DE10359693A1 - Abgasnachbehandlung - Google Patents

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Abstract

Ein Motorsteuerungssystem in einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor mit variablem Hubraum, einem Controller zum Steuern des Hubraums des Verbrennungsmotors mit variablem Hubraum, wobei der Controller den Verbrennungsmotor mit variablem Hubraum beim Start in einer Betriebsart mit Teilhubraum betreibt, um die Abgastemperatur zu erhöhen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Steuerung von Verbrennungsmotoren. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit variablem Hubraum, wie etwa eines Dieselmotors, oder irgendeines Motors mit Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder, um den katalytischen Wirkungsgrad zu verbessern.
  • Die gegenwärtigen gesetzlichen Vorschriften auf dem Kraftfahrzeugmarkt haben zu einem zunehmenden Bedarf geführt, bei aktuellen Fahrzeugen Emissionen zu verringern. Katalytische Umformer und NOx-Fallen oder Absorptions-/Adsorptionseinheiten sind dabei die vorwiegenden Werkzeuge, die zur Reduktion von Emissionen in Fahrzeugen verwendet werden.
  • Ein katalytischer Umformer oxidiert Emissionen von Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) in einem Fahrzeug zu relativ gutartigen Verbindungen, wie etwa Kohlendioxid (CO2) und Wasser. Ein katalytischer Umformer umfasst typischerweise eine spezifische Katalysatorformulierung, die Platin, Palladium und Rhodium enthält, um gleichzeitig Oxide von Stickstoff (NOx), HC und CO zu reduzieren. Der Umwandlungswirkungsgrad eines Katalysators hängt von der Temperatur des Katalysators und dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis ab.
  • Der Funktionstemperaturbereich für einen typischen Katalysator zum Einfangen von NOx und zur Dreiwegeumwandlung ist in 1 gezeigt. Diese Arbeitstemperaturfenster passen zu den Auspuffarchitektu ren von Motoren mit Benzindirekteinspritzung und zu den Betriebsarten des Fahrzeugs. Wie es bei diesem Beispiel gezeigt ist, wird der Spitzen-Wirkungsgrad der NOx-Umwandlung im Temperaturbereich zwischen 250°C und 450°C erhalten. Diese Temperaturen können auf der Grundlage der spezifischen Formulierung von Edelmetallen und NOx einfangenden Materialien etwas variieren und sind hoch genug, um gleichzeitig die HC- und CO-Emissionen zu säubern. Die gezeigte Katalysatorformulierung fängt während eines Betriebes mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis NOx effektiv ein, indem NO zu NO2 katalytisch umgeformt wird und dieses dann chemisch als eine Nitratverbindung (NO3-Verbindung) an einer Washcoat-Oberfläche gespeichert wird. Wenn alle NOx-Speicherstellen gefüllt sind, wird in dem katalytischen Unformer eine reduzierende (sauerstoffarme, CO-reiche) Abgasumgebung erzeugt. Die reduzierende Umgebung bewirkt, dass das gespeicherte Nitrat (NO3) als gasförmiges NO2 frei gegeben wird. Das NO2 kann an einer Edelmetallstelle, wie etwa Platin, weiter zu Stickstoff N2 reduziert werden, wenn genügend Reduktionsmittel, wie etwa HC, CO und H2, vorhanden sind.
  • Die typischen Edelmetall-Katalysatorformulierungen behalten bis zu Temperaturen von 900°C sehr hohe Umwandlungswirkungsgrade. Die NOx-Speicherverbindungen, wie etwa Barium oder Kalium, die den Dreiwegekatalysatoren hinzugefügt werden, sind gewöhnlich bis zu Temperaturen von etwa 850°C stabil.
  • Die Leistung einer NOx-Falle bei diesen Motoranwendungen ist durch die niedrigeren Abgastemperaturen und die Schwierigkeit, häufige fette Abgasmischungen für den Katalysator bereit zu stellen, stark begrenzt. Die sehr niedrigen Abgastemperaturen eines Dieselmotors sind das Ergebnis eines sehr mageren Betriebes und höherer Verdichtungs- und Ausdehnungsverhältnisse. Diese sind die gleichen Ursachen, die für den höheren Kraftstoffwirkungsgrad im Vergleich mit fremd gezündeten Benzinmotoren sorgen.
