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Dokumentenidentifikation DE102006030464A1 03.01.2008
Titel Verfahren zum Betrieb einer Diesel-Brennkraftmaschine
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70327 Stuttgart, DE
Erfinder Lantermann, Frank, Dipl.-Ing., 74379 Ingersheim, DE;
Schmid, Friedrich, Dipl.-Ing., 71404 Korb, DE
DE-Anmeldedatum 01.07.2006
DE-Aktenzeichen 102006030464
Offenlegungstag 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse F02M 31/12(2006.01)A, F, I, 20060701, B, H, DE
Zusammenfassung Großvolumige Diesemotoren in Lastkraftwagen oder Bussen weisen das Problem auf, dass bei niedriger Last und Drehzahl die Abgastemperatur für eine Regeneration eines Partikelfilters oft nicht ausreicht. Ein weiteres Problem besteht darin, dass derartige Motoren insbesondere bei der Verwendung von Kraftstoff mit niedriger Cetanzahl im Leerlauf zu Zündaussetzern und zu schlechter Gasannahme neigen, wodurch vermehrt Kohlenwasserstoffe emitiert werden.
Verfahren zum Betrieb einer Diesel-Brennkraftmaschine mit einem elektrisch betriebenen Heizelement zum Anwärmen der Ansaugluft. Vorgeschlagen wird, dass das Heizelement auch in Betriebsbereichen oder Betriebsphasen außerhalb einer Start- oder Warmluftphase zugeschaltet wird.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Betrieb einer großvolumigen Diesel-Brennkraftmaschine in Lastkraftwagen oder in Bussen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Diesel-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Großvolumige Dieselmotoren in Lastkraftwagen oder Bussen weisen das Problem auf, dass bei niedriger Last und Drehzahl die Abgastemperatur für eine Regeneration eines Partikelfilters oft nicht ausreicht. Ein weiteres Problem besteht darin, dass derartige Motoren insbesondere bei der Verwendung von Kraftstoff mit niedriger Cetanzahl im Leerlauf zu Zündaussetzern und zu schlechter Gasannahme neigen, wodurch vermehrt Kohlenwasserstoffe emittiert werden. Für beide Schwierigkeiten sind bisher nur unbefriedigende, umständliche und kostenintensive Lösungsmöglichkeiten bekannt, beispielsweise als Lösung für das erste Problem das zusätzliche Einspritzen von Kraftstoff in den Abgasstrang zur Erhöhung der Abgastemperatur.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, kostengünstige und effektive Maßnahmen anzugeben, mit denen die Laufruhe und der Wirkungsgrad des Motors, insbesondere im Leerlauf oder bei Teillast, verbessert werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb einer Diesel-Brennkraftmaschine, wobei die Diesel-Brennkraftmaschine über ein elektrisch betriebenes Heizelement zum Anwärmen der Ansaugluft verfügt.

Aus dem Stand der Technik sind elektrisch betriebene Heizelemente bekannt, mit denen lediglich bei niedrigen Außentemperaturen in einer Start- oder Warmlaufphase die Ansaugluft im Ansaugtrakt beheizt wird. Beispielsweise sind aus der deutschen Patentschrift DE 196 16 651 C2 Glühstiftkerzen bzw. Heizkerzen als sogenannte elektrisch betriebene Kaltstarthilfen bekannt. Derartige oder ähnliche elektrische Kaltstarthilfe zum Erwärmen der Ansaug- oder Verbrennungsluft in der Start- oder Warmlaufphase sind bei großvolumigen Dieselmotoren in Lastkraftwagen Standard.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass ein solches Heizelement auch in Betriebsbereichen oder Betriebsphasen außerhalb der Start- oder Warmlaufphase zugeschaltet wird.

