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DE102007046564A1 - Verfahren und System zur Wiederaufbereitung von Abgasanlagenfilterungs- und Katalysatorkomponenten unter Verwendung eines veränderlichen Motorleerlaufs mit hoher Drehzahl - Google Patents

Verfahren und System zur Wiederaufbereitung von Abgasanlagenfilterungs- und Katalysatorkomponenten unter Verwendung eines veränderlichen Motorleerlaufs mit hoher Drehzahl Download PDF

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DE102007046564A1
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DE
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cycle
temperature
control module
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Withdrawn
Application number
DE102007046564A
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English (en)
Inventor
Matthew Thomas Canton Baird
Jason Thomas Canton Barton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Detroit Diesel Corp
Original Assignee
Detroit Diesel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Detroit Diesel Corp filed Critical Detroit Diesel Corp
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Verfahren und System zum Wiederaufbereiten von Partikelfiltern, katalytischen Rußfiltern, selektiven katalytischen Reduktionssystemen und Stickoxid-Adsorptionskatalysatoren für ein Fahrzeug, welches einen Verdichtungszündungsmotor aufweist.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Wiederaufbereiten von Dieselmotor-Abgasfiltern für Partikel.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Wiederaufbereiten von Dieselmotor-Abgasanlagen-Partikelfiltern und -Katalysatoren.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner sowohl ein System und ein Verfahren zum Wiederaufbereiten von Dieselmotor-Abgasanlagen-Partikelfiltern und -Katalysatoren als auch katalytische und nicht katalytische cordieritische Substrate, Siliziumkarbidsubstrate und gesinterte und ungesinterte Substrate.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner sowohl ein System und ein Verfahren zum Wiederaufbereiten von Dieselmotor-Abgasanlagen-Partikelfiltern und -Katalysatoren als auch katalytische und nicht katalytische cordieritische Substrate, Siliziumkarbidsubstrate und gesinterte und ungesinterte Substrate, wobei der Dieselmotor bei niedrigeren Drehzahlen betrieben wird, um Kraftstoffkosten zu sparen und das Geräusch zu vermindern.
  • HINTERGRUND
  • Dieselmotor-Abgasanlagen umfassen Partikelfilter, Katalysator-Rußfilter, Stickoxid-Adsorptionskatalysatoren und selektive katalytische Reduktionssysteme (SCR-Systeme), welche das Abgas reinigen und die Motoremissionen vermindern. Hinsichtlich der Partikelfilteraspekte der Abgasanlage besteht eine Notwendigkeit, den Kohlenstoffpartikelruß, welcher durch den Filter aufgefangen wird, zu oxidieren. Im Hinblick auf Katalysator-Rußfilter, Stickoxid-Adsorptionskatalysatoren und SCR's besteht eine Notwendigkeit, Abgasanlagenkomponenten für eine wirksame Arbeitsweise auf einer regelmäßigen Basis wiederaufzubereiten und zu entschwefeln.
  • Eine Wiederaufbereitung von Diesel-Partikelfiltern erfordert ein Erwärmen der Filter auf Temperaturen von etwa 500°C bis 650°C für einen Zeitperiodenbereich von etwa 10 bis 60 Minuten, abhängig von der Rußmenge in dem Diesel-Partikelfilter. Eine Wiederaufbereitung katalytischer Rußfilter erfordert ein Erwärmen der Filter auf Temperaturen von etwa 400°C für eine Zeitperiode von etwa 10 Minuten. Eine Entschwefelung von Stickoxidadsorbern erfordert ein Erwärmen der Katalysatoren auf Temperaturen von etwa 700°C für mindestens 5 Minuten, wobei der Motor mit einer gesättigten Luft-Kraftstoff-Mischung (überschüssiger Kraftstoff/kein überschüssiger Sauerstoff) betrieben wird, welche ein Abgas mit einer höheren Konzentration von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid und ohne Sauerstoff erzeugt. Gemäß dem Stand der Technik wurde vorgeschlagen, hohe Katalysatortemperaturen durch Anordnen der Katalysatorkomponenten nahe bei dem Motor-Turboladerturbinenauslaß aufrechtzuerhalten. Dieser Ansatz ist bei Straßenverkehrsfahrzeugen aufgrund von Raumbeschränkungen nicht praktisch.
