DE102015214702A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015214702A1 DE102015214702A1 DE102015214702.9A DE102015214702A DE102015214702A1 DE 102015214702 A1 DE102015214702 A1 DE 102015214702A1 DE 102015214702 A DE102015214702 A DE 102015214702A DE 102015214702 A1 DE102015214702 A1 DE 102015214702A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- value
- catalyst
- determining
- fresh gas
- exhaust
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/22—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
- F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
- F01N9/005—Electrical control of exhaust gas treating apparatus using models instead of sensors to determine operating characteristics of exhaust systems, e.g. calculating catalyst temperature instead of measuring it directly
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
- F02B25/14—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke
- F02B25/145—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke with intake and exhaust valves exclusively in the cylinder head
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0261—Controlling the valve overlap
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/0295—Control according to the amount of oxygen that is stored on the exhaust gas treating apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/04—Methods of control or diagnosing
- F01N2900/0416—Methods of control or diagnosing using the state of a sensor, e.g. of an exhaust gas sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
- F01N2900/1602—Temperature of exhaust gas apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
- F01N2900/1618—HC-slip from catalyst
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
- F02D2200/0802—Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
- F02D2200/0802—Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
- F02D2200/0804—Estimation of the temperature of the exhaust gas treatment apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
- F02D2200/0816—Oxygen storage capacity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
- F02D2250/36—Control for minimising NOx emissions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (100) mit einem Verbrennungsmotor (101), einem Frischgasstrang (102) zur Zufuhr von Frischgas (103) zu einem Zylinder (104) und einem Abgasstrang (105) zur Abfuhr von Abgas (106), umfasst: – Ermitteln eines Werts eines Zustands eines Katalysators (114), der in dem Abgasstrang (105) angeordnet ist, – Ermitteln eines ersten Werts für eine maximal zulässige Überspülmenge an Frischgas (103) in den Abgassstrang (105) während eines Scavengingbetriebs in Abhängigkeit des ermittelten Werts, – Setzen der maximal zulässigen Überspülmenge auf einen zweiten Wert, der niedriger ist als der erste Wert, wenn ein vorgegebener Wert eines weiteren Zustands des Katalysators (114) ermittelt wurde.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, die einen Abgasturbolader aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die ausgebildet ist, das Verfahren durchzuführen.
- Brennkraftmaschinen mit einem Verbrennungsmotor können mit einem Abgasturbolader ausgerüstet sein. Eine zugehörige Betriebsart ist das sogenannte Scavenging. Dabei werden Einlassventil und Auslassventil der Brennkraftmaschine so angesteuert, dass sich die Öffnungszeiten teilweise überschneiden. Dadurch spült ein Teil des angesaugten Frischgases durch den Zylinder in den Abgasstrang. Dieses Frischgas im Abgasstrang erhöht den Massenstrom zum Betreiben des Turboladers.
- Es ist wünschenswert, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine anzugeben, das einen zuverlässigen Betrieb auch im Scavenging-Betrieb ermöglicht. Es ist zudem wünschenswert, eine Vorrichtung anzugeben, die ausgebildet ist, das Verfahren durchzuführen.
- Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und durch eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Verfahren auszuführen.
- Gemäß Ausführungsformen der Erfindung weist die Brennkraftmaschine einen Verbrennungsmotor, einen Frischgasstrang zur Zufuhr von Frischgas zu einem Zylinder und einen Abgasstrang zur Abfuhr von Abgas auf. Ein Wert eines Zustands eines Katalysators wird ermittelt. Der Katalysator ist in dem Abgasstrang angeordnet. Ein erster Wert für eine maximal zulässige Überspülmenge an Frischgas in den Abgassstrang während eines Scavenging-Betriebs wird in Abhängigkeit des ermittelten Werts ermittelt. Die maximal zulässige Überspülmenge wird auf einen zweiten Wert gesetzt, der niedriger ist als der erste Wert, wenn ein vorgegebener Wert eines weiteren Zustands des Katalysators ermittelt wurde.