Das Zuschalten des ohnhin vorhandenen Heizelementes ist vergleichsweise geringem Aufwand umsetzbar, da in einem Motorsteuergerät die benötigten Daten (Drehzahl, Außen- oder Ladelufttemperatur, Batteriespannung, Last usw.) bereits vorhanden sind und somit lediglich die Motorsteuergerätesoftware entsprechend geändert werden muss, was problemlos möglich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber dem Stand der Technik die Vorteile auf, dass in schwierigen oder besonderen Betriebsbereichen aufgrund des zugeschalteten Heizelementes und der erwärmten Ansaugluft eine weitaus bessere Gasannahme erfolgt, dass die Laufruhe bzw. die Drehzahlstabilität (auch aufgrund der zusätzlichen Generatorbelastung) verbessert und dadurch Emissionen merklich verringert werden.

Schließlich besteht ein weiterer Vorteil in einer besseren und vor allem schnelleren Kabinenbeheizung bei Kälte. Aufgrund des hohen Wirkungsgrades eines modernen Dieselmotors ist der Wärmeeintrag in das Kühlmittel des Motors, das üblicherweise zur Kabinenbeheizung herangezogen wird, bei Kälte zu gering, um in einer angemessenen Zeit die Kabine auf ein angenehmes Temperaturniveau hochzuheizen. Aufgrund der durch das Heizelement erwärmten Ansaugluft steigt die Motortemperatur und damit auch die Kühlmitteltemperatur merklich schneller, wodurch ein schnelles Aufwärmen der Kabine möglich ist und auf zusätzliche elektrische Heizlüfter zur Kabinenbeheizung verzichtet werden kann.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung gemäß Anspruch 2 wird vorgeschlagen, das Heizelement während einer Leerlaufphase zuzuschalten.

Dadurch werden zuverlässig Aussetzer, die im Leerlauf insbesondere bei qualitativ minderwertigem Kraftstoff auftreten, zuverlässig vermieden, wodurch ebenfalls die Laufruhe bzw. die Drehzahlstabilität verbessert und Emissionen vermindert werden.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 wird vorgeschlagen, das Heizelement während eines Anfahrvorganges zuzuschalten.

Die erwärmte Ansaugluft trägt wesentlich dazu bei, dass beim Anfahrvorgang eine merklich bessere Gasannahme erfolgt. Somit wird der Anfahrvorgang beschleunigt, es treten merklich weniger Aussetzer auf und die Emissionen (Geräusch, Abgase) werden vermindert.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 wird vorgeschlagen, dass das Heizelement zugeschaltet wird, wenn Aussetzer erkannt werden.

Moderne Dieselmotoren weisen zunehmend eine sogenannte Aussetzererkennung auf, die Aussetzer bereits im Ansatz erkennen und mittels geeigneter Eingriffe in die Motorsteuerung verhindern kann. Das Zuschalten eines Heizelementes kann in diesem Zusammenhang merklich dazu beitragen, die Anzahl von Aussetzer zu reduzieren oder so weit wie möglich ganz zu vermeiden, was wiederum eine verbesserte Laufruhe und verminderte Emissionen zur Folge hat.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement während einer Regenerationsphase eines Partikelfilters zugeschaltet wird.

Dadurch ist mit wenig Aufwand auch in Betriebsbereichen mit niedriger Last oder Drehzahl, bei denen für die Regeneration ungünstige Bedingungen herrschen, eine für die Regeneration ausreichend hohe Abgastemperatur gewährleistet, so dass auf bekannte und aufwändige Maßnahmen zur Erhöhung der Abgastemperatur, wie dem zusätzlichen Einspritzen von Kraftstoff in den Abgasstrang, verzichtet werden kann.

Im weiteren wird nach Anspruch 6 vorgeschlagen, das Heizelement zuzuschalten, wenn Motordrehmoment und Motordrehzahl einen jeweiligen Minimal-Grenzwert unterschritten haben.

Wie bereits erwähnt, stellen niedrige Last oder Drehzahl ungünstige Bedingungen für eine Regeneration des Partikelfilters dar. Derart ungünstige Bedingungen lassen sich ohne großen zusätzlichen Aufwand erkennen, wenn die ohnehin im Motorsteuergerät vorhandenen aktuellen Daten über Motordrehmoment und Motordrehzahl bei einer Regenerationsanforderung daraufhin überprüft werden, ob beide Größen einen jeweiligen Minimal-Grenzwert über- oder unterschreiten. Werden beide jeweilige Minimal-Grenzwerte überschritten, ist die Abgastemperatur für eine Regeneration hoch genug. Werden hingegen beide Minimal-Grenzwerte für Motordrehmoment und Motordrehzahl unterschritten, so ist die Abgastemperatur für eine Regeneration zu niedrig. Erfindungsgemäß wird in diesem Fall das Heizelement zugeschaltet, um die Abgastemperatur zu erhöhen und trotz niedriger Last und Drehzahl eine Regeneration zu ermöglichen.