  • Ein bevorzugter Weg zum Durchführen eines Wiederaufbereitungszyklus ist es, die Motorbetriebswärme und die Abgastemperatur während Normalauslastungszyklen des Motorbetriebs, wie etwa eines Betriebs des Motors im Straßenverkehr, zu verwenden, um die Filter- und Katalysatorkomponenten während des Straßenverkehrs-Auslastungszyklus zu erwärmen, um die Diesel motor-Partikelfilter, Stickoxid-Adsorptionskatalysatoren, SCR's und andere Abgasanlagenkomponenten, welche eine Wiederaufbereitung bzw. Entschwefelung erfordern, wiederaufzubereiten.
  • Bei bestimmten gegebenen Auslastungszyklen, wobei eine Wiederaufbereitung des Dieselmotor-Partikelfilters, von Stickoxid-Adsorptionskatalysatoren, SCR's, katalytischen und nicht katalytischen Siliziumkarbidsubstraten und gesinterten und ungesinterten Substraten in einer Abgasanlage im Straßenverkehr nicht möglich ist, muß der Bediener eine Wiederaufbereitung in stationär geparktem Zustand durchführen, so daß der Ruß in dem Diesel-Partikelfilter des Bedieners oxidiert werden kann. Eine Weise, einen derartigen Wiederaufbereitungszyklus durchzuführen, ist es, die Filter- und Katalysatorkomponenten zu erwärmen, während sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, beispielsweise während eines Auftankhalts oder eines Übernachtungshalts. Hohe Abgastemperaturen werden am wirksamsten durch Belasten des Motors erzeugt, jedoch ist es schwierig, einen Motor angemessen zu belasten, während sich ein Fahrzeug im Stillstand befindet. Die einzigen Lasten des Motors, wenn sich ein Fahrzeug im Stillstand befindet, sind elektrische Lasten, wie etwa die, welche mit Lampen und Klimatisierungssystemen verbunden sind, und mechanische Lasten, welche mit dem Betrieb eines Luftverdichters, eines Kühlgebläses und der Leerlaufdrehmomentslast des Motors zusammenhängen. Diese Lasten sind vernachlässigbar, verglichen mit den Straßenverkehrslasten, welche auftreten, wenn ein Fahrzeug eine Steigung bewältigt.
  • Es besteht ein Bedarf im Hinblick auf ein wirksames System zum Erzeugen höherer Temperaturen, welche zum Wiederaufbereiten von Abgasanlagen-Partikelfilter- und Katalysatorkomponenten benötigt werden, ohne die Kraftstoffwirtschaftlichkeit übermäßig zu beeinträchtigen.
  • Diese und weitere Probleme werden durch die Erfindung des Anmelders behandelt und nachfolgend zusammengefaßt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Wiederaufbereiten von Partikelfiltern und Katalysator-Rußfiltern für Verdichtungszündungsmotoren geschaffen. Das System umfaßt eine integrierte Anordnung, welche einen Anlasser, einen Wechselstromgenerator, ein Schwungrad und eine Bremsvorrichtung umfaßt. Ein Motorsteuermodul ist geeignet gestaltet, um ein Signal zum Einleiten eines Wiederaufbereitungszyklus, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und sich der Motor im Leerlauf befindet, zu empfangen. In Reaktion auf ein Empfangen des Signals zum Einleiten eines Wiederaufbereitungszyklus stellt das Motorsteuermodul ferner Motorbetriebsparameter ein.
  • Das System umfaßt ferner einen Sensor zum Erfassen der Temperatur des Abgases. Wenn der Sensor ein Signal erzeugt, welches anzeigt, daß die Abgastemperatur für eine Wiederaufbereitung unzureichend ist, erhöht dieses die Temperatur des Abgases und erhöht ferner die Last des Motors. Wenn das Motorsteuermodul (ECM) eine Anforderung einer Wiederaufbereitung bei einem Leerlauf mit hoher Drehzahl empfängt, aktiviert das ECM sofort das Motorgebläse, um die Last des Motors zu erhöhen, und veranlaßt sofort eine Erhöhung auf eine erhöhte Drehzahl. Im Hinblick darauf wird das Gebläse als Funktion der Abgastemperatur aktiviert. Wenn eine Notwendigkeit einer erhöhten Last erfaßt wird, aktiviert das ECM das Gebläse, und wenn die Notwendigkeit für eine erhöhte Last nicht erfaßt wird, wird das Gebläse nicht aktiviert. Somit kann die Gebläseaktivierung eine Funktion der Last und der Abgastemperatur und der ungefähren Umgebungslufttemperatur sein, und das Aktivieren des Gebläses bewirkt eine höhere Abgastemperatur, und dies ist eine wirksamere Weise des Umwandelns von Kohlenwasserstoff an dem Diesel-Oxidationskatalysator (DOC). Bei Erreichen des Betriebs mit erhöhter Drehzahl wartet das ECM auf eine akzeptable Temperatur, bevor dieses einen Wärmeverwaltungsmodus einleitet, um potentielle Weißrauchausstöße zu vermeiden. Ein Wärmeverwaltungsmodus (TMM) erhöht die Abgastemperatur auf eine akzeptable Temperatur, bei welcher Kohlenwasserstoff wirksam an dem DOC umgewandelt werden kann.
