DE102005058020A1 - Verfahren und System zum Steuern der Temperaturen von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor zur Unterstützung der Regeneration eines Partikelfilters - Google Patents

Verfahren und System zum Steuern der Temperaturen von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor zur Unterstützung der Regeneration eines Partikelfilters Download PDF

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Abstract

Es werden ein Verfahren, ein System und eine Steuervorrichtung zum Erhöhen der Abgastemperaturen durch das Steuern des Betriebs eines Kühlerventilators zur Unterstützung der Regeneration eines Partikelfilters angegeben. Das Verfahren, das System und die Steuervorrichtung können für Systeme mit einem Motor angewandt werden, der Abgase mit Partikeln ausstößt, die durch das Partikelfilter aufgefangen werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zum Steuern der Temperaturen von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor zur Unterstützung der Regeneration eines Partikelfilters.
  • Ein Partikelfilter ist eine Einrichtung zum Auffangen von Partikeln in Abgasen aus einem Verbrennungsmotor. In einigen Systemen, die ein Partikelfilter verwenden, kann es vorteilhaft sein, die aufgefangenen Partikeln in einem allgemein als Regeneration bezeichneten Prozess zu oxidieren bzw. zu verbrennen. Die Regeneration der Partikeln hängt von den Temperaturen an dem Partikelfilter ab, die durch die Abgastemperaturen beeinflusst werden können.
    •
  • Dementsprechend besteht ein Bedarf für die Steuerung der Abgastemperaturen an dem Partikelfilter, um die Regeneration der durch das Partikelfilter aufgefangenen Partikeln zu unterstützen.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft das Steuern des Betriebs eines Kühlerventilators, sodass die Last für den Motor und die Temperatur der aus demselben ausgestoßenen Abgase erhöht werden, um die Regeneration eines Partikelfilters zu unterstützen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Steuervorrichtung konfiguriert sein, um eine gewünschte Erhöhung der Abgastemperatur zu bestimmen und um einen Kühlerventilator zu steuern, sodass die Last für den Motor und die Abgastemperaturen erhöht werden, um die Regeneration des Partikelfilters zu unterstützen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Kühlerventilator zwischen einem Ein- und einem Aus-Zustand und/oder mit verschiedenen Geschwindigkeiten gesteuert bzw. moduliert werden, um die Last für den Motor und dadurch die Temperaturen der aus dem Motor ausgestoßenen Abgase zu steuern.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung des Kühlerventilators auf Betriebsbedingungen beschränkt werden, in denen eine Motorkühlmitteltemperatur über einem vordefinierten Schwellwert liegt. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der vordefinierte Schwellwert in Entsprechung zu gewünschten Insassenraum-Heizanforderungen gewählt werden, die etwa durch einen Sensor bestimmt werden. Auf diese Weise kann der Betrieb des Kühlerventilators beschränkt werden, um den Betrieb eines auf der Basis des Kühlmittelflusses arbeitenden Heizsystems aufrechtzuerhalten, weil das Heizsystem unter Umständen Kühlmitteltemperaturen über dem vordefinierten Schwellwert benötigt, um die Insassenraum-Heizanforderungen zu erfüllen.
    •
  • Die vorstehend genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
  • 1 zeigt ein Fahrzeug-Leistungsübertragungssystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • Das in 1 gezeigte Fahrzeug-Leistungsübertragungssystem 10 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Leistung zum Antrieben eines Kraftfahrzeugs, eines Lastkraftfahrzeugs, einer Baumaschine, eines Schiffes, eines stationären Generators, einer Zugmaschine oder ähnlichem vor.
  • Das System 10 ist ein Verbrennungsmotorsystem, bei dem ein Kraftstoff wie etwa Benzin oder Diesel in einem Verbrennungsmotor 14 mit einer Funkenzündung oder einer Kompressionszündung verbrannt wird. Der Motor 14 kann ein Dieselmotor sein, der eine Anzahl von Zylindern 18 umfasst, in die Kraftstoff und Luft für die Zündung eingespritzt werden. Der Motor 14 kann ein Mehrzylinder-Verbrennungsmotor mit einer Kompressionszündung wie etwa ein Dieselmotor mit 4, 6, 8, 12, 16 oder 24 Zylindern sein. Es ist jedoch zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf einen bestimmten Typ von Motor oder Kraftstoff beschränkt ist.