  • Luft/Kraftstoff-Verhältnisse (LKV) können als mager oder fett oder irgendwo dazwischen definiert werden. Ein Luft/Kraftstoff-Gemisch wird durch ein Verhältnis dargestellt, welches Äquivalenzverhältnis genannt und durch das Symbol λ dargestellt wird. Das Äquivalenzverhältnis ist durch die folgende Gleichung definiert:
    Figure 00030001
  • Ein relativ kleines Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter 14,7 (λ < 1) wird als fettes Gemisch charakterisiert, und ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis über 14,7 (λ > 1) kann als mageres Gemisch charakterisiert werden. Traditionelle Fahrzeugbenzinmotoren werden bei Stöchiometrie betrieben, da die meisten vorgeschriebenen Abgase bei Stöchiometrie reduziert werden können. Wenn Fahrzeugmotoren mit mageren Gemischen betrieben werden, wie etwa Motoren mit Diesel- oder Benzindirekteinspritzung, die mager geschichtet betrieben werden, können die erzeugten NOx-Verbindungen durch traditionelle Dreiwegekatalyse nicht ausreichend reduziert werden. Daher haben diese Motoren Probleme, die zunehmend strengen Abgasemissionsvorschriften zu erfüllen.
  • Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Zylinderabschaltung in einem Motor, um die Abgastemperatur für einen verbesserten Wirkungsgrad eines katalytischen Umformers oder einer NOx-Falle zu steuern. Von noch größerer Bedeutung ist, dass die abgeschalteten Zylinder als Reaktoren für eine partielle Oxidation verwendet werden, um fette Verbrennungsprodukte zu erzeugen, die ausgestoßen werden können, um die NOx-Emissionen, die in der NOx-Falle gespeichert sind, zu reinigen und zu reduzieren.
  • Es gibt abhängig von der Anzahl von Ventilen pro Zylinder und den Nocken- und Ventilbetätigungsanordnungen mehrere Verfahren zum Steuern einer Ventilstrangaktivierung bei Verbrennungsmotoren. Die vorliegende Erfindung kann mit jeder mechanischen Anordnung verwendet werden, die Zylinder in einem Verbrennungsmotor abschaltet, die Verbrennungsmotoren mit oben gesteuerten oder hängenden Ventilen und oben liegenden Nocken umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind.
  • Die Steuerung der Zylinderabschaltung in einem Verbrennungsmotor mit variablem Hubraum hängt von der Anordnung der Zylinderbank und der Zündreihenfolge des Verbrennungsmotors ab. Beispielsweise erlauben bestimmte V6- und V 12-Motoranordnungen eine Abschaltung einer gesamten Zylinderbank (einer Seite des Motors), während ein bei einem Reihen-Sechszylinder-Motor drei benachbarte Zylinder abgeschaltet werden können. Diese Arten von Motoren erlauben eine günstige Gruppierung der Abgasströme zur Verbesserung der Nachbehandlungsleistung.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Dieselmotor (Selbstzünder) mit acht Zylindern durch Abschaltung von vier Zylindern als Vierzylindermotor betrieben werden. Die Zylinder werden bei der bevorzugten Ausführungsform durch ein elektrohydraulisches Abschaltungssystem abgeschaltet, welches Motoröldruck verwendet und durch Solenoide gesteuert ist, um die Sperrstifte von speziellen Motorventilstößeln, die in einem Motor mit oben gesteuerten Ventilen verwendet werden, unter Druck zu setzen. Bei aufgebrachtem Druck lassen es die Sperrstifte zu, dass der Stößel als Totgang-Einrichtung wirkt, um eine Aktivierung, d.h. Zuschaltung, von Auslass- und Einlassventilen zu verhindern.
  • Unter mageren Betriebsbedingungen, wie sie in Dieselmotoren oder Benzinmotoren mit Direkteinspritzung, die unter mager geschichteten Bedingungen arbeiten, zu finden sind, wird eine NOx-Falle verwendet, um NOx-Emissionen aus dem Abgasstrom einzufangen. Periodisch (sobald die NOx-Falle gesättigt ist oder bei einem vorbestimmten Schwellenwert) wird das Luft/ Kraftstoff-Gemisch verstellt, um eine kurze, fette Abgasspitze bereit zu stellen und somit die in der NOx-Falle gespeicherten NOx-Emissionen frei zu geben und chemisch zu reduzieren. Das überschüssige Kohlenmonoxid und die überschüssigen Kohlenwasserstoffe, die durch das fette Luft/Kraftstoff-Gemisch erzeugt werden, stellen die Reduktionsmittel bereit, die mit den frei gegebenen NOx-Emissionen reagieren sollen und diese zu Stickstoff N2 und Sauerstoff Oa reduzieren sollen. Die Häufigkeit der Regeneration der NOx-Falle wird als Funktion der Kapazität der NOx-Falle kalibriert.