Eine optimale Weiterbildung der Erfindung wird nach Anspruch 7 dadurch ermöglicht, dass als Heizelement ein Heizflansch verwendet wird.

Ein derartiger, im Ansaugstutzen angeordneter und elektrisch betriebener Heizflansch ist bekannt, beispielsweise aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 198 54 077 A1 oder DE 103 32 936 A1, und wird üblicherweise zum Vorwärmen der Ansaugluft in der Start- und Warmlaufphase und insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen eingesetzt. Ein solcher Heizflansch arbeitet mit einem hohen Wirkungsgrad, so dass die Ansaugluft schnell und effizient erwärmt und somit eine hohe Belastung des Bordnetzes vermieden wird. Er ist platzsparend im Ansaugtrakt angeordnet, so dass im Unterschied beispielsweise zu Heizkerzen kein Bauraum im Zylinderkopf beansprucht wird. Da ein Heizflansch sowieso vom Motorsteuergerät angesteuert wird, ist kein zusätzlicher Verkabelungsaufwand nötig, lediglich eine Erweiterung des bereits vorhanden Algorithmus.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren angegeben.

Die Erfindung wird nun anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der Zeichnung erläutert.

Dabei zeigen:

1a ein Blockschaltbild für das Zuschalten eines Heizelementes im Motor-Leerlauf (erstes Ausführungsbeispiel),

1b eine zeitliche Abfolge von Vorgängen beim Zuschalten des Heizelementes im Motor-Leerlauf gemäß 1a,

2a ein Blockschaltbild für das Zuschalten eines Heizelementes zur Partikelfilter-Regeneration (zweites Ausführungsbeispiel) und

2b eine zeitliche Abfolge von Vorgängen beim Zuschalten eines Heizelementes zur Partikelfilter-Regeneration gemäß 2a.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Betrieb einer großvolumigen Diesel-Brennkraftmaschine in Lastkraftwagen oder in Bussen.

Die 1a zeigt als erstes Ausführungsbeispiel einen Funktionsblock 1 für das Zuschalten eines (nicht dargestellten) Heizelementes im Motor-Leerlauf. Die im Funktionsblock 1 enthaltenen Schaltungsteile und Funktionen stellen normalerweise einen Teil eines Motorsteuergerätes dar und sind in Software oder Hardware realisiert. Der Funktionsblock 1 weist unter anderem ein Kennfeld 2, eine Kennlinie 3 und einen Schalter 4 auf. Die Daten des Kennfeldes 2 und der Kennlinie 3 werden üblicherweise anhand von Prüfstandsversuchen ermittelt.

Eingangsgrößen des Kennfeldes 2 sind eine Kühlmitteltemperatur 5 und eine Ladelufttemperatur 6, Ausgangsgröße ist eine Größe 7 einer unkorrigierten und noch zu korrigierenden Pulsweitenmodulation für ein Heizelement, insbesondere für einen Heizflansch. Die Größe 7 wird als eine erste Eingangsgröße einem Multiplikator 8 zugeführt.

Die Kennlinie 3 weist als Eingangsgröße 9 die Bordnetz-Spannung (Batteriespannung) und als Ausgangsgröße 10 einen von der Batteriespannung abhängigen Korrekturfaktor für die Pulsweitenmodulation (Größe 7) auf. Beispielsweise wird bei vergleichsweise niedriger Batteriespannung die Größe für die Pulsweitenmodulation verkleinert, um die Leistungsaufnahme des Heizelementes zu verringern. Der Korrekturfaktor 10 wird als eine zweite Eingangsgröße dem Multiplikator 8 zugeführt. Im Multiplikator 8 werden die (unkorrigierte) Pulsweitenmodulation 7 mit dem Korrekturfaktor 10 multipliziert, woraus sich eine Größe 11 als korrigierte Pulsweitenmodulation ergibt, die als eine erste Eingangsgröße dem Schalter 4 zugeführt wird.