  • Vorzugsweise kann das Signal zum Einleiten eines Wiederaufbereitungszyklus für einen Filter durch einen Sensor erzeugt werden, welcher die Partikelbelastung der Filter und den Motorbetriebsverlauf überwacht, um zu bestimmen, wann eine Wiederaufbereitung des Diesel-Partikelfilters erforderlich ist. Somit tritt das einleitende Signal zum Wiederaufbereiten des Dieselmotor-Partikelfilters automatisch ohne Bedienereingabe oder -wissen auf.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann, wenn ein Wiederaufbereitungsmodus nicht in einem normalen Betriebsmodus des Motors verwirklicht werden kann bzw. eine Wiederaufbereitung des Filters nicht automatisch erfolgen kann, eine Warnlampe aktiviert werden, welche den Bediener warnt, daß eine Wiederaufbereitung in stationär geparktem Zustand bzw. ein Wiederaufbereitungszyklus bei einem Leerlauf mit hoher Drehzahl erforderlich ist. Wenn der Bediener die Warnlampe ignoriert, kann das ECM in beliebiger Kombination eine Motordrosselung oder die Motorprüflampe oder die Motorhaltlampe aktivieren oder den Motor ausschalten, um den Filter zu schützen.
  • Das Signal zum Einleiten eines Entschwefelungszyklus eines Stickoxid-Adsorptionskatalysators wird in Reaktion auf Signale ausgelöst, welche von Abgas-Stickoxidsensoren, Temperatursensoren und Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren empfangen werden, welche durch das Motorsteuermodul während des Ent schwefelungszyklus eines Stickoxid-Adsorptionskatalysators überwacht werden. Kraftstoffversorgungs- und Taktungs-Motorbetriebsparameter können durch das Motorsteuermodul für eine Entschwefelung und Wiederaufbereitung eingestellt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Wiederaufbereiten von Partikelfiltern, katalytischen Rußfiltern und Stickoxid-Adsorptionskatalysatoren für ein Fahrzeug, welches einen Verdichtungszündungsmotor aufweist, geschaffen. Der Verdichtungszündungsmotor weist in Motorsteuermodul und eine integrierte Gruppe von Anlasser/Wechselstromgenerator/Schwungrad/Bremsvorrichtung auf. Das Verfahren umfaßt ein Erfassen des Zustands des Partikelfilters, katalytischer Rußfilter und Stickoxid-Adsorptionskatalysatoren und ein Erzeugen eines einleitenden Reinigungszyklussignals bei Erfassen, daß die Filter bzw. die Katalysatoren eine Wiederaufbereitung in geparktem Zustand erfordern. Der Betrieb des Motors und des Fahrzeugs wird überwacht, um zu bestimmen, ob sich der Motor im Leerlauf befindet und ob das Fahrzeug angehalten ist, woraufhin ein Motorleerlaufs-/Fahrzeughaltssignal erzeugt wird. Bei Empfangen des einleitenden Reinigungs-Motorzyklussignals und des Motorleerlaufs-/Fahrzeughaltssignals stellt das Motorsteuermodul Motorsteuerungsparameter geeignet ein, um den Motor auf eine bestimmte Betriebsgeschwindigkeit zu bringen. Die physikalische Temperatur an dem Luftansaugrohr des Fahrzeugs vor dem Einlaß zu dem Luftverdichter wird gleichfalls erfaßt. Das ECM verwendet die Umgebungslufttemperatur zum Schätzen, bei welcher Motordrehzahl der Wiederaufbereitungszyklus in geparktem Zustand durchgeführt werden sollte. Wenn die gegenwärtige Motordrehzahl beim Erzeugen einer Abgastemperatur bei einer erforderlichen erhöhten Temperatur zum Umwandeln von Kohlenwasserstoff an dem DOC nicht erfolgreich ist, so kann die Steuerung die Motordrehzahl weiter erhöhen, so daß die geeignete erhöhte Abgastemperatur erreicht werden kann. Ferner kann das ECM, wenn die Temperatur zu hoch ist, die Motordrehzahl vermindern, wenn dies notwendig ist, um Kraftstoff zu sparen.