  • Eine Zylinderabschaltung wird dazu verwendet, die Abgastemperaturen zu erhöhen und überschüssige Abgasluft zu reduzieren, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in die NOx-Falle hinein fett eingerichtet wird. Die abgeschalteten Zylinder können bei der vorliegenden Erfindung als Reaktoren für eine partielle Oxidation (POx-Reaktoren) verwendet werden, um fette Abgasprodukte zur Reinigung der NOx-Falle bereit zu stellen.
  • Die POx-Produkte werden durch Einfangen von Verbrennungsprodukten in den abgeschalteten Zylindern und durch Einspritzen zusätzlichen Kraftstoffes während sukzessiver Zylinderereignisse erzeugt. Die Menge und die zeitliche Abstimmung der POx-Einspritzvorgänge kann mit Tests durch ein Motordynamometer optimiert werden, um die beste Reduktionsmittelbildung mit minimalem Drehmomenteinfluss bereit zu stellen. Da die Zylinder geschlossen sind und die ursprünglichen Inhalte bekannt sind, kann der zusätzliche Kraftstoff genau dosiert werden, um die gewünschten chemischen Eigenschaften des Reduktionsmittels zu erzielen. Das wiederholte Mischen der Verbrennungsprodukte mit geringem Umfang von zusätzlicher Verbrennung während sukzessiver Takte verbessert auch die Luftausnutzung in dem Zylinder. Die Luftausnutzung ist bei Motoren mit Direkteinspritzung und heterogener Verbrennung, seien es selbst gezündete oder fremd gezündete Motoren, ein begrenzender Faktor. Anders als Motoren mit einer Einspritzung durch Einlassöffnungen wird bei Motoren mit homogener Ladung der Kraftstoff direkt in die Zylinder eingespritzt und es ist wenig Zeit für ein Verdampfen des Kraftstoffes und ein Mischen mit Luft vorhanden. Infolgedessen sollten Motoren mit heterogener Verbrennung mager an stöchiometrischen Gemischen arbeiten, um starken Ruß, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenstoffpartikelemissionen zu vermeiden. Die Beschränkung der Luftausnutzung wird in den abgeschalteten Zylindern überwunden, indem zugelassen wird, dass die verbrannten Zylindergase und die verbleibende Luft gründlich gemischt und während mehrerer sukzessiver Motortakte inkrementell verbrannt werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Grafik von Katalysatorwirkungsgrad über Temperatur für die vorliegende Erfindung;
  • 2 ist eine schematische Zeichnung einer NOx-Falle, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • Die 3A-3E sind schematische Zeichnungen von unterschiedlichen Motoranordnungen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
  • Die 4A-4E sind schematische Zeichnungen und Grafiken des bevorzugten Verfahrens bei der vorliegenden Erfindung;
  • 5 stellt eine schematische Zeichnung und Grafiken des Betriebes eines V6-Motors mit mehreren NOx-Fallen dar;
  • 6 stellt eine schematische Zeichnung und Grafiken des Betriebes eines V6-Motors mit einer einzigen NOx-Falle dar; und
  • 7 ist ein Flussdiagramm eines bevorzugten Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Funktionsdiagramm einer NOx-Falle 10, die Metalloxide (MeO) als Einfangmittel für NOx-Verbindungen während magerer Betriebsbedingungen benutzt und NOx-Verbindungen während fetter Bedingungen frei gibt. Das Reduktionsmittel Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe in dem relativ fetten Abgasstrom verbinden sich mit dem NOx und es findet eine Umwandlung in Stickstoff und Sauerstoff statt.