  • Die durch den Motor 14 während der Verbrennung erzeugten Abgase können über ein Abgassystem 20 ausgestoßen werden. Das Abgassystem 20 kann verschiedene Einrichtungen wie einen Abgaskrümmer und Leitungen umfassen, um die Abgase zu einer Partikelfilteranordnung 30 zu führen, die im Fall eines Dieselmotors gewöhnlich als Dieselpartikelfilter bezeichnet wird. Optional kann das System 20 einen Turbolader in der Nähe des Abgaskrümmers umfassen, um die Frischluftzufuhr in den Motor 14 zu verdichten. Der Turbolader kann zum Beispiel eine Turbine 32 und einen Verdichter 34 wie etwa einen Turbolader mit einer variablen Geometrie (VGT) und/oder eine Turbocompound-Leistungsturbine umfassen. Natürlich ist die vorliegende Erfindung aber nicht auf Abgassysteme einschließlich von Turboladern oder ähnliches beschränkt.
  • Die Partikelfilteranordnung 30 kann konfiguriert sein, um während des Verbrennungsprozesses erzeugte Partikeln aufzufangen. Insbesondere kann die Partikelfilteranordnung 30 einen Oxidationskatalysatorkanister 36 mit einem darin enthaltenen Oxidationskatalysator 38 und einen Partikelfilterkanister 42 mit einem darin enthaltenen Partikelfilter 44 umfassen. Die Kanister 36, 42 können separate Komponenten sein, die durch eine Klemme oder eine andere Einrichtung miteinander verbunden sind, sodass die Kanister 36, 42 für eine Wartung oder andere Arbeiten voneinander getrennt werden können. Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese beispielhafte Konfiguration der Partikelfilteranordnung 30 beschränkt. Vielmehr sieht die vorliegende Erfindung eine Partikelfilteranordnung vor, die auch mehr oder weniger als diese Komponenten und Einrichtungen umfassen kann. Insbesondere gibt die vorliegende Erfindung eine Partikelfilteranordnung 30 vor, die nur das Partikelfilter 44, aber nicht unbedingt den Oxidationskatalysatorkanister 36 oder das Substrat 38 umfasst, wobei das Partikelfilter 44 auch in anderen Teilen des Abgassystems 20 wie etwa vor der Turbine 32 angeordnet sein kann.
  • Der Oxidationskatalysator 38, der bei Dieselmotoren allgemein als Dieseloxidationskatalysator bezeichnet wird, kann Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid in den Abgasen oxidieren, um die Temperaturen an dem Partikelfilter 44 zu erhöhen. Das Partikelfilter 44 kann Partikeln in den Abgasen wie etwa Kohlenstoff, Ölpartikeln, Asche und ähnliches auffangen und die aufgefangenen Partikeln verbrennen, wenn die assoziierten Temperaturen ausreichend hoch sind. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht eine Aufgabe der Partikelfilteranordnung 30 darin, schädliche kohlehaltige Partikeln in den Abgasen aufzufangen und diese Substanzen zu speichern, bis die Temperaturen an dem Partikelfilter 44 eine Oxidation der aufgefangenen Partikeln zu einem Gas unterstützen, das in die Atmosphäre ausgestoßen werden kann.
  • Der Oxidationskatalysatorkanister 36 und der Partikelfilterkanister 42 können Einlässe und Auslässe mit definierten Querschnittflächen umfassen, wobei dazwischen Erweiterungsteile vorgesehen sind, um den Oxidationskatalysator 38 und das Partikelfilter 44 aufzunehmen. Die vorliegende Erfindung sieht jedoch vor, dass die Kanister 36, 42 verschiedene Konfigurationen und Anordnungen zum Oxidieren von Emissionen und zum Auffangen von Partikeln aufweisen können. Die vorliegende Erfindung ist also nicht auf eine bestimmte Konfiguration für die Partikelfilteranordnung 30 beschränkt.
  • Um die Oxidation der aufgefangenen Partikeln zu unterstützen, kann eine Dosierungseinrichtung 50 vorgesehen sein, die Kraftstoff in die Abgase einführt, damit der Kraftstoff mit dem Oxidationskatalysator 38 reagiert und verbrennt, um die Temperaturen an dem Partikelfilter 44 zu erhöhen und dadurch die Regeneration zu unterstützen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Menge des durch die Dosierungseinrichtung eingespritzten Kraftstoffs in Abhängigkeit von den Temperaturen an dem Partikelfilter 44 sowie von anderen Systemparametern wie etwa dem Luftmassenfluss, den EGR-Temperaturen und ähnlichem gesteuert, um die Regeneration zu kontrollieren. Die vorliegende Erfindung sieht jedoch auch vor, dass Kraftstoff auf andere Weise wie etwa über eine Steuerung des Motors 14 in die Abgase eingeführt werden kann, um Kraftstoff zusammen mit den Abgasen auszustoßen.