  • Bei Erfassen, daß die Abgastemperatur für die Wiederaufbereitung von Filtern unzureichend ist, wird ein Niedertemperatursignal erzeugt. Wenn das Motorsteuermodul ein derartiges Niedertemperatursignal empfängt, wird die physikalische Temperatur an dem Luftansaugrohr des Fahrzeugs vor dem Einlaß zu dem Verdichter des Luft-Turboladers erfaßt. Kraftstoffversorgungsstrategien sind in einer Datennachschlagetabelle in dem Motorsteuermodul auf Basis der Temperatur der Umgebungsluft, welche in den Verdichter eintritt, verfügbar. Je niedriger die erfaßte Temperatur der Umgebungsluft ist, desto mehr Kraftstoff wird für den Motor zugelassen, wodurch bewirkt wird, daß die Motordrehzahl ansteigt. Der Anstieg der Motordrehzahl erhöht die Wärme des Abgasstroms, welcher über den Filter läuft, wobei eine Reinigung von Ruß und Partikeln erfolgt. Wenn der Filter sauber ist, erfaßt das Motorsteuermodul den Zustand durch einen Drucksensor. Wenn Kraftstoff dosiert und an dem DOC oxidiert wird, verbrennt Ruß in dem Filter infolge erhöhter Temperaturen. Ferner enthält das ECM Daten, welche auf Basis der Abgastemperatur und des Luft-Kraftstoffverhältnisses bei dem gegenwärtigen Motorbetriebszustand näherungsweise angeben, wieviel Ruß von dem Partikelfilter verbrannt wird, und wenn die Menge des verbrannten Rußes sich der Menge des Rußes, welcher verbrannt werden sollte, annähert, wird die Kraftstoffversorgung vermindert, und der Vorgang wird vollendet.
  • Gemäß weiteren Aspekten des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird ein Signal zum Einleiten eines Wiederaufbereitungszyklus durch einen Sensor erzeugt, welcher das Abgas im Hinblick auf Ruß und Partikel überwacht und diese Menge mit Auslösungs-Schwellenwerten in einer internen Tabelle in dem ECM vergleicht, und dieses kann ferner auf Basis eines Modells ausgelöst werden, welches näherungsweise angibt, wieviel Ruß/partikelförmige Materie den Motor verläßt. Beispielsweise können diese Modelle auf Tabellen von Drehzahl/Last und partikelförmiger Materie basieren. Ein Signal zum Einleiten eines Entschwefelungszyklus kann auf Basis von Ausgangssignalen von Stickoxidsensoren und Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren, welche durch das Motorsteuermodul, welches wiederum eine Entschwefelung eines Stickoxid-Adsorptionskatalysators einleitet, empfangen werden, erzeugt werden. Das Motorsteuermodul kann ferner das Luft-Kraftstoff-Verhältnis einstellen, wenn ein Stickoxid-Adsorptionskatalysator entschwefelt wird. Durch Kraftstoffversorgung und Taktung kann gleichfalls eine Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfolgen, wobei diese Motorbetriebsparameter durch das Motorsteuermodul eingestellt werden können.
  • Diese und weitere Aspekte der Erfindung sind vor dem Hintergrund der beigefügten Zeichnung und der folgenden genauen Beschreibung besser zu verstehen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Verdichtungszündungsmotors, welcher ein erfindungsgemäßes Abgasanlagenkomponenten-Wiederaufbereitungssystem aufweist.
  • 2 ist ein Flußdiagramm, welches das erfindungsgemäße Verfahren zum Wiederaufbereiten von Filtern darstellt.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
  • In der Zeichnung, in welcher gleiche Bezugsziffern gleiche Strukturen bezeichnen, und insbesondere in 1 ist ein Verdichtungszündungsmotor 10 für ein Straßenverkehrsfahrzeug 12 schematisch dargestellt. Der Motor 10 umfaßt ein Mo torsteuermodul 14, welches den Betrieb des Motors 10 steuert und ferner die Auspuffkomponenten-Wiederaufbereitung und – Entschwefelung gemäß der vorliegenden Erfindung steuert, wie nachfolgend beschrieben.