  • Die 3A-3E umfassen alternative Anordnungen von Verbrennungsmotoren 12 mit variablem Hubraum der vorliegenden Erfindung. Der Verbrennungsmotor 12 ist vorzugsweise ein Dieselmotor, aber jeder Verbrennungsmotor, einschließlich Benzinmotoren mit Direkteinspritzung, liegen im Umfang der vorliegenden Erfindung. 3A ist eine schematische Zeichnung eines Sechszylinder-Verbrennungsmotors 12A mit variablem Hubraum. Der Verbrennungsmotor 12A ist mit Auspuffkrümmern 14 und doppelten NOx-Fallen 10 gekoppelt. Während des Betriebes des Verbrennungsmotors 12A kann jeder Zylinder in diesem abgeschaltet werden, aber bei der bevorzugten Ausführungsform wird eine gesamte Zylinderbank (angrenzende Zylinder) abgeschaltet. 3B ist ähnlich wie 3A eine schematische Zeichnung eines Sechszylinder-Verbrennungsmotors 12B mit variablem Hubraum. Der Verbrennungsmotor 12B ist mit einem Auspuffkrümmer 14 und einer NOx-Falle 10 gekoppelt. Bei alternativen Anordnungen der Verbrennungsmotoren 12A-B kann oberstromig von der NOx-Falle 10 ein Turbolader eingebaut sein.
  • 3C ist eine schematische Zeichnung eines Achtzylinder-Verbrennungsmotors 12C mit variablem Hubraum und acht Zylindern 1-8. Der Verbrennungsmotor 12C ist mit Auspuffkrümmern 14 und doppelten NOx-Fallen 10 gekoppelt, um Abgaswege für optionale Turbolader 13 vorzusehen. Jeder Zylinder in dem Verbrennungsmotor 12C kann abgeschaltet werden, aber bei der bevorzugten Ausführungsform werden während des Betriebes des Verbrennungsmotors 12C die Zylinder 1, 4, 6 und 7 abgeschaltet. 3D ist ähnlich wie 3C eine schematische Zeichnung eines Achtzylinder-Verbrennungsmotors 12D mit variablem Hubraum. Der Verbrennungsmotor 12D ist mit Auspuffkrümmern 14 und einer NOx-Falle 10 gekoppelt.
  • Bei alternativen Ausführungsformen kann eine NOx-Falle 11 aus einzelnen Monolithen, die in 3E zu sehen ist, verwendet werden, wobei die NOx-Falle 11 mit den separaten Bänken eines Verbrennungsmotors 12 gekoppelt ist und separate Abgasströmungen aufweist, die durch Auspuffkrümmer 14 bereit gestellt werden. Bei einer NOx-Falle 11 mit separaten Abgasströmungsbereichen können diese unabhängig voneinander regeneriert werden.
  • Während des Startbetriebes des Verbrennungsmotors 12 wird die Abgastemperatur niedriger sein als die erforderliche Zündtemperatur des Dreiwegekatalysators und/oder der NOx-Falle 10. Es wird mehrere Motortakte des Verbrennungsmotors 12 dauern, bis dieser die erforderliche Zündtemperatur im Abgasstrom erreicht. Die vorliegende Erfindung wird einen Teil der Zylinder in dem Verbrennungsmotor 12 abschalten, um die Last auf die aktivierten d.h. zugeschalteten Zylinder zu erhöhen, was zu einer relativ schnellen Abgastemperaturzunahme im Vergleich mit dem Verbrennungsmotor 12 führt, der in einer Betriebsart mit vollem Hubraum arbeitet. Dieser Vorteil wird bei mit Diesel beaufschlagten Motoren verstärkt, die Schwierigkeiten haben, genug Abgaswärme zu erzeugen, um verbesserte Wirkungsgrade in Abgasnachbehandlungseinrichtungen zu unterstützen. Die vorliegende Erfindung wird auch die abgeschalteten Zylinder als POx-Reaktoren benutzen, um fette Abgasprodukte zur Spülung bzw. Reinigung der NOx-Falle 10 bereit zu stellen.
  • 4A ist eine schematische Zeichnung des partiellen Oxidationsprozesses, der bei Takt Null eines Zylinders 24 verwendet wird. Der Zylinder 24 ist mit der Kraftstoffeinspritzpulsweite (PW) 28 mit Kraftstoff beaufschlagt worden, die erforderlich ist, um das angeforderte Motordrehmoment zu liefern. Das Einlassventil 20 und das Auslassventil 22 des Zylinders 24 werden dann abgeschaltet, um Verbrennungsprodukte in der Zylinderkammer 24 einzufangen. Die Verbrennungsprodukte werden unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Oxide von Stickstoff sowie Stickstoff enthalten. Wie es in der Grafik 26 zu sehen ist, wurde der normale Kraftstoffeinspritzpuls 28 wenige Grade vor dem oberen Totpunkt (OT) implementiert, und die entsprechende Zunahme des Zylinderdrucks führt zu der relativen Drehmomentverteilung, die als Grafik 30 gezeigt ist.
