikelfilter-Funktionsdetektor zum Überwachen einer Leistung des Partikelfilters aufweist, ein Verfahren zum Betreiben des Motors, welches umfasst:

Empfangen eines Signals von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor;

Vergleichen des Signals von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor mit einem vorbestimmten Signalgrenzwert;

Ermitteln, ob das von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor empfangene Signal eine vorbestimmte Bedingung bezüglich des vorbestimmten Signalgrenzwerts erfüllt; und

Reduzieren eines Strömens von Abgas durch die AGR-Anlage, wenn das Signal die vorbestimmte Bedingung erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor das Empfangen des Signals von einem Grenzwertdetektor umfasst. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor das Empfangen des Signals von einem Funktionsdetektor umfasst. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichen des Signals von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor mit einem vorbestimmten Signalgrenzwert das Ermitteln umfasst, ob das Signal von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor größer oder gleich dem vorbestimmten Signalgrenzwert ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichen des Signals von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor mit einem vorbestimmten Signalgrenzwert das Ermitteln umfasst, ob das Signal von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor kleiner oder gleich dem vorbestimmten Signalgrenzwert ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduzieren des Strömens von Abgas durch die AGR-Anlage das Unterbrechen des Strömens von Abgas durch die AGR-Anlage umfasst. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln, ob das Signal die vorbestimmte Bedingung erfüllt, das Ermitteln umfasst, ob ein Ausfall des Partikelfilters eingetreten ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die AGR-Anlage eine Niederdruck-AGR-Anlage ist, und wobei es weiterhin das Steigern eines Strömens von Abgas durch eine Hochdruck-AGR-Anlage bei Reduzieren des Strömens von Gas durch die Niederdruck-AGR-Anlage umfasst. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin das Nutzen mindestens eines von einer späten Einspritzung und einer geteilten Einspritzung bei Reduzieren des Strömens von Gas durch die Niederdruck-AGR-Anlage umfasst. Bei einer Vorrichtung, die einen Verbrennungsmotor, einen Verdichter zum Verdichten von Motoransauggasen, einen Partikelfilter zum Filtern von Partikeln aus dem Motorabgas, eine Abgasrückführungsanlage (AGR) zum Rückführen von Abgasen von einer Stelle stromabwärts des Partikelfilters zu einer Stelle stromaufwärts des Verdichters und einen Partikelfilter-Funktionsdetektor zum Überwachen einer Leistung des Partikelfilters aufweist, ein Verfahren zum Betreiben des Motors, welches umfasst:

Detektieren eines Ausfalls des Partikelfilters; und

Reduzieren eines Strömens von Abgas durch die AGR-Anlage als Reaktion auf das Detektieren des Ausfalls des Partikelfilters.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren eines Ausfalls des Partikelfilters das Detektieren des Partikelfilters mittels des Partikelfilter-Funktionsdetektors umfasst. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren eines Ausfalls des Partikelfilters das Vergleichen eines Signals von dem Partikelsensor mit einem vorbestimmten Sensorgrenzwert und das Reduzieren des Strömens von Abgas durch die AGR-Anlage, wenn das Signal eine vorbestimmte Bedingung bezüglich des Sensorgrenzwerts erfüllt, umfasst. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömen von Abgas durch die AGR-Anlage reduziert wird, wenn das Signal gleich oder größer als der Sensorgrenzwert ist. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömen von Abgas durch die AGR-Anlage reduziert wird, wenn das Signal gleich oder kleiner als der Sensorgrenzwert ist. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduzieren des Strömens von Abgas durch die AGR-Anlage das Unterbrechen des Strömens von Abgas durch die AGR-Anlage umfasst. Vorrichtung, welche umfasst:

einen Verbrennungsmotor;

einen Verdichter zum Verdichten von Ansauggasen für den Motor,

einen Partikelfilter zum Filtern von Partikeln aus dem Motorabgas;

eine Abgasrückführungsanlage (AGR) zum Rückführen von Abgas von stromabwärts des Partikelfilters zu stromaufwärts des Verdichters;

einen Partikelfilter-Funktionsdetektor, der zum Detektieren eines Ausfalls des Partikelfilters ausgelegt ist; und

ein Steuergerät in elektrischer Verbindung mit dem Partikelfilter-Funktionsdetektor und der AGR-Anlage, wobei das Steuergerät dafür ausgelegt ist, ein Signal von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor mit einem vorbestimmten Signalgrenzwert zu vergleichen, um zu ermitteln, ob das von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor empfangene Signal eine vorbestimmte Bedingung bezüglich des vorbestimmten Signalgrenzwerts erfüllt, und um ein Strömen von Abgas durch die AGR-Anlage zu reduzieren, wenn das Signal die vorbestimmte Bedingung erfüllt.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgelegt ist, das Strömen von Abgas durch die AGR-Anlage zu unterbrechen, wenn das Signal die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgelegt ist, das Strömen von Abgas durch die AGR-Anlage zu unterbrechen, wenn das Signal von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor gleich oder größer als der vorbestimmte Grenzwert ist. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgelegt ist, das Strömen von Abgas durch die AGR-Anlage zu unterbrechen, wenn das Signal von dem Partikelfilter-Funktionsdetektor gleich oder kleiner als der vorbestimmte Grenzwert ist. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter-Funktionsdetektor ein Grenzwertdetektor ist. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter-Funktionsdetektor ein Funktionsdetektor ist. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgelegt ist, einen Ausfall des Partikelfilters zu detektieren. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die AGR-Anlage eine Niederdruck-AGR-Anlage ist, und wobei sie weiterhin eine Hochdruck-AGR-Anlage umfasst und wobei das Steuergerät dafür ausgelegt ist, ein Strömen von Abgas durch die Hochdruck-AGR-Anlage bei Reduzieren des Strömens von Gas durch die Niederdruck-AGR-Anlage zu steigern. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dafür ausgelegt ist, bei Reduzieren des Strömens von Gas durch die Niederdruck-AGR-Anlage mindestens eines von einer späten Einspritzung und einer geteilten Einspritzung von Kraftstoff zum Motor vorzusehen.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com