  • Ein Lufteinlasssystem 52 kann vorgesehen sein, um Frischluft von einem Frischlufteinlass 54 über eine Luftleitung zu einem Einlasskrümmer zuzuführen, von dem aus sie dann in den Motor 14 geführt wird. Außerdem kann das System 52 einen Luftkühler bzw. Ladeluftkühler 56 zum Kühlen der Frischluft nach der Verdichtung durch den Verdichter 34 umfassen. Optional kann ein Drosseleinlassventil 58 vorgesehen sein, um den Fluss der Frischluft zu dem Motor 14 zu steuern. Das Drosselventil 58 kann ein manuell oder elektrisch betätigtes Ventil sein, das etwa auf die Pedalposition eines Drosselventils reagiert, das durch einen Fahrer des Fahrzeugs betätigt wird. Es sind viele Variationen für ein derartiges Lufteinlasssystem möglich, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Anordnung beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung sieht verschiedene Funktionen und Merkmale zum Zuführen von Frischluft zu den Einlasskrümmern und Zylindern vor, die mehr oder weniger als die zuvor genannten Einrichtungen umfassen können.
  • Ein Abgasrezirkulationssystem (EGR-System) 64 kann optional vorgesehen sein, um Abgas zu dem Motor 14 zurückzuführen und mit Frischluft zu mischen. Das EGR-System 64 kann wahlweise einen abgemessenen Teil der Abgase in den Motor 14 einführen. Das EGR-System 64 kann zum Beispiel die eingehende Luftladung verdünnen und die Spitzenverbrennungstemperaturen senken, um die während der Verbrennung erzeugte Menge an Stickstoffoxiden zu reduzieren. Die zu rezirkulierende Abgasmenge kann gesteuert werden, indem ein EGR-Ventil 66 und/oder andere Einrichtungen wie etwa ein Turbolader gesteuert werden. Das EGR-Ventil 66 kann ein elektronisch gesteuertes Ventil mit einem variablen Durchfluss sein. Es gibt viele mögliche Konfigurationen für das steuerbare EGR-Ventil 66, wobei die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf einen bestimmten Aufbau des EGR-Ventils 66 beschränkt sind.
  • Das EGR-System 64 kann gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine EGR-Kühlungsleitung 70 einschließlich eines Abgaskühlers 72 und eine nicht kühlende EGR-Umgehungsleitung 74 umfassen. Das EGR-Ventil 66 kann an dem Abgaskrümmer vorgesehen sein, um Abgas durch die EGR-Kühlungsleitung 70 und/oder die EGR-Umgehungsleitung 74 zu führen. Natürlich sieht die vorliegende Erfindung auch vor, dass das EGR-System 64 eine oder mehrere dieser Einrichtungen in verschiedenen Anordnungen entlang des EGR-Flusspfads sowie andere Einrichtungen zum Rezirkulieren von Abgas umfassen kann. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein bestimmtes EGR-System beschränkt und sieht auch die Verwendung von anderen Systemen vor, die eine oder mehrere der oben genannten Einrichtungen umfassen können, wie zum Beispiel ein EGR-System mit nur einer EGR-Kühlungsleitung oder nur einer EGR-Umgehungsleitung.
  • Ein Kühlsystem 80 kann vorgesehen sein, um die Temperatur des Motors 14 durch das Steuern des Flusses oder der Temperatur eines Kühlmittels zu steuern. Das Kühlmittel kann in einer ausreichenden Menge vorgesehen sein, um die durch den Motor 14 erzeugte Wärme fließend etwa über einen Motorkühler abzuleiten. Der Motorkühler kann eine Anzahl von Rippen umfassen, durch die das Kühlmittel fließt, um durch den Luftfluss gekühlt zu werden, der durch ein Motorgehäuse strömt und/oder durch einen Kühlventilator erzeugt wird. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch mehr oder weniger als die oben genannten Einrichtungen in dem Kühlsystem 80 umfassen, wobei die Erfindung nicht auf das oben beschriebene beispielhafte Kühlsystem beschränkt ist.