  • Die 4B, 4C und 4D sind Schaubilder der Kraftstoffbeaufschlagungsstrategien für die anschließenden Ausdehnungshübe abgeschalteten Zylinders 24 bei Takten n + 1, 2... letzter.
  • 4B ist ein Schaubild des Ausdehnungshubes des Zylinders 24 bei Takten 1 bis n, wobei n vorzugsweise drei oder weniger ist. Für diese Zylindertakte gibt es noch genügend Sauerstoff in den eingefangenen Verbrennungsgasen, so dass zusätzliche Kraftstoffpulse zusätzliches Drehmoment erzeugen können. Daher werden die kleineren Kraftstoffpulse spät im Ausdehnungshub eingespritzt, um Drehmomentstörungen zu minimieren. Wie es in Grafik 32 zu sehen ist, wird der relativ kleinere Kraftstoffeinspritzpuls 34 relativ spät in dem Ausdehnungshub implementiert, um nur eine relativ kleine Drehmomentabgabe zu erzeugen, wie es durch Grafik 36 gezeigt ist.
  • In 4C können die zusätzlichen Kraftstoffeinspritzpulse im Ausdehnungshub näher zu dem OT vorgerückt werden, da die Menge von überschüssigem Sauerstoff in der Kammer reduziert ist. Nach Grafik 46 sind die Einspritzpulse 42 und/oder 44 nach dem OT implementiert, um die Drehmomentstörungen zu minimieren, wie es durch Grafik 46 gezeigt ist. Ähnlich zeigt Grafik 50 in 4D einen kleinen Einspritzpuls 52 bei OT und einen zusätzlichen Einspritzpuls 54 wenige Grade nach OT, um zusätzliche POx-Produkte zu erzeugen, während Drehmomentstörungen minimiert werden, wie es durch Grafik 56 gezeigt ist.
  • In Grafik 60 in 4E ist das eingefangene Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LKV) der Gase in den Zylindern 24 für anschließende Zylindertakte oder Zeit veranschaulicht. Da mehrere Zylindertakte für die abgeschalteten Zylinder ausgeführt werden, wird den abgeschalteten Zylindern mehr Kraftstoff hinzugefügt, wodurch die Umgebung in dem Zylinder mit POx-Produkten, wie etwa Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Stickstoff angereichert wird. Die POx-Produkte können dann dem Abgasstrom des Motors 12 bei Wiederzuschaltung der Auslass- und Einlassventile 22 und 20 hinzugefügt werden. Die POx-Produkte können dann dazu verwendet werden, die NOx-Falle 10 zu regenerieren.
  • In 5 ist der Motor 12A mit doppelten NOx-Fallen 10 gezeigt. In dem Motor 12A ist eine Zylinderbank abgeschaltet worden. Grafik 70 veranschaulicht die Leistungserzeugung für den Motor 12A und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis über die Zeit. Linie 72 veranschaulicht die zunehmende Kraftstoffbeaufschlagung für den Leistungsbedarf der aktiven Zylinder, und Linie 74 veranschaulicht das fettere Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den aktiven Zylindern. Wenn eine Zylinderbank abgeschaltet ist, muss die Leistungsabgabe der verbleibenden aktiven Bank zunehmen, um den Leistungsabfall zu kompensieren. Im Fall eines Dieselmotors steht die Leistungsabgabe des Motors direkt mit der dem Dieselmotor zugeführten Kraftstoffmenge in Beziehung.
  • Grafik 80 in 5 veranschaulicht die Erzeugung von Produkten einer partiellen Oxidation in den abgeschalteten Zylindern. Linie 82 veranschaulicht das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LKV) in den Zylindern, und Linie 84 veranschaulicht den dem/den abgeschalteten Zylinder/Zylindern hinzugefügten Kraftstoff. Wie es zuvor beschrieben wurde, werden die POx-Produkte dazu verwendet, die NOx-Fallen zu regenerieren. Die aktiven Bänke des Sechszylinder-Motors werden abgewechselt, wie es notwendig ist, um jede der NOx-Fallen 10 zu regenerieren. Spezifische Zeitpunkte und Abfolgen können kalibriert werden, um sicher zu stellen, dass die NOx-Fallen 10 regeneriert werden.