  • Auspuffkrümmersensoren 16, Abgassensoren 17, welche vor der Nachbehandlung 19 und Auspuffrohrsensoren 18 angeordnet sind, liefern Abgastemperatur- und andere Gasinformationen für das Motorsteuermodul (ECM) 14, welches beim Steuern der Auspuffkomponenten-Wiederaufbereitung verwendet wird. Für Fachkundige ist zu ersehen, daß, obgleich die Sensoren 16 als Krümmersensoren dargestellt sind, die Sensoren in dem Motor-Auspuffrohrwerk bezüglich der Strömungsrichtung vor der Nachbehandlung angeordnet sein können. Die Auspuffkrümmersensoren 16 können Informationen über Stickoxidniveaus, Luft-Kraftstoff-Verhältnisse (λ), Temperatur und Druck liefern. Genauer können die Auspuffkrümmersensoren 16, Abgassensoren 17 und Rohrsensoren 18 Informationen über Stickoxidniveaus, (λ) und Temperatur liefern, welche das ECM in die Lage versetzen, eine bevorstehende Notwendigkeit einer Wiederaufbereitung zu erfassen, bzw. zu erfassen, ob das System akzeptable Temperaturen aufweist, um eine Partikelfilter-Wiederaufbereitung zu bewirken. Das ECM kann ferner weitere Motorbetriebsparameter überwachen, um die Notwendigkeit einer Wiederaufbereitung zu bestimmen, wie etwa Motorlast und Motordrehzahl, um eine bevorstehende Notwendigkeit einer Wiederaufbereitung zu erfassen. Eine Warnlampe 26 wird bei Erfassen einer Notwendigkeit einer Wiederaufbereitung eines Partikelfilters 20, eines katalytischen Rußfilters 22 oder eines Stickoxid-Adsorptionskatalysators 24 aktiviert. Das Aufleuchten der Warnlampe veranlaßt den Bediener, einen Schalter 28 zu betätigen, um den Wiederaufbereitungs-/Entschwefelungszyklus zu aktivieren.
  • Wenn das Fahrzeug wegen Kraftstoff oder aus einem anderen Grund anhält, läuft der Motor 10 normalerweise weiterhin im Leerlauf. Dabei steuert das ECM bei angehaltenem Fahrzeug die Kraftstoffversorgungs-, Taktungs-, Regelungs- und andere Motorbetriebsparameter, wie dies erforderlich ist, um den Motor auf eine bestimmte Betriebsgeschwindigkeit zu bringen. Wenn ein Partikelfilter, ein katalytischer Rußfilter oder ein Stickoxid-Adsorptionskatalysator wiederaufzubereiten ist, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleichfalls dementsprechend gesteuert.
  • Sensoren 16 und 18 liefern Informationen über die Abgastemperatur für das ECM. Wenn die Abgastemperatur unzureichend ist, um eine Wiederaufbereitung des Partikelfilters bzw. des katalytischen Rußfilters bzw. des Stickoxid-Adsorptionskatalysators zu bewirken, liefert ein Sensor 30 in einem Luftrohreinlaß 32 zu dem Turbolader 34 Informationen über die Temperatur der einströmenden Umgebungsluft für das ECM. Kraftstoffversorgungs-Datentabellen auf Basis der Umgebungslufttemperatur sind in dem ECM vorgesehen. Die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Versorgung des Motors wird auf Basis der Umgebungslufttemperatur derart eingestellt, daß die Motordrehzahl erhöht wird. Die erhöhte Motordrehzahl führt zu einer erhöhten Abgasstromtemperatur. Wenn die Temperatur in dem Abgasstrom auf die Temperatur ansteigt, welche notwendig ist, um eine Wiederaufbereitung eines Partikelfilters, katalytischen Rußfilters oder Stickoxid-Adsorptionskatalysators zu bewirken, erfaßt das ECM den Zustand der Filter, und das ECM stellt, wenn diese wiederaufbereitet wurden, die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Versorgung jeweils für einen normalen Leerlaufsbetrieb ein, so daß der Bediener keine übermäßig hohe Kraftstoffwirtschaftlichkeits-Beeinträchtigung für einen Filterreinigungsbetrieb erleidet. Ähnlich wird berücksichtigt, daß das ECM die Motordrehzahl vermindern kann, so daß die Kraftstoffwirtschaftlichkeit während des Wiederaufbereitungs vorgangs verbessert werden kann. Am Ende des Wiederaufbereitungsvorgangs bewirkt das ECM, daß die Motordrehzahl den normalen Grundleerlauf davon wiederaufnimmt.