  • Das Kühlsystem 80 kann in Verbindung mit einem Heizsystem 84 betrieben werden. Das Heizsystem 84 kann einen Heizkegel, ein Heizgebläse und ein Heizventil umfassen. Der Heizkegel kann ein erwärmtes Kühlmittel von dem Motor 14 über das Heizventil empfangen, sodass das Heizgebläse, das elektrisch durch die Insassen in einem Insassenbereich bzw. Insassenraum des Fahrzeugs bedient werden kann, die durch den Heizkonus erwärmte Luft zu den Insassen blasen kann. Zum Beispiel kann das Heizgebläse mit verschiedenen Geschwindigkeiten betrieben werden, um die Menge der an dem Heizkonus entlang geblasenen und dadurch erwärmten Luft zu steuern, wobei die erwärmte Luft dann über ein Lüftungssystem zu den Insassen verteilt wird. Optional können Sensoren und Schalter 86 in dem Insassenbereich enthalten sein, um die Heizanforderungen der Insassen zu steuern. Die Schalter und Sensoren können analoge oder digitale Schalter zum Anfordern eines Heizbetriebs und Sensoren umfassen, die feststellen, ob der angeforderte Heizbetrieb erfüllt wird. Die vorliegende Erfindung sieht vor, dass mehr oder weniger als die oben genannten Einrichtungen in dem Heizsystem enthalten sein können, wobei die Erfindung nicht auf das oben beschriebene beispielhafte Heizsystem beschränkt ist.
  • Eine Steuereinrichtung 92 wie etwa ein elektronisches Steuermodul oder ein Motorsteuermodul kann in dem System 10 enthalten sein, um verschiedene Operationen des Motors 14 und anderer damit assoziierter Systeme bzw. Subsysteme wie etwa der Sensoren in den Abgas-, EGR-, und Einlasssystemen zu steuern. Es können verschiedene Sensoren elektrisch über Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 94 mit der Steuereinrichtung kommunizieren. Die Steuereinrichtung 92 kann eine Mikroprozessoreinheit (MPU) 98 umfassen, die über einen Daten- und Steuerbus 100 mit verschiedenen Computer-lesbaren Speichermedien kommuniziert. Die Computer-lesbaren Speichermedien können eine Anzahl von bekannten Einrichtungen umfassen, die als ROM 102, RAM 104 und NVRAM 106 funktionieren. Eine Ein-/Ausgabeeinrichtung 108 für Daten-, Diagnose- und Programmierfunktionen kann wahlweise über einen Stecker mit der Steuereinrichtung verbunden werden, um verschiedene Informationen auszutauschen. Die Einrichtung 108 kann auch verwendet werden, um Werte in den Computer-lesbaren Speichermedien wie etwa Konfigurationseinstellungen, Kalibrierungsvariablen, Befehle für die Steuerung der EGR-, Einlass- und Abgassysteme und anderes zu ändern.
  • Das System 10 kann eine Einspritzungsmechanismus 114 zum Steuern der Kraftstoff- und/oder Lufteinspritzung für die Zylinder 18 umfassen. Der Einspritzmechanismus 114 kann durch die Steuereinrichtung 92 oder eine andere Steuereinrichtung gesteuert werden und kann eine Anzahl von Einrichtungen wie etwa Einrichtungen zum Einspritzen von Kraftstoff und/oder Luft in einen gemeinsamen Zylindereinlass sowie eine Einheit umfassen, die Kraftstoff und/oder Luft in jeden Zylinder einzeln einspritzt. Zum Beispiel kann der Einspritzmechanismus 114 separat und unabhängig die Menge an Kraftstoff und/oder Luft steuern, die in jeden Zylinder eingespritzt wird, sodass jeder Zylinder separat und unabhängig gesteuert wird und verschiedene Mengen an Kraftstoff und/oder Luft oder keinen Kraftstoff und keine Luft empfängt. Natürlich sieht die vorliegende Erfindung vor, dass der Einspritzmechanismus 114 mehr oder weniger als diese Einrichtungen umfassen kann, wobei die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Einrichtungen beschränkt ist.
  • Das System 10 kann einen Ventilmechanismus 116 zum Steuern der Ventilbetätigungszeiten der Zylinder 18 umfassen, um etwa den Luftfluss in und den Abgasfluss aus den Zylindern 18 zu steuern. Der Ventilmechanismus 116 kann durch die Steuereinrichtung 92 oder eine andere Steuereinrichtung gesteuert werden und kann eine beliebige Anzahl von Einrichtungen wie etwa Einrichtungen zum wahlweisen und unabhängigen Öffnen und Schließen von Einlass- und/oder Auslassventilen umfassen. Zum Beispiel kann der Ventilmechanismus 116 die Abgasventilzeiten für jeden Zylinder derart steuern, dass die Abgasventile und/oder Einlassventile unabhängig voneinander mit steuerbaren Intervallen wie etwa bei einem Verdichtungsbremsen geöffnet und geschlossen werden können. Natürlich sieht die vorliegende Erfindung vor, dass der Ventilmechanismus mehr oder weniger dieser Einrichtungen umfassen kann, wobei die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Einrichtungen beschränkt ist.