  • In 6 ist der Motor 12B mit einer einzigen NOx-Falle 10 gezeigt. In dem Motor 12B ist eine Zylinderbank abgeschaltet worden. Grafik 90 veranschaulicht die Leistungserzeugung für den Motor 12B und das Luft/Kraftstoffverhältnis über die Zeit. Linie 92 veranschaulicht die zunehmende Kraftstoffbeaufschlagung für den Leistungsanforderungsbedarf der aktiven Zylinder, und Linie 94 veranschaulicht das fettere Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den aktiven Zylindern. Wenn eine Zylinderbank abgeschaltet ist, muss die Leistungsabgabe der verbleibenden aktiven Bank zunehmen, um den Leistungsabfall zu kompensieren.
  • Grafik 100 in 6 veranschaulicht die Erzeugung von Produkten einer partiellen Oxidation in den abgeschalteten Zylindern. Linie 102 veranschaulicht das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder, und Linie 104 veranschaulicht den dem/den abgeschalteten Zylinder/Zylindern hinzugefügten Kraftstoff. Wie es zuvor beschrieben wurde, werden die POx-Produkte dazu verwendet, die NOx-Fallen zu regenerieren. Spezifische Zeitpunkte und Abfolgen können kalibriert werden, um sicher zu stellen, dass die NOx-Falle 10 regeneriert wird.
  • In 7 ist ein bevorzugtes Betriebsverfahren für die vorliegende Erfindung gezeigt. Das Verfahren beginnt bei Block 150, bei dem der Dieselmotor 12 mit variablem Hubraum mit vollem Hubraum arbeitet. Bei Block 152 tastet das Verfahren verschiedene Motorprozessparameter ab, wie etwa RPM (Drehzahl), Last, Motortemperatur, Saugrohrdruck und/oder Abgastemperaturen. Block 154 bestimmt anhand des Leistungsbedarfes des Verbrennungsmotors 12, ob der Verbrennungsmotor 12 mit Teilhubraum arbeitet. Wenn die erforderliche Motorleistung größer ist als die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 12 im Betrieb mit Teilhubraum, wird der Verbrennungsmotor 12 mit vollem Hubraum betrieben. Wenn der Leistungsbedarf innerhalb der Ausgangsleistung bei Betrieb mit Teilhubraum liegt, kann der Verbrennungsmotor 12 mit Teilhubraum arbeiten.
  • Eine Steuerung der aktiven Zylinder wird bei den Blöcken 156 und 158 für die aktiven Zylinder ausgeführt. Eine Steuerung der abgeschalteten Zylinder beginnt bei Block 160. Bei Block 161 werden die Luft/Kraftstoff-Verhältnisse (LKV) in den Zylindern bestimmt, und es wird die Temperatur der NOx-Falle bestimmt. Die Speicherung oder Sättigung der NOx-Falle 10 wird bei Block 162 bestimmt. Block 164 bestimmt, ob die NOx-Masse, die an der NOx-Falle 10 chemisch gespeichert ist, größer ist als die Soll-NOx-Masse. Die Soll-NOx-Masse ist ein Wert unter dem Sättigungsniveau der NOx-Falle 10. Wenn die NOx-Masse kleiner als die Soll-NOx-Masse ist, wird das Verfahren zu Block 160 zurückkehren. Sonst wird bei Block 166 die In-Zylinder-POx-Betriebsart frei gegeben. Bei Block 168 (a-d beziehen sich auf die Anzahl von abgeschalteten Zylindern) werden die Anfangsparameter nach der Abschaltung (Takt Null) gesetzt. Die Anfangswerte des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (LKV) im Zylinder, Kraftstoffmenge (mm3), Abgasrückführung und andere Variablen, können dazu verwendet werden, die Kraftstoffmenge und den Einspritzzeitplan zur POx-Erzeugung für die anschließenden Zylindertakte zu bestimmen, wie es in 4 beschrieben ist.
  • Der Motortaktzähler wird bei Block 170 inkrementiert. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (LKV) in den Zylindern kleiner als das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (Soll-LKV) ist, wird dann das Verfahren zu Block 170 zurückkehren, um mehr Dieselkraftstoff in die abgeschalteten Zylinder einzuspritzen. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den abgeschalteten Zylindern das erforderliche Niveau erreicht hat, werden dann bei Blöcken 176 und 178 die Zylinder wiederzugeschaltet, wobei die POx-Produkte in den Abgasstrom ausgestoßen werden, um die NOx-Falle zu regenerieren. Die Auslassventile werden anschließend bei Block 180 geschlossen und die evakuierten Zylinder zur POx-Erzeugung werden durch die angeforderte Motorbetriebsart gesteuert.
  • Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein Motorsteuerungssystem in einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor mit variablem Hubraum, einem Controller zum Steuern des Hubraums des Verbrennungsmotors mit variablem Hubraum, wobei der Controller den Verbrennungsmotor mit variablem Hubraum beim Start in einer Betriebsart mit Teilhubraum betreibt, um die Abgastemperatur zu erhöhen.

Claims (20)

  1. Motorsteuerungssystem in einem Fahrzeug, mit: einem Verbrennungsmotor (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum, einem Controller zum Steuern des Hubraums des Verbrennungsmotors (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum, wobei der Controller den Verbrennungsmotor (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum nach dem Start in einer Betriebsart mit Teilhubraum betreibt, um die Abgastemperatur zu erhöhen.
  2. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum ein Selbstzünder ist.
  3. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum ein Benzinmotor mit Direkteinspritzung ist.
  4. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen katalytischen Umformer.
  5. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der katalytische Umformer ein Dreiwegekatalysator ist.
  6. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor mit variablem Hubraum ein Achtzylinder-Motor (12C, 12D) ist.
  7. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine NOx-Falle (10, 11).
  8. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Kraftstoff in die abgeschalteten Zylinder (24) des Verbrennungsmotors (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum eingespritzt wird, um das Abgas anzureichern.
  9. Verfahren zum Steuern der Abgastemperatur eines Dieselverbrennungsmotors (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum mit dem Schritt, dass der Dieselverbrennungsmotor (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum in einer Betriebsart mit Teilhubraum betrieben wird (160).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dieselverbrennungsmotor (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum in einer Betriebsart mit vollem Hubraum betrieben wird, nachdem die Abgastemperatur eine definierte Temperatur erreicht hat (156).
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgastemperatur überwacht wird (152).
  12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Kraftstoff in abgeschaltete Zylinder (24) in dem Dieselverbrennungsmotor (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum eingespritzt wird.
  13. Motorsteuerungssystem in einem Fahrzeug, mit: einem Verbrennungsmotor (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum, einem Controller zum Steuern des Hubraums des selbst zündenden Verbrennungsmotors (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum, einer NOx-Falle (10, 11), die mit dem Auspuff (14) des Verbrennungsmotors (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum gekoppelt ist, wobei der Controller den Verbrennungsmotor (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum nach dem Start in einer Betriebsart mit Teilhubraum steuert, um die Abgastemperatur zu erhöhen, wobei der Controller einen Teil der Zylinder (24) in dem Verbrennungsmotor (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum abschaltet, wobei Kraftstoff in die abgeschalteten Zylinder (24) eingespritzt wird, um Produkte einer partiellen Oxidation zu erzeugen, und wobei die Produkte einer partiellen Oxidation in den Auspuff (14) des Verbrennungsmotors (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum freigegeben werden, um die NOx-Falle (10, 11) zu regenerieren.
  14. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum ein Dieselmotor ist.
  15. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Produkte einer partiellen Oxidation Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe oder Stickstoff umfassen.
  16. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (12C, 12D) mit variablem Hubraum ein Achtzylinder-Motor ist.
  17. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (12A, 12B) mit variablem Hubraum ein Sechszylinder-Motor ist.
  18. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch mindestens einen Turbolader (13), der mit dem Auspuff (14) des Verbrennungsmotors (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum gekoppelt ist.
  19. Verfahren zum Steuern eines Dieselverbrennungsmotors (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum, mit den Schritten, dass: der Dieselverbrennungsmotor (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum in einer Betriebsart mit Teilhubraum betrieben wird (160), Kraftstoff in abgeschaltete Zylinder (24) in dem Verbrennungsmotor (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum eingespritzt wird, um Produkte einer partiellen Oxidation zu erzeugen, und die Produkte einer partiellen Oxidation in einen Abgasstrom des Dieselverbrennungsmotors (12, 12A, 12B, 12C, 12D) mit variablem Hubraum freigegeben werden, um eine katalytische Einrichtung (10, 11) zu regenerieren.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Einrichtung (10, 11) eine NOx-Falle ist.
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