  • Wenn der Bediener es während eines nachfolgenden Kraftstoffhalts unterläßt, einen Wiederaufbereitungs-/Entschwefelungszyklus einzuleiten, nachdem die Warnlampe aufleuchtete, kann das ECM das Fahrzeug stillegen. Das ECM kann das Fahrzeug durch Verhindern eines Getriebeeingriffs in dem Getriebe oder durch Schließen der Motordrosselklappe stillegen. Das ECM kann ferner weitere Maßnahmen ergreifen, um einen Betrieb des Fahrzeugs zu verhindern, bis der Wiederaufbereitungs-/Entschwefelungszyklus durch den Bediener eingeleitet wird. Beispielsweise kann das ECM, wenn der Bediener es unterläßt, einen Wiederaufbereitungs-/Entschwefelungszyklus einzuleiten, die Kraftstoffversorgung für den Motor beschränken, und vermindert dadurch die Betriebsleistung des Fahrzeugs. Vorzugsweise wird, wenn das ECM erfaßt, daß ein Wiederaufbereitungs-/Entschwefelungszyklus erforderlich ist, eine Warnlampe aktiviert, welche den Bediener hinsichtlich der Notwendigkeit zum Einleiten eines Wiederaufbereitungs-/Entschwefelungszyklus warnt. Wenn der Bediener die Warnlampe weiterhin ignoriert, kann das ECM den Motor drosseln, um den Filter zu schützen, und die Betriebsfähigkeit des Fahrzeugs herabsetzen. Wenn der Motorbediener die Warnlampe weiterhin ignoriert, kann das ECM beginnen, das Ausschalten des Motors einzuleiten. Der Bediener hat die Option, sich über das Ausschalten hinwegzusetzen. Alternativ kann das System einen Alarm aktivieren oder die Warnlampe aufblinken lassen, um dem Bediener weitere Empfehlungen hinsichtlich der Notwendigkeit zum Durchführen des Wiederaufbereitungs-/Entschwefelungszyklus zu geben.
  • 2 ist eine schematische Darstellung der Schritte, welche das ECM einleitet, um die aktive Wiederaufbereitung eines katalytischen Partikel-Rußfilters und eines Stickoxidadsorbers der vorliegenden Erfindung zu bewirken. Das Verfahren 36 wird bei Beginn 38 eingeleitet. Schritt 40 bestimmt, ob sich der Motor im Leerlauf befindet. Wenn ja, bestimmt Schritt 42, ob der Motorbediener eine Filterwiederaufbereitung anfordert. Schritt 44 bestimmt, ob es akzeptabel ist, die Filter wiederaufzubereiten. Wenn nein, setzt Schritt 46 den Leerlaufsbetrieb fort. Wenn ja, bestimmt Schritt 48 die Temperatur der Umgebungsluft, welche bei dem Verdichter einströmt. Schritt 50 erhöht die Motordrehzahl auf Basis der Umgebungstemperatur auf eine erwünschte Drehzahl und beginnt eine Wiederaufbereitung/Entschwefelung der Filter und Stickoxidadsorber/-katalysatoren. Schritt 52 bestimmt, ob die Abgastemperatur ausreichend ist, um den Partikelfilter wiederaufzubereiten. Wenn ja, hält das ECM bei Schritt 54 die Motordrehzahl weiterhin bei der erwünschten Drehzahl. Wenn nein, ändert Schritt 56 die Motordrehzahl unter Verwendung der Umgebungslufttemperatur, bis die Abgasstromtemperatur ausreicht, um die Filter wiederaufzubereiten. Wenn die Filter wiederaufbereitet sind, wird die Motordrehzahl vermindert, und die normale Leerlaufs-Kraftstoffversorgung wird wiederaufgenommen. Es ist ferner ein integraler Bestandteil der vorliegenden Erfindung, daß der Bereich des Motordrehzahlbetriebs zum Bewirken einer Wiederaufbereitung in einem Bereich gehalten wird, welcher möglichst klein ist, um das Motorgeräusch während des Wiederaufbereitungszyklus auf ein Minimum zu vermindern und Kraftstoff zu sparen. Optimalerweise kann eine Warnlampe vorgesehen sein, um den Bediener zu warnen, wenn die Filter eine Reinigung benötigen.