  • Während des Betriebs empfängt die Steuereinrichtung 92 Signale von verschiedenen Motor-/Fahrzeugsensoren und führt eine in Hardware und/oder Software eingebettete Steuerlogik zur Steuerung des Systems 10 aus. Die Computer-lesbaren Speichermedien können zum Beispiel gespeicherte Befehle umfassen, die durch die Steuereinrichtung 92 ausgeführt werden können, um Verfahren zum Steuern der Einrichtungen und Subsysteme in dem System 10 durchzuführen. Die Programmbefehle können durch die Steuereinrichtung in der MPU 98 ausgeführt werden, um die verschiedenen Systeme und Subsysteme des Motors und/oder des Fahrzeugs über die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 94 zu steuern. Allgemein geben die Strichlinien in 1 die optionale Sensor- und Steuerkommunikation zwischen der Steuereinrichtung und den verschiedenen Komponenten in dem Leistungsübertragungssystem wieder. Weiterhin ist zu beachten, dass eine beliebige Anzahl von Sensoren und Einrichtungen mit jeder Einrichtung in dem System assoziiert sein kann, um deren Betrieb zu überwachen und zu steuern.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinrichtung 92 eine DDEC-Steuereinrichtung von der Detroit Diesel Corporation, Detroit, Michigan sein.
  • Verschiedene andere Einrichtungen in dieser Steuereinrichtung sind im Detail in einer Anzahl von US-Patenten der Detroit Diesel Corporation beschrieben. Weiterhin kann die Steuereinrichtung eine Anzahl von Programmier- und Verarbeitungstechniken bzw. entsprechende Strategien zur Steuerung der Einrichtungen in dem System 10 umfassen. Weiterhin sieht die vorliegende Erfindung vor, dass das System eine oder mehrere Steuereinrichtungen wie etwa separate Steuereinrichtungen zum Steuern von Systemen oder Subsystemen einschließlich einer Systemsteuereinrichtung zum Steuern der Abgastemperaturen, der Massenflussraten oder anderer damit assoziierter Merkmale umfasst. Diese Steuereinrichtungen können wiederum andere Steuereinrichtungen neben der oben beschriebenen DDEC-Steuereinrichtung umfassen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinrichtung 92 oder eine andere Einrichtung wie etwa die Regenerationssystem-Steuereinrichtung konfiguriert sein, um eine gewünschte Abgastemperatur für die aus dem Motor ausgestoßenen Abgase zu bestimmen, um die Regeneration des Partikelfilters zu unterstützen, sodass die durch den Partikelfilter aufgefangenen Partikel oxidiert oder auf andere Weise verbrannt werden. Die derartige Entsorgung der Partikeln kann vorteilhaft sein, um eine Verstopfung oder Füllung des Partikelfilters zu verhindern, sodass die Abgase mit einem minimalen Widerstand durch den Partikelfilter hindurchgehen können und weitere Partikeln aufgefangen werden können.
  • Die gewünschte Abgastemperatur kann in Übereinstimmung mit anderen Faktoren und Einflüssen des Regenerationsprozesses berechnet werden. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung nimmt die gewünschte Abgastemperatur auf die Temperatur von Abgasen aus dem Motor Bezug, der alleine oder in Kombination mit anderen die Regeneration unterstützenden Einrichtungen verwendet wird, wobei etwa der Temperatureinfluss der Dosierungseinrichtung 50 berücksichtigt werden kann, sofern das System über eine derartige Einrichtung verfügt.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft das Steuern des Motors 14, um Abgase mit der gewünschten Abgastemperatur auszugeben und dadurch die Regeneration zu unterstützen. Die Steuerung kann in Übereinstimmung mit einer in der Steuereinrichtung 44 enthaltenen oder in dieselbe eingegebenen Software erfolgen. Die Steuerung kann jedoch auch auf der Basis einer anderen Logik und unter Verwendung von anderen Steuereinrichtungen wie etwa einer Regenerationssystem-Steuereinrichtung erfolgen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können die gewünschten Abgastemperaturen derart bestimmt werden, dass sie Abgastemperaturen entsprechen, die größer als die gegenwärtig durch den Motor erzeugten Abgastemperaturen sind. Zum Beispiel kann der Motor im Leerlauf oder unter relativ niedrigen Motorlastbedingungen betrieben werden, sodass die durch den Motor 14 zu bewältigende Last nicht ausreicht, um entsprechend hohe Abgastemperaturen zur Unterstützung der Regeneration des Partikelfilters 44 zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung nimmt auf dieses Problem Bezug und sieht eine Erhöhung der Last des Motors 14 vor, um die Temperatur der ausgestoßenen Abgase zu erhöhen. Die erhöhte Last kann in Abhängigkeit von der gewünschten Abgastemperatur und der gegenwärtigen Abgastemperatur (die kleiner als die gewünschte Abgastemperatur ist) bestimmt werden.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Abgastemperatur erhöht, um die gewünschte Abgastemperaturen zu erreichen, indem der Kühlerventilator in Abhängigkeit von der gewünschten Abgastemperatur betrieben wird, wodurch die Last für den Motor 14 und dadurch die Temperatur der aus demselben ausgestoßenen Abgase erhöht wird.