Dem Schalter 4 mit einer Ausgangsgröße 17 wird als eine zweite Eingangsgröße 12 eine Größe Null (%) zugeführt, so dass die Stellung des Schalters 4 zwischen Null (Größe 12) und der korrigierten Pulsweitenmodulation 11 schaltet. Die Stellung des Schalters 4 hängt hierbei von einem Signal 13 (Bit) ab, das dem Schalter 4 als drittes Eingangssignal zugeführt wird. In unbetätigter Stellung ist der Schalter 4 auf Null (Größe 12) gestellt (Nullstellung).

Beim Signal 13 handelt es sich um ein logisches Ausgangssignal eines AND-Gates 14, welchem ein erstes Eingangssignal 15 (Bit) und ein zweites Eingangssignal 16 (Bit) zugeführt werden. Das erste Eingangssignal 15 ist auf eine logische „Eins" gesetzt, wenn vom Motorsteuergerät eine Betriebsart „Heizelement-Leerlauf-Betrieb" eingeschaltet wird, wenn als das Heizelement während des Motor-Leerlaufs in Betrieb gehen soll. Das zweite Eingangssignal 16, das negiert wird, ist auf eine logische „Eins" gesetzt, wenn im Motorsteuergerät eine Zeitsperre für das Heizelement während des Motor-Leerlaufs läuft.

Die Zeitsperre für das Heizelement während des Motor-Leerlaufs läuft von Beginn der Motor-Leerlauf-Phase an für eine applizierbare Zeitdauer. Das Heizelement wird also nicht sofort zu Beginn einer Motor-Leerlauf-Phase eingeschaltet, sondern geht erst ab einer gewissen Dauer des Motor-Leerlaufs in Betrieb. Damit soll bezweckt werden, dass das Heizelement nur bei länger andauernden Motor-Leerlauf-Phasen eingeschaltet wird.

Läuft also im Motorsteuergerät die Zeitsperre für den Motor-Leerlauf, ist das Eingangssignal 16 auf eine logische „Eins" gesetzt. Da es beim Eingang in das AND-Gate 14 zu einer logischen „Null" negiert wird, ist das Signal 13 eine logische „Null", wodurch die Größe Null (Eingangssignal 12) als Ausgangsgröße 17 des Schalters 4 aufgeschaltet ist.

Sobald im Motorsteuergerät die Betriebsart „Heizelement-Leerlauf-Betrieb" eingeschaltet und die Zeitsperre für das Heizelement während des Motor-Leerlaufs abgelaufen ist, ändert sich das Eingangssignal 16 zu einer logischen „Null", wodurch dann beide Eingangssignale 15 und 16 auf eine logische „Eins" gesetzt sind. Folglich wird das Signal 13 ebenfalls auf eine logische „Eins" gesetzt, wodurch der Schalter 4 seine Eingangsgröße 11 als seine Ausgangsgröße 17 schaltet. Das heißt, am Ausgang 17 des Schalters 4 und damit auch des Funktionsblocks 1 liegt dann die Größe 11 für die korrigierte Pulsweitenmodulation an, welche zur Ansteuerung des Heizelementes dient.

In 1b ist eine zeitliche Abfolge von Vorgängen beim Zuschalten des Heizelementes im Motor-Leerlauf gemäß 1a dargestellt. Entlang einer Zeitachse 18, die zu einem Zeitpunkt t0 beginnt, verlaufen eine Kurve 19, welche die Motordrehzahl darstellt, und eine Kurve 20, welche den Betrieb des Heizelementes (ein, aus, getaktet) bzw. seine Wärmeabgabe darstellt. Zum Zeitpunkt t0 ist das Heizelement nicht in Betrieb und hat gemäß der Kurve 20 einen Ruhewert 23 eingenommen und die Motordrehzahl 19 weist einen Wert 21 auf, der größer ist als eine Leerlauf-Drehzahl 22. Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t1 sinkt die Motordrehzahl 19 ab, bis sie zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t2 die Leerlauf-Drehzahl 22 erreicht hat.