- Die Menge an Frischgas, die während dem Scavenging-Betrieb aus dem Frischgasstrang durch den Zylinder in den Abgasstrang gespült wird, wird in Abhängigkeit mindestens eines Zustands des Katalysators ermittelt. Somit ist es möglich, einen gewünschten hohen Massenstrom im Abgasstrang zu realisieren und gleichzeitig eine Fehlfunktion im Katalysator zu vermeiden. Das durchgespülte Frischgas kann im Abgasstrang ein mageres Abgasgemisch zur Folge haben. Dies kann zu ungünstigen Betriebsbedingungen für den Katalysator führen. Beispielsweise kann ein Mangel an Kohlenwasserstoff im Abgas bewirken, dass NOX (Stickoxide) nicht mehr wie vorgesehen reduziert werden kann. Somit können die NOX-Emissionen steigen. Durch das Ermitteln des Werts für die maximal zulässige Überspülmenge in Abhängigkeit des Katalysators wird nur so viel Frischgas zum Katalysator geführt, wie der Katalysator verkraften kann, um ausreichend Schadstoffe wie NOX zu reduzieren. Dabei ist es möglich, an die obere Grenze der Belastbarkeit des Katalysators zu gehen und dadurch den Massenstrom groß genug für einen verlässlichen Betrieb zu erlauben.
- Gemäß Ausführungsformen wird der Wert des Zustands des Katalysators und/oder der Wert des weiteren Zustands mittels einer oder mehrerer Sensoren gemessen. Alternativ oder zusätzlich wird der Wert des Zustands und/oder der Wert des weiteren Zustands mittels eines vorgegebenen Modells ermittelt. Dadurch können Kosten eingespart werden.
- Gemäß Ausführungsformen umfasst das Ermitteln des Werts des Zustands des Katalysators mindestens eines aus:
- – Ermitteln eines Werts eines Temperaturgradienten des Katalysators,
- – Ermitteln eines Werts einer absoluten Temperatur des Katalysators,
- – Ermitteln eines Werts einer Menge an Kohlenwasserstoff in dem Katalysator,
- – Ermitteln eines Werts einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators und
- – Ermitteln eines Betriebsalters des Katalysators.
- Somit ist es möglich, die maximal zulässige Überspülmenge in Abhängigkeit der Temperatur des Katalysators und/oder der Kohlenwasserstoffsättigung des Katalysators und/oder einer Alterung des Katalysators ermittelt werden. Dadurch ist eine ausreichende Schadstoffreduzierung des Katalysators möglich. Weitere Werte weiterer Zustände des Katalysators werden alternativ oder zusätzlich gemäß Ausführungsbeispielen ermittelt.
- Gemäß Ausführungsformen umfasst das Ermitteln des vorgegebenen Werts des weiteren Zustands des Katalysators mindestens eines aus:
- – Vergleichen eines Ist-Werts eines Temperaturgradienten des Katalysators mit einem vorgegebenen Wert für den Temperaturgradienten,
- – Vergleichen eines Ist-Werts einer absoluten Temperatur des Katalysators mit einem vorgegebene Wert für die absolute Temperatur,
- – Vergleichen eines Ist-Werts einer Menge an Kohlenwasserstoff in dem Katalysator mit einem vorgegebenen Wert für die Menge an Kohlenwasserstoff,
- – Vergleichen eines Ist-Werts einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators mit einem vorgegebenen Wert für Sauerstoffspeicherfähigkeit, und
- – Vergleichen eines Ist-Werts eines Betriebsalters des Katalysators mit einem vorgegebenen Wert für das Betriebsalter.