  • Das Steuern des Kühlerventilators kann das Steuern der Geschwindigkeit des Ventilators wie etwa das Steuern einer Kühlerventilatorkupplung umfassen. Die Steuerung des Kühlerventilators kann durch die Steuereinrichtung 92 oder eine andere Einrichtung vorgesehen werden, die Steuersignale zu dem Kühlerventilator gibt. Weiterhin kann der Ventilator zwischen verschiedenen Geschwindigkeiten und/oder zwischen Ein/Aus-Zuständen moduliert werden, um die Last für den Motor 14 und damit die Temperatur der aus demselben ausgestoßenen Abgase zu erhöhen, wobei die Temperatur der Abgase innerhalb eines vordefinierten Temperaturbereichs gesteuert werden kann und/oder Änderungen im Motorbetrieb zu kompensieren, die etwa mit verschiedenen Antriebsbedingungen assoziiert sind.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Ventilatorkupplung derart fixiert sein, dass der Ventilator bei jeder Drehung des Motors mit einer fixen Geschwindigkeit betrieben wird. Auf diese Weise kann die fixe Ventilatorkupplung durch Steuersignale gesteuert werden, um den Ventilator zwischen Ein- und Aus-Zuständen zu modulieren, wodurch die Abgastemperatur und die Rate gesteuert wird, mit der sich die Abgastemperatur erhöht. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Ventilatorkupplung derart variabel sein, dass jede Drehung des Motors variable Ventilatorgeschwindigkeiten erzeugt, indem etwa das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Motor und der Ventilatorkupplung gesteuert wird. Dabei kann die variable Ventilatorkupplung durch Steuersignale gesteuert werden, um den Ventilator zwischen Ein- und Aus-Zuständen und/oder mit variablen Geschwindigkeiten zu modulieren, wodurch die Abgastemperatur und die Rate gesteuert wird, mit der sich die Abgastemperatur erhöht.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Betrieb des Kühlerventilators in Übereinstimmung mit den Motorkühltemperaturen angepasst werden, um die Lasten für den Motor zu erhöhen. Zum Beispiel kann der Betrieb des Kühlerventilators in Abhängigkeit von der Temperatur des Motorkühlmittels gesteuert werden, um sicherzustellen dass die Temperatur des Motorkühlmittels über einem vordefinierten Schwellwert bleibt. Das derartige Steuern des Betriebs des Kühlerventilators kann vorteilhaft sein, um sicherzustellen, dass die Motorkühlmitteltemperatur, die durch den Betrieb des Ventilators, wenn das Kühlmittel über den Kühler geführt wird, und/oder durch den Luftstrom durch den Motorraum, wenn keine Leitung des Kühlmittels durch den Kühler vorgesehen ist, gesenkt werden kann, für das Heizen des Heizkerns und damit des Insassenraums ausreicht, damit die Insassenraum-Heizanforderungen erfüllt werden.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können Sensoren 86 im Insassenraum verwendet werden, um die Heizanforderungen des Insassenraums derart zu bestimmen, dass eine Mindesttemperatur des Motorkühlmittels in Abhängigkeit von den Insassenraum-Heizanforderungen gewählt wird, wobei gewöhnlich eine Temperatur des Motorkühlmittels von wenigstens 130°F erforderlich ist. Dies kann vorteilhaft sein, um sicherzustellen, dass die Motorkühlmitteltemperatur ausreicht, um den Heizkern ausreichend zu erhitzen, damit das Heizgebläse die Heizanforderungen eines Insassenraums erfüllt.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Betrieb des Kühlerventilators in Abhängigkeit von der Motorkühlmitteltemperatur und den Insassenraum-Heizanforderungen mit dem Betrieb eines Thermostaten (nicht gezeigt) integriert werden, wenn das Kühlsystem eine derartige Einrichtung umfasst. Weil der Thermostat den Fluss des Motorkühlmittels zu dem Kühler verhindert, wenn die Temperatur des Motorkühlmittels unter einem oberen Temperaturschwellwert wie etwa 180°F liegt, wird das Kühlmittel nicht durch den Kühler geführt, wodurch der Kühleffekt des Kühlerventilators auf das Kühlmittel beschränkt wird. In einem derartigen System kann der Kühlerventilator jedoch in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur gesteuert werden, sofern der in dem Motorraum durch den Betrieb des Kühlerventilators erzeugte Luftstrom das Kühlmittel auch dann kühlt, wenn keine Leitung des Kühlmittels zu dem Kühler vorgesehen ist. Wenn der Thermostat geöffnet ist, sieht die vorliegende Erfindung vor, dass der Kühlerventilator unabhängig von der Kühlmitteltemperatur betrieben wird, weil die Kühlmitteltemperatur wahrscheinlich nicht unter die Mindesttemperatur des Kühlmittels fällt, die zum Erfüllen der Insassenraum-Temperaturanforderungen erforderlich ist.