Ab dem Zeitpunkt t2 beginnt die Zeitsperre für das Heizelement (Signal 16, 1a) zu laufen. Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t3, bis zu dem das Heizelement nicht in Betrieb war und gemäß der Kurve 20 den Ruhewert 23 eingenommen hat, ist die Zeitsperre für das Heizelement abgelaufen, so dass zum Zeitpunkt t3 das Heizelement zugeschaltet wird und die Wärmeabgabe gemäß der Kurve 20 Werte größer als den Ruhewert 23 annimmt.

Der hier gestrichelte Verlauf der Kurve 20 bedeutet, dass das Heizelement getaktet, beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation, betrieben wird, um seine Wärmeabgabe und damit die Erwärmung der Ansaugluft steuern bzw. regeln zu können. Es wäre (bei entsprechender Ansteuerung) jedoch auch möglich, das Heizelement in diesem Fall für eine bestimmte Zeitdauer mit voller Leistung zu betreiben (Ein-Aus-Betrieb).

Vom Zeitpunkt t2 bis zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t4 befindet sich der Motor des Fahrzeugs im Leerlauf, die Motordrehzahl entspricht daher gemäß der Kurve 19 dem Wert der Leerlauf-Drehzahl 22. Vom Zeitpunkt t3 an wird das Heizelement gemäß dem Verlauf der Kurve 20 beispielsweise mit leicht zunehmender Leistung bzw. Wärmeabgabe betrieben, um die Ansaugluft zu erwärmen, wodurch Aussetzer vermieder und ein gleichmäßiger Motorlauf ermöglicht werden.

Vom Zeitpunkt t4 an wird der Leerlauf-Bereich verlassen, die Motordrehzahl steigt gemäß der Kurve 20 von der Leerlauf-Drehzahl 22 an auf höhere Werte. Jedoch bleibt das Heizelement gemäß der Kurve 20 noch für eine applizierbare Zeitdauer über den Zeitpunkt t4 hinaus zugeschaltet, um weiterhin die Ansaugluft zu erwärmen und eine bessere Gasannahme des Motors aus der Leerlauf-Drehzahl heraus zu ermöglichen. Der Anfahrvorgang des Fahrzeugs verläuft dadurch ohne Aussetzer, somit komfortabler und mit weniger Emissionen.

Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t5, wenn der Leerlauf-Bereich 22 gemäß der Kurve 19 verlassen und der Anfahrvorgang beendet ist, wird das Heizelement gemäß der Kurve 20abgeschaltet, da eine weitere Erwärmung der Ansaugluft nicht mehr notwendig ist. Bis zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t6 wird noch die Restwärme des Heizelementes an die Ansaugluft abgegeben, ab dem Zeitpunkt t6 nimmt die Wärmeabgabe des Heizelements gemäß der Kurve 20 wieder den Ruhewert 23 ein.

Die 2a zeigt als zweites Ausführungsbeispiel einen Funktionsblock 24 für das Zuschalten eines Heizelementes zur Partikelfilter-Regeneration. Die im Funktionsblock 24 enthaltenen Schaltungsteile und Funktionen stellen wiederum normalerweise einen Teil eines Motorsteuergerätes dar und sind in Software oder Hardware realisiert. Der Funktionsblock 24 weist unter anderem Eingänge 25, 26, 27 und 28 auf, einen Ausgang 29, ein Kennfeld 30, eine Kennlinie 31, einen Schalter 32 und einen Multiplikator 33 auf. Die Daten des Kennfeldes 30 und der Kennlinie 31 werden ebenfalls üblicherweise anhand von Prüfstandsversuchen ermittelt.