- Das Ermitteln des vorgegebenen Werts des weiteren Zustands entspricht einem Ermitteln einer Abbruchbedingung für das Zulassen der Überspülmenge bis zum ersten Wert für die maximal zulässige Überspülmenge. Wird mindestens einer der vorgegebenen Werte mindestens eines der weiteren Zustände ermittelt, besteht die Gefahr, dass zu viel Frischgas im Abgasstrang vorhanden ist, sodass der Katalysator nicht mehr ausreichend Schadstoffe reduzieren kann. Somit wird die maximal zulässige Überspülmenge auf den niedrigeren zweiten Wert gesetzt und dadurch die Menge an Frischgas im Abgasstrang reduziert. Dadurch wird ein verlässlicher Betrieb des Katalysators möglich.
- Gemäß Ausführungsformen ist im Frischgasstrang ein Einlassventil zur Steuerung der Zufuhr des Frischgases angeordnet und im Abgasstrang ein Auslassventil zur Steuerung der Abfuhr des Abgases angeordnet. Ein Öffnungszeitraum für das Einlassventil wird ermittelt. Ein Öffnungszeitraum für das Auslassventil wird ermittelt. Ein Überschneidungszeitraum wird in Abhängigkeit von der maximal zulässigen Überspülmenge ermittelt. In dem Überschneidungszeitraum überschneiden sich die beiden Öffnungszeiträume zumindest teilweise. Während sich die beiden Öffnungszeiträume überschneiden, wird Frischgas durch den Zylinder in den Abgasstrang gespült. Beispielsweise wird die maximal zulässige Überspülmenge kennfeldbasiert über entsprechende Nockenwellensollwerte umgesetzt. Die Nockenwellensollwerte geben die jeweiligen Öffnungszeiträume für das Einlassventil und das Auslassventil vor.
- Gemäß Ausführungsformen wird die Überspülmenge in Abhängigkeit einer Temperatur des Katalysators geregelt, wenn der vorgegebene Wert des weiteren Zustands des Katalysators ermittelt wurde. Somit ist auch bei dem zweiten niedrigeren Wert der Überspülmenge ein verlässlicher Betrieb des Katalysators möglich.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden, in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen.
- Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Brennkraftmaschine, -
2 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. -
1 zeigt eine Ausführungsform einer Brennkraftmaschine100 . Die Brennkraftmaschine100 umfasst einen Verbrennungsmotor101 mit mindestens einem Zylinder104 und einem Einlassventil107 zur Regulierung des in den Zylinder104 einströmenden Frischgases103 . Das Frischgas103 strömt durch einen Frischgasstrang102 zu dem Zylinder104 . Das Frischgas103 ist insbesondere Luft. Nach der Verbrennung des Kraftstoffs in dem Zylinder104 gelangt Abgas106 über einen Abgasstrang105 zu einem Katalysator114 . Insbesondere ist der Katalysator eingerichtet, Stickoxide in dem Abgas106 zu reduzieren. - Die Brennkraftmaschine weist weiterhin ein Aufladeaggregat
111 auf, insbesondere einen Turbolader, auch Abgasturbolader genannt. Der Turbolader111 weist eine Turbine112 und einen Verdichter113 auf. Die von dem Gasstrom im Abgasstrang105 angetriebene Turbine112 treibt den Verdichter113 an. Dadurch wird das durch den Verdichter113 geführte Frischgas103 verdichtet, bevor es in den Zylinder104 geführt wird. Somit ist es möglich, den Motorwirkungsgrad zu erhöhen beziehungsweise bei kleineren Hubräumen gleich zu halten. - Insbesondere im Niederlastbetriebspunkt des Verbrennungsmotors
101 ist es möglich, dass herkömmlich der Abgasmassenstrom an der Turbine112 des Turboladers111 nicht ausreicht, um den geforderten Ladedruck für den Betriebspunkt der höheren Motorlast einstellen zu können. Die Leistung des Turboladers111 steigt nur allmählich, abhängig vom kontinuierlich steigenden Abgasmassenstrom. - Um den Massenstrom im Abgasstrang
105 zu erhöhen, kann das sogenannte Scavenging (englisch für ausräumen) durchgeführt werden. Dabei wird Frischgas103 durch den Zylinder104 ohne einen Verbrennungsprozess in den Abgasstrang105 gespült. Somit wird der Massenstrom im Abgasstrang105 bei identischer Drehmomentabgabe erhöht. Somit wird eine größere Leistung an der Turbine112 ermöglicht. Beim Scavenging wird Frischgas103 über den Zylinder104 während einer Ventilüberschneidung des Einlassventils107 und eines Auslassventils108 in den Abgasstrang105 gespült. Dieses Frischgas103 erhöht den Massenstrom und verschiebt den Betriebspunkt des Turboladers111 in einen gewünschten Bereich. - Dieses Frischgas
103 gelangt zum Katalysator114 beziehungsweise durchdringt den Katalysator114 . Daraus ergibt sich ein mageres Abgasgemisch und der Katalysator arbeitet nicht mehr in seinem vorgegebenen optimalen Konvertierungsfenster. - Wenn während dem Scavengingbetrieb bestimmte Rahmenbedingungen beziehungsweise Zustände des Katalysators vorliegen, ist es dennoch möglich, ausreichend Emissionen zu reduzieren, insbesondere die Stickoxidemissionen zu reduzieren.