  • Es wurden Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben, wobei zu beachten ist, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr ist die Beschreibung beispielhaft und nicht einschränkend, wobei verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Steuern der Temperaturen von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor zur Unterstützung der Regeneration von in einem Partikelfilter aufgefangenen Partikeln, wobei der Verbrennungsmotor eine Anzahl von Verbrennungszylindern, die Abgase ausstoßen, und den Partikelfilter umfasst, der mit den ausgestoßenen Abgasen in Fluidkommunikation steht, um Partikeln aufzufangen, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer gewünschten Erhöhung der Abgastemperatur relativ zu der gegenwärtigen Abgastemperatur, wobei die gewünschte Erhöhung der Abgastemperatur einer erforderlichen Erhöhung der Abgastemperatur entspricht, um die Regeneration des Partikelfilters zu unterstützen, und Betreiben eines Kühlerventilators in Abhängigkeit von der gewünschten Erhöhung der Abgastemperatur, um eine Last für den Motor und damit die Abgastemperatur zu erhöhen, damit Abgase mit einer um die gewünschte Erhöhung erhöhten Temperatur aus dem Motor ausgestoßen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch das Bestimmen der gewünschten Erhöhung der Abgastemperatur in Abhängigkeit von der Abgastemperatur an einer Partikelfilter-Dosierungseinrichtung, wobei die Partikelfilter-Dosierungseinrichtung vor dem Partikelfilter angeordnet ist und für das Einführen von Kraftstoff in die Abgase konfiguriert ist, um die Regeneration des Partikelfilters zu unterstützen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch das Bestimmen der gewünschten Erhöhung der Abgastemperatur in Abhängigkeit von der Abgastemperatur an einem Oxidationskatalysator, wobei der Oxidationskatalysator vor dem Partikelfilter angeordnet ist und für das Einführen von Kraftstoff in die Abgase konfiguriert ist, um die Regeneration des Partikelfilters zu unterstützen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch das Steuern der Geschwindigkeit des Kühlerventilators mit einer Rate, bei der die Abgastemperatur erhöht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilatorkupplung variabel ist, sodass die Ventilatorgeschwindigkeit mit variablen Geschwindigkeiten gesteuert werden kann, wobei die Erhöhungsrate der Abgastemperatur durch das Variieren der Ventilatorgeschwindigkeit gesteuert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Ventilatorkupplung variable Geschwindigkeiten in Übereinstimmung mit einem Kupplungsverhältnis vorsieht, wobei das Verfahren weiterhin das Steuern des Kupplungsverhältnis zum Steuern der Ventilatorgeschwindigkeit umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilatorkupplung fixiert ist, sodass die Ventilatorgeschwindigkeit fixiert ist, wobei die Erhöhungsrate der Abgastemperatur durch das Modulieren des Ein- und Aus- Zustands des Ventilators mit der fixen Geschwindigkeit gesteuert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch das Modulieren des Ventilatorbetriebs nach dem Erreichen der gewünschten Erhöhung der Abgastemperatur, um die Temperatur der ausgestoßenen Abgase innerhalb eines vordefinierten Temperaturbereichs zur Unterstützung der Regeneration zu halten.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin gekennzeichnet durch das Modulieren der Ventilatorgeschwindigkeit, um die Temperatur der ausgestoßenen Abgase innerhalb des vordefinierten Temperaturbereichs zur Unterstützung der Regeneration zu halten.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator nur dann betrieben wird, wenn eine Motorkühlmitteltemperatur über einem vordefinierten Schwellwert ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor in einem Fahrzeug einschließlich eines Insassenraums verwendet wird, wobei das Verfahren weiterhin das Auswählen des Schwellwerts für die Motorkühlmitteltemperatur in Abhängigkeit von der gewünschten Temperatur in dem Insassenraum umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin gekennzeichnet durch das Erfassen der Insassenraum-Heizanforderungen durch einen Sensor in dem Insassenraum, um das Auswählen des Schwellwerts für die Motorkühlmitteltemperatur zu unterstützen.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin gekennzeichnet durch das Auswählen einer Motorkühlmitteltemperatur von wenigstens 130°F.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator unabhängig von der Motorkühlmitteltemperatur betrieben wird, wenn ein für die Steuerung des Külmittelflusses zu einem Kühler verwendeter Thermostat geöffnet ist.