Die Eingangsgröße 25, bei der es sich beispielsweise um ein unkorrigiertes und noch zu korrigierendes Taktverhältnis zur Pulsweitenmodulation für den Regenerationsbetrieb handelt, wird dem Schalter 32 als erste Eingangsgröße zugeführt. Dem Schalter 32 mit einer Ausgangsgröße 34 wird als eine zweite Eingangsgröße 35 eine Größe Null (%) zugeführt, so dass die Stellung des Schalters 32 zwischen Null (Größe 35) und der konstanten Pulsweitenmodulation 25 schaltet. Die Stellung des Schalters 32 hängt hierbei von einem Signal 36 (Bit) ab, das dem Schalter 32 als drittes Eingangssignal zugeführt wird. In unbetätigter Stellung ist der Schalter 32 auf Null (Größe 35) gestellt (Nullstellung).

Bei der Eingangsgröße 26 handelt es sich um die aktuelle Motordrehzahl, bei der Eingangsgröße 27 um das aktuelle Motordrehmoment der Diesel-Brennkraftmaschine. Beide (im Motorsteuergerät vorhandenen) Eingangsgrößen 26 und 27 werden dem Kennfeld 30 mit dem Signal 36 (Bit) als Ausgangsgröße zugeführt. Das bedeutet, dass vom Kennfeld 30 als Regenerationsanforderung das Bit 36 gesetzt wird, wenn sich Motordrehzahl 26 und Motordrehmoment 27 innerhalb von Grenzen bewegen, zwischen denen eine Regeneration erlaubt ist. Überschreitet die Motordrehzahl 26 oder das Motordrehmoment 27 eine solche zulässige Grenze, wird das Bit 36 auf Null zurückgesetzt, wodurch der Schalter 32 in seine Nullstellung (Größe 35) geschaltet wird, in der keine Regeneration stattfinden kann.

Wird jedoch bei zulässigen Werten von Motordrehzahl 26 und Motordrehmoment 27 das Bit als Ausgangssignal 36 gesetzt, schaltet der Schalter 32 um auf seine Eingangsgröße 25, wodurch das Taktverhältnis zur Pulsweitenmodulation für den Regenerationsbetrieb als seine Ausgangsgröße 34 geschaltet ist und dem Multiplikator 33 als erste Eingangsgröße zugeführt wird. Als zweite Eingangsgröße wird dem Multiplikator 33 eine Ausgangsgröße 37 der Kennlinie 31 zugeführt.

Die Kennlinie 31 weist (analog zur Kennlinie 3 der 1a) als Eingangsgröße 28 die Bordnetz-Spannung (Batteriespannung) auf; bei ihrer Ausgangsgröße 37 handelt es sich wiederum um einen von der Batteriespannung abhängigen Korrekturfaktor für das Taktverhältnis zur Pulsweitenmodulation für den Regenerationsbetrieb (Eingangsgröße 25). Beispielsweise wird wiederum bei vergleichsweise niedriger Batteriespannung die Größe für die Pulsweitenmodulation verkleinert, um die Leistungsaufnahme des Heizelementes zu verringern.

Ausgangsgröße 29 des Multiplikators 33 und des Funktionsblocks 24 ist das korrigierte Taktverhältnis zur Pulsweitenmodulation für das Heizelement im Regenerationsbetrieb.

2b zeigt eine zeitliche Abfolge von Vorgängen beim Zuschalten des Heizelementes zur Partikelfilter-Regeneration gemäß 2a. Entlang einer Zeitachse 38, die zu einem Zeitpunkt t0' beginnt, verlaufen eine Kurve 39 für das Motordrehmoment und eine Kurve 40 für die Motordrehzahl der Diesel-Brennkraftmaschine, und eine Kurve 41, welche den Betrieb des Heizelementes (ein, aus, getaktet) bzw. seine Wärmeabgabe darstellt.

Zum Zeitpunkt t0' weist das Motordrehmoment gemäß der Kurve 39 einen Wert 42 auf, der über einem Minimal-Grenzwert 43 für das Motordrehmoment liegt, die Motordrehzahl gemäß der Kurve 40 einen Wert 44, der über einem Minimal-Grenzwert 45 für die Motordrehzahl liegt und das Heizelement ist nicht in Betrieb und hat gemäß der Kurve 41 einen Ruhewert 46 eingenommen.

Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t1' sinkt Motordrehzahl gemäß der Kurve 44 auf (oder auch unter) den Minimal-Grenzwert 45, während sich das Motordrehmoment gemäß der Kurve 39 zwar verringert, aber noch über dem Minimal-Grenzwert 43 verläuft. Somit besteht noch keine Notwendigkeit, bei einer Regenerationsanforderung das Heizelement zur Erwärmung der Ansaugluft zuzuschalten, somit verharrt die Kurve 41 weiterhin auf dem Ruhwert 46.

Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t2' sinkt jedoch auch die Motordrehzahl gemäß der Kurve 39 unter den Minimal-Grenzwert 43, so dass jetzt das Motordrehmoment (Kurve 39) und die Motordrehzahl (Kurve 44) ihren jeweiligen Minimal-Grenzwert 43 bzw. 45 erreichen (oder unterschreiten). Somit ist jetzt die Situation eingetreten, bei der es erfindungsgemäß vorgesehen ist, zur Unterstützung des Regenerationsprozesses die Ansaugluft mit Hilfe des Heizelementes anzuwärmen. Demnach wird zum Zeitpunkt t2' das Heizelement zugeschaltet, so dass die Wärmeabgabe des Heizelements gemäß der Kurve 41 auf höhere Werte ansteigt.

Auch hier gilt wie im Falle der Ansaugluft-Anwärmung im Leerlauf-Betrieb, dass der hier gestrichelte Verlauf der Kurve 41 einen getakteten Betrieb des Heizelements bedeutet, beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation, um seine Wärmeabgabe und damit die Erwärmung der Ansaugluft steuern bzw. regeln zu können. Es wäre (bei entsprechender Ansteuerung) jedoch auch hier möglich, das Heizelement in diesem Fall für eine bestimmte Zeitdauer mit voller Leistung zu betreiben (Ein-Aus-Betrieb).

Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t3' steigt gemäß der Kurve 40 die Motordrehzahl wieder über den Minimal-Grenzwert 45 an, jedoch verläuft das Motordrehmoment gemäß der Kurve 39 noch unterhalb des zugehörigen Minimal-Grenzwertes 43, so dass die Ansaugluft weiterhin vorgewärmt werden soll und das Heizelement gemäß der Kurve 41 während einer Regeneration zugeschaltet bleibt.

Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t4' überschreitet auch das Motordrehmoment gemäß der Kurve 39 den zugehörigen Minimal-Grenzwert 43, so dass jetzt sowohl das Motordrehmoment (Kurve 39) als auch die Motordrehzahl (Kurve 44) ihren jeweiligen Minimal-Grenzwert 43 bzw. 45 überschritten haben. Somit braucht die Ansaugluft nicht weiter erwärmt werden und das Heizelement kann zum Zeitpunkt t4' abgeschaltet werden. Bis zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t5' gibt das Heizelement seine Restwärme an die Ansaugluft ab und nimmt dann im ausgeschalteten Zustand gemäß der Kurve 41 wieder seinen Ruhewert 46 ein. Das zugeschaltete Heizelement wird auch abgeschaltet, wenn die Regeneration abgeschlossen ist und vom Motorsteuergerät die Regenerationsanforderung wieder weggenommen wird.


Anspruch[de]
Verfahren zum Betrieb einer Diesel-Brennkraftmaschine, die über ein elektrisch betriebenes Heizelement zum Anwärmen der Ansaugluft verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement auch in Betriebsbereichen oder Betriebsphasen außerhalb einer Start- oder Warmlaufphase zugeschaltet wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement während einer Leerlaufphase (22, t2-t4) zugeschaltet wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement während eines Anfahrvorganges (t4-t5) zugeschaltet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement zugeschaltet wird, wenn Aussetzer erkannt werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement während einer Regenerationsphase eines Partikelfilters zugeschaltet wird. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement zugeschaltet wird, wenn Motordrehmoment (39) und Motordrehzahl (40) einen jeweiligen Minimal-Grenzwert (43, 45) unterschritten haben. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizelement ein Heizflansch verwendet wird.






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