- Dies wird im Folgenden näher anhand des in
2 dargestellten Flussdiagramms erläutert. - Insbesondere weist die Brennkraftmaschine
100 eine Vorrichtung120 (1 ) auf, die eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen. Dazu ist die Vorrichtung120 beispielsweise mit dem Einlassventil107 und/oder dem Auslassventil108 verbunden, um diese zu öffnen und/oder zu schließen. Zudem ist die Vorrichtung120 gemäß Ausführungsbeispielen mit dem Katalysator114 gekoppelt, um mindestens einen Wert mindestens eines Zustands des Katalysators114 zu messen beziehungsweise zu modellieren. - In einem Verfahrensschritt
201 wird überprüft, ob eine Abbruchbedingung für das Überspülen vorliegt. Dazu wird mindestens ein Wert eines Zustands des Katalysators ermittelt und mit einem vorgegebenen Wert für den Zustand verglichen. Beispielsweise wird ein Istwert des Temperaturgradienten des Katalysators mit einem vorgegebenen Wert für den Temperaturgradienten verglichen. Alternativ oder zusätzlich wird ein Istwert einer absoluten Temperatur des Katalysators114 mit einem vorgegebenen Wert für die absolute Temperatur verglichen. Alternativ oder zusätzlich wird ein Istwert einer Menge an Kohlenwasserstoff in dem Katalysator114 mit einem vorgegebenen Wert für die Menge an Kohlenwasserstoff verglichen. Alternativ oder zusätzlich wird ein Istwert einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators114 mit einem vorgegebenen Wert für die Sauerstofffähigkeit verglichen. Alternativ oder zusätzlich wird ein Istwert eines Betriebsalters des Katalysators114 mit einem vorgegebenen Wert für das Betriebsalter verglichen. - Die vorgegebenen Werte für die Zustände sind jeweils so vorgegeben, dass ein verlässlicher Betrieb des Katalysators
114 gewährleistet ist. Die vorgegebene Emissionsreduktion des Katalysators114 ist bei den vorgegebenen Werten der Zustände realisiert. Somit ist es möglich, tatsächlich vorliegende Werte beispielsweise der Temperatur oder der Menge an Kohlenwasserstoff im Katalysator114 heranzuziehen, um den verlässlichen Betrieb zu ermöglichen. - Sind sämtliche ermittelten Werte der Zustände kleiner als die jeweils zugeordneten vorgegebenen Werte, wird das Verfahren in Schritt
202 fortgeführt. In Schritt202 wird mindestens ein Wert mindestens eines Zustands des Katalysators114 ermittelt. Der Zustand beziehungsweise die Zustände, die in Schritt202 herangezogen werden, können teilweise oder vollständig die gleichen Zustände sein, die in Schritt201 berücksichtigt werden. Die Zustände in Schritt201 und in Schritt202 können sich auch vollständig unterscheiden. Beispielsweise wird in Schritt202 ein Wert eines Temperaturgradienten des Katalysators114 ermittelt. Alternativ oder zusätzlich wird ein Wert einer absoluten Temperatur des Katalysators114 ermittelt. Alternativ oder zusätzlich wird ein Wert einer Menge an Kohlenwasserstoff in dem Katalysator114 ermittelt. Alternativ oder zusätzlich wird ein Wert einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators114 ermittelt. Alternativ oder zusätzlich wird ein Betriebsalter des Katalysators114 ermittelt. - In Schritt