  • Obgleich Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsbeispiele nicht sämtliche möglichen Formen der Erfindung darstellen und beschreiben. Stattdessen sind die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke beschreibende anstatt beschränkender Ausdrücke, und es sei bemerkt, daß verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Prinzip und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Wiederaufbereiten von Partikelfiltern, katalytischen Rußfiltern, selektiven katalytischen Reduktionssystemen und Stickoxid-Adsorptionskatalysatoren für ein Fahrzeug, welches mit einem Verdichtungszündungsmotor versehen ist, welcher ein Motorsteuermodul (ECM) und eine integrierte Anordnung von Anlasser/Wechselstromgenerator/Schwungrad/Bremsvorrichtung aufweist, umfassend: Erfassen des Zustands der Partikelfilter, katalytischen Rußfilter und Stickoxid-Adsorptionskatalysatoren und Erzeugen eines einleitenden Reinigungszyklussignals bei Erfassen, daß die Filter und Katalysatoren eine Reinigung benötigen; Überwachen des Betriebs des Motors und des Fahrzeugs, um zu bestimmen, ob sich der Motor im Leerlauf befindet und ob das Fahrzeug angehalten ist, und Erzeugen eines Motorleerlaufs-/Fahrzeughaltssignals; Empfangen des einleitenden Reinigungszyklussignals und des Motorleerlaufs-/Fahrzeughaltssignals; Erfassen der Temperatur eines Abgasstroms und Erzeugen eines Niedertemperatursignals bei Erfassen, daß die Abgastemperatur für eine Wiederaufbereitung der Filter unzureichend ist; Erfassen der Umgebungslufttemperatur der in einen Turboverdichter an dem Motor einströmenden Luft; Einleiten von Motorsteuerparameter-Einstellungen auf Basis der Umgebungslufttemperatur und/oder der Abgastemperatur zum Erhöhen bzw. Vermindern der Motordrehzahl und der Abgastemperatur, um die Filter wiederaufzubereiten; Wiederaufnehmen normaler Motorleerlaufbetriebsparameter, wenn die Filter wiederaufbereitet sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erfassen des Zustands des Filters mit einem Erfassen des Staudrucks in der Abgasanlage verbunden ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Reinigungszyklus eingeleitet wird, wenn der Abgas-Staudruck ein vorbestimmtes Niveau überschreitet, und endet, wenn sich der Abgasanlagen-Staudruck unterhalb eines zweiten vorbestimmten Niveaus befindet.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Reinigungszyklus eingeleitet wird, wenn das ECM auf Basis einer modellierten näherungsweisen Bestimmung des Rußes den Partikelfilter-Wiederaufbereitungszyklus einleitet, und der Partikelfilter-Wiederaufbereitungszyklus auf Basis der modellierten näherungsweisen Bestimmung des Rußes endet.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Stickoxid-Adsorptionskatalysator durch Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Motorbetriebsparameter, welche durch das Motorsteuermodul eingestellt werden, Kraftstoffversorgungs- und Taktungsparameter sind.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Betätigen einer Warnlampe in Reaktion auf ein Empfangen des Signals zum Einleiten eines Wiederaufbereitungszyklus durch das Motorsteuermodul.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Motorsteuermodul bei Aktivieren der Warnlampe Schritte einleitet, wie etwa eine Motordrosselung oder ein mögliches Ausschalten des Motors, sofern ein Bediener nicht den Wiederaufbereitungszyklus einleitet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend ein Betätigen eines manuellen Schalters durch den Bediener bei Aktivierung der Warnlampe.
  10. System zum Wiederaufbereiten von Partikelfiltern, katalytischen Rußfiltern, selektiven katalytischen Reduktionssystemen und Stickoxid-Adsorptionskatalysatoren für einen Verdichtungszündungsmotor eines Fahrzeugs, umfassend: einen Anlasser; einen Wechselstromgenerator; ein Schwungrad; eine Bremsvorrichtung, wobei der Anlasser, der Wechselstromgenerator, das Schwungrad und die Bremsvorrichtung als integrierte Anordnung kombiniert sind; eine Lastbankheizung, welche in einem Auspuffrohr angeordnet ist; und ein Motorsteuermodul, welches geeignet gestaltet ist, um ein Signal zum Einleiten eines Wiederaufbereitungszyklus zu empfangen, wobei das Motorsteuermodul die Abgastemperatur und die Turboverdichtereinlaß-Umgebungstemperatur erfaßt und nach Empfangen des einleitenden Wiederaufbereitungssignals Motorbetriebsparameter einstellt, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und sich der Motor im Leerlauf befindet, wobei das Signal zum Einleiten eines Wiederaufbereitungszyklus einen Entschwefelungszyklus eines Stickoxid-Adsorptionskatalysators umfaßt, welcher in Reaktion auf Signale eingeleitet wird, welche von mindestens einem Abgas-Stickoxidsensor, mindestens einem Abgastemperatursensor und mindestens einem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor durch das Motorsteuermodul empfangen werden.