  15. Verfahren zum Steuern der Temperaturen von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor zur Unterstützung der Regeneration von in einem Partikelfilter aufgefangenen Partikeln, wobei der Verbrennungsmotor eine Anzahl von Verbrennungszylindern, die Abgase ausstoßen, und den Partikelfilter umfasst, der mit den ausgestoßenen Abgasen in Fluidkommunikation steht, um Partikeln aufzufangen, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer gewünschten Erhöhung der Abgastemperatur, und Betreiben eines Kühlerventilators in Abhängigkeit von der gewünschten Erhöhung der Abgastemperatur, um die Last für den Motor und damit die Abgastemperatur zu erhöhen, sodass die aus dem Motor ausgestoßenen Abgase die gewünschte Erhöhung der Abgastemperatur erfüllen, wenn eine Motorkühlmitteltemperatur über einem Schwellwert für die Motorkühlmitteltemperatur ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor in einem Fahrzeug einschließlich eines Insassenraums verwendet wird, der mit einer Heizeinrichtung kommuniziert, die durch einen Kühlmittelfluss betrieben wird, um den Insassenraum zu heizen, wobei das Verfahren weiterhin das Auswählen des Schwellwerts für die Motorkühlmitteltemperatur in Abhängigkeit von der gewünschten Temperatur in dem Insassenraum umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, weiterhin gekennzeichnet durch das Auswählen des Schwellwerts für die Motorkühlmitteltemperatur in Abhängigkeit von den Insassenraum-Heizanforderungen, wobei die Insassenraum-Heizanforderungen Heizeinstellungen von Insassen in dem Insassenraum umfassen.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin gekennzeichnet durch das Erfassen der Insassenraum-Heizanforderungen durch einen Sensor in dem Insassenraum, um das Auswählen des Schwellwerts für die Motorkühlmitteltemperatur zu unterstützen.
  19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator unabhängig von der Motorkühltemperatur betrieben wird, wenn ein Thermostat zum Steuern des Kühlmittelflusses zu einem Kühler geöffnet ist.
  20. Verfahren zum Erhöhen der Last für einen Motor, um die Temperatur von aus dem Motor ausgestoßenen Abgasen zur Unterstützung der Regeneration von durch einen Partikelfilter aufgefangenen Partikeln in einem Fahrzeug mit einem Insassenraum zu erhöhen, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer Mindesttemperatur des Insassenraums, Bestimmen einer Mindesttemperatur für einen Motorkühlmittel in Abhängigkeit von der Mindesttemperatur des Insassenraums, Betreiben des Kühlerventilators in Abhängigkeit von einer gewünschten Erhöhung der Abgastemperatur, um die Last des Motors und damit die Abgastemperatur zu erhöhen, sodass die aus dem Motor ausgestoßenen Abgastemperaturen die gewünschte Erhöhung der Abgastemperatur zur Unterstützung der Regeneration des Partikelfilters erfüllen, wobei der Betrieb des Ventilators das Motorkühlmittel kühlt, und Anpassen des Betriebs des Kühlerventilators, um zu verhindern, dass das Motorkühlmittel unter die Mindesttemperatur für das Motorkühlmittel abkühlt.
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