203 wird nachfolgend ermittelt, wie viel Frischgas103 der Katalysator114 aktuell maximal verträgt, um zuverlässig zu arbeiten und die geforderte Menge an Schadstoffen zu reduzieren. Die maximal zulässige Überspülmenge an Frischgas103 wird dazu in Abhängigkeit des Werts beziehungsweise der Werte, die in Schritt202 ermittelt wurden, festgelegt. Somit ist es möglich, den Massenstrom im Abgasstrang105 während dem Scavenging-Betrieb wie gewünscht zu erhöhen. Der Massenstrom wird jedoch nur so weit erhöht, dass der Katalysator114 weiter verlässlich arbeitet. - Wird in Schritt
201 festgestellt, dass eine Abbruchbedingung vorliegt, das heißt dass mindestens ein Istwert der in Schritt201 untersuchten Zustände einem vorgegebenen Wert entspricht oder diesen überschreitet, wird die maximal zulässige Überspülmenge im Verfahrensschritt204 auf einen zweiten Wert gesetzt. Der zweite Wert ist so niedrig angesetzt, dass der Katalysator114 nur so wenig Frischgas103 erhält, dass eine ausreichende Schadstoffemission realisierbar ist. - Durch das Verfahren ist es möglich, zu vermeiden, dass das Abgas
106 im Abgasstrang105 einen zu geringen Anteil an Kohlenwasserstoff hat, und Stickoxide nicht mehr ausreichend reduziert werden können. Die maximal zulässige Überspülmenge wird stets so limitiert, dass ausreichend Stickoxidemissionen reduziert werden beziehungsweise eine Steigerung der Stickoxidemissionen vermieden werden kann. - Die Grenze für die zulässige Überspülmenge (auch Überspülmasse genannt) ergibt sich aus den zulässigen Werten der Zustände des Katalysators
114 , beispielsweise aus der zulässigen Exothermie im Katalysator114 . Daher ist es möglich, die maximal zulässige Überspülmenge aus den erlaubten Werten der Zustände, insbesondere aus der erlaubten Exothermie, betriebspunktabhängig zu berechnen. Beispielsweise wird die zulässige maximale Überspülmenge kennfeldbasiert über entsprechende Nockenwellensollwellen umgesetzt. Beispielsweise werden das Einlassventil und das Auslassventil so geöffnet, dass sich ihre Öffnungszeiträume überschneiden. Somit kann Frischgas103 durch den Zylinder104 ohne einen Verbrennungstakt in den Abgasstrang105 gelangen. - Aufgrund des Ermittelns des Werts des Zustands des Katalysators
114 im Schritt202 ist es möglich, je nach Zustand des Katalysators die Überspülmenge zu erhöhen, insbesondere ist diese Erhöhung kurzzeitig möglich. Diese höheren Überspülmengen können mit stöchiometrischem Abgas mit hohem Temperaturgradient oder mit magerem Abgas mit der Gefahr der Emissionsverschlechterung durch Durchbrechen des Katalysators114 realisiert werden. Das Durchbrechen wird verhindert, da in Schritt201 überwacht wird, dass keine Abbruchbedingung verletzt wird. Bei Erreichen mindestens einer der vorgegebenen Abbruchbedingungen wird die maximal zulässige Überspülmenge reduziert und nachfolgend beispielsweise über die Temperatur im Katalysator114 geregelt. - Die Werte der maximal zulässigen Überspülmenge sind gemäß Ausführungsformen als direkte Sollwerte angegeben werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen sind die Werte der maximal zulässigen Überspülmenge als Limitierungen angegeben und stellen die obere Grenze eines Bereichs dar. Auch eine Mischung ist möglich, sodass die Werte teilweise als direkte Sollwerte angegeben werden und teilweise als Limitierungen angegeben werden.