  11. System nach Anspruch 10, wobei der Abgastemperatursensor ein Niedertemperatursignal erzeugt, welches anzeigt, daß sich die Abgastemperatur unterhalb eines vorbestimmten Niveaus be findet, welches für eine Wiederaufbereitung ausreichend ist, wobei die Lastbankheizung aktiviert wird, welche die Temperatur des Abgases in Verbindung mit einem Erhöhen der Last des Motors, welche durch die integrierte Anordnung erzeugt wird, erhöht, wobei das Motorsteuermodul den Motor auf eine bestimmte Betriebsgeschwindigkeit bringt.
  12. System nach Anspruch 10, wobei das Signal zum Einleiten eines Wiederaufbereitungszyklus für einen Filter durch einen Sensor in dem Auspuff erzeugt wird, welcher den Abgas-Staudruck überwacht.
  13. System nach Anspruch 10, wobei der Reinigungszyklus eingeleitet wird, wenn das ECM auf Basis einer modellierten näherungsweisen Bestimmung des Rußes den Partikelfilter-Wiederaufbereitungszyklus einleitet, und der Partikelfilter-Wiederaufbereitungszyklus auf Basis der modellierten näherungsweisen Bestimmung des Rußes endet.
  14. System nach Anspruch 10, wobei während des Entschwefelungszyklus eines Stickoxid-Adsorptionskatalysators der Betriebsparameter, welcher eingestellt wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  15. System nach Anspruch 10, wobei die Motorbetriebsparameter, welche durch das Motorsteuermodul eingestellt werden, Kraftstoffversorgungs- und Taktungsparameter sind.
  16. System nach Anspruch 10, wobei eine Warnlampe in Reaktion auf ein Empfangen des Signals zum Einleiten eines Wiederaufbereitungszyklus durch das Motorsteuermodul aktiviert wird, um einen durch einen Verwender angeforderten Wiederaufbereitungszyklus einzuleiten.
  17. System nach Anspruch 16, wobei das Motorsteuermodul bei Aktivieren der Warnlampe den Motor ausschaltet, sofern ein Bediener nicht den Wiederaufbereitungszyklus einleitet.
  18. System nach Anspruch 16, wobei der Bediener den Wiederaufbereitungszyklus durch Betätigen eines manuellen Schalters bei Aktivierung einer Warnlampe aktiviert.
  19. Verfahren zum Wiederaufbereiten von Partikelfiltern, katalytischen Rußfiltern, selektiven katalytischen Reduktionssystemen und Stickoxid-Adsorptionskatalysatoren für ein Fahrzeug, welches mit einem Verdichtungszündungsmotor versehen ist, welcher ein Motorsteuermodul (ECM) und eine integrierte Anordnung von Anlasser/Wechselstromgenerator/Schwungrad/Bremsvorrichtung aufweist, umfassend: a) Bestimmen, ob sich der Motor im Leerlauf befindet; b) Bestimmen, ob ein Motorverwender eine Wiederaufbereitung anfordert; c) Bestimmen, ob es akzeptabel ist, eine Wiederaufbereitung einzuleiten; d) Bestimmen der Umgebungstemperatur der Luft, welche zu dem Einlaß des Turbo-Luftverdichters strömt; e) Erhöhen der Motordrehzahl auf eine erwünschte Motordrehzahl auf Basis der Umgebungslufttemperatur und Einleiten von Wiederaufbereitung und Entschwefelung; f) Bestimmen, ob die Abgastemperatur ausreichend ist, um den Partikelfilter wiederaufzubereiten; und g) Ändern der Motordrehzahl unter Verwendung der Umgebungslufttemperatur, bis die Abgastemperatur ausreichend ist, um den Partikelfilter wiederaufzubereiten.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei, wenn bestimmt wird, daß es nicht akzeptabel ist, eine Wiederaufbereitung einzuleiten, der Motorleerlauf fortgesetzt wird, und wobei, wenn bestimmt wird, daß die Abgastemperatur zum Wiederaufbereiten eines Par tikelfilters ausreichend ist, die Motordrehzahl weiterhin bei einer erwünschten Drehzahl gehalten wird.
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