- Die Werte der Zustände des Katalysators, beispielsweise die Temperatur im Katalysator
114 , werden gemäß Ausführungsformen über Sensoren gemessen. Gemäß weiteren Ausführungsformen werden die Werte modelliert. Auch eine Mischung ist möglich, sodass die Werte teilweise über Sensoren gemessen werden und teilweise modelliert werden. - Durch das Verfahren ist es möglich, die Überspülmenge in Abhängigkeit eines gewünschten Massenstroms und eines gewünschten Betriebs des Katalysators zu optimieren. Die Überspülmenge wird aktiv geregelt.
- Bezugszeichenliste
-
- 100
- Brennkraftmaschine
- 101
- Verbrennungsmotor
- 102
- Frischgasstrang
- 103
- Frischgas
- 104
- Zylinder
- 105
- Abgasstrang
- 106
- Abgas
- 107
- Einlassventil
- 108
- Auslassventil
- 109
- Katalysator
- 111
- Aufladeaggregat
- 112
- Turbine
- 113
- Verdichter
- 114
- Katalysator
- 120
- Vorrichtung
- 201–204
- Verfahrensschritte
Claims (7)
- Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (
100 ) mit einem Verbrennungsmotor (101 ), einem Frischgasstrang (102 ) zur Zufuhr von Frischgas (103 ) zu einem Zylinder (104 ) und einem Abgasstrang (105 ) zur Abfuhr von Abgas (106 ), umfassend: – Ermitteln eines Werts eines Zustands eines Katalysators (114 ), der in dem Abgasstrang (105 ) angeordnet ist, – Ermitteln eines ersten Werts für eine maximal zulässige Überspülmenge an Frischgas (103 ) in den Abgasstrang (105 ) während eines Scavengingbetriebs in Abhängigkeit des ermittelten Werts, – Setzen der maximal zulässigen Überspülmenge auf einen zweiten Wert, der niedriger ist als der erste Wert, wenn ein vorgegebener Wert eines weiteren Zustands des Katalysators (114 ) ermittelt wurde. - Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Ermitteln des Werts des Zustands des Katalysators (
114 ) umfasst: – Modellieren des Werts des Zustands. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, beim dem das das Ermitteln des Werts des Zustands des Katalysators (
114 ) mindestens eines umfasst aus: – Ermitteln eines Werts eines Temperaturgradienten des Katalysators (114 ), – Ermitteln eines Werts einer absoluten Temperatur des Katalysators (114 ), – Ermitteln eines Werts einer Menge an Kohlenwasserstoff in dem Katalysator (114 ), – Ermitteln eines Werts einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators (114 ), und – Ermitteln eines Betriebsalters des Katalysators (114 ). - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, beim dem das das Ermitteln des vorgegebenen Werts des weiteren Zustands des Katalysators (
114 ) mindestens eines umfasst aus: – Vergleichen eines Ist-Werts eines Temperaturgradienten des Katalysators (114 ) mit einem vorgegebenen Wert für den Temperaturgradienten, – Vergleichen eines Ist-Werts einer absoluten Temperatur des Katalysators (114 ) mit einem vorgegebene Wert für die absolute Temperatur, – Vergleichen eines Ist-Werts einer Menge an Kohlenwasserstoff in dem Katalysator (114 ) mit einem vorgegebenen Wert für die Menge an Kohlenwasserstoff, – Vergleichen eines Ist-Werts einer Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators (114 ) mit einem vorgegebene Wert für Sauerstoffspeicherfähigkeit, und – Vergleichen eines Ist-Werts eines Betriebsalters des Katalysators (114 ) mit einem vorgegebenen Wert für das Betriebsalter. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Frischgasstrang (
102 ) ein Einlassventil (107 ) zur Steuerung der Zufuhr des Frischgases (103 ) angeordnet ist und im Abgasstrang (105 ) ein Auslassventil (108 ) zur Steuerung der Abfuhr des Abgases (106 ) angeordnet ist, umfassend: – Ermitteln eines Öffnungszeitraums für das Einlassventil (107 ), – Ermitteln eines Öffnungszeitraums für das Auslassventil (108 ), – Ermitteln eines Überschneidungszeitraums in Abhängigkeit von der maximal zulässigen Überspülmenge, in dem sich die beiden Öffnungszeiträume zumindest teilweise überschneiden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend: – Regeln der Überspülmenge in Abhängigkeit einer Temperatur des Katalysators (
114 ), wenn der vorgegebene Wert des weiteren Zustands des Katalysators (114 ) ermittelt wurde. - Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (
100 ), die dazu ausgebildet ist ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015214702.9A DE102015214702A1 (de) | 2015-07-31 | 2015-07-31 | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
US15/222,423 US10047656B2 (en) | 2015-07-31 | 2016-07-28 | Method and apparatus for operating a combustion machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015214702.9A DE102015214702A1 (de) | 2015-07-31 | 2015-07-31 | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015214702A1 true DE102015214702A1 (de) | 2017-02-02 |
Family
ID=57795594
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015214702.9A Ceased DE102015214702A1 (de) | 2015-07-31 | 2015-07-31 | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10047656B2 (de) |
DE (1) | DE102015214702A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017201292A1 (de) | 2017-01-27 | 2018-08-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum Reinigen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10233854B1 (en) * | 2017-11-07 | 2019-03-19 | Fca Us Llc | Engine control systems and methods for regulating emissions during scavenging |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT501678A2 (de) * | 2006-06-29 | 2006-10-15 | Avl List Gmbh | Verfahren zum betreiben einer fremdgezündeten brennkraftmaschine |
EP2562398A1 (de) * | 2010-04-20 | 2013-02-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Steuerungsvorrichtung für einen verbrennungsmotor |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3331935B2 (ja) * | 1997-12-04 | 2002-10-07 | トヨタ自動車株式会社 | 圧縮着火式内燃機関 |
JP3521790B2 (ja) * | 1998-03-25 | 2004-04-19 | 株式会社デンソー | 内燃機関の制御装置 |
JP3980477B2 (ja) * | 2000-08-17 | 2007-09-26 | 株式会社日立製作所 | 圧縮着火式内燃機関 |
JP3748518B2 (ja) * | 2001-05-08 | 2006-02-22 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 |
US6898927B2 (en) * | 2001-10-16 | 2005-05-31 | Denso Corporation | Emission control system with catalyst warm-up speeding control |
JP2012163047A (ja) * | 2011-02-07 | 2012-08-30 | Nissan Motor Co Ltd | ターボ式過給機付き内燃機関の制御装置 |
US8272362B2 (en) * | 2011-03-29 | 2012-09-25 | Ford Global Technologies, Llc | Engine control method and system |
-
2015
- 2015-07-31 DE DE102015214702.9A patent/DE102015214702A1/de not_active Ceased
-
2016
- 2016-07-28 US US15/222,423 patent/US10047656B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT501678A2 (de) * | 2006-06-29 | 2006-10-15 | Avl List Gmbh | Verfahren zum betreiben einer fremdgezündeten brennkraftmaschine |
EP2562398A1 (de) * | 2010-04-20 | 2013-02-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Steuerungsvorrichtung für einen verbrennungsmotor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017201292A1 (de) | 2017-01-27 | 2018-08-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum Reinigen von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20170030237A1 (en) | 2017-02-02 |
US10047656B2 (en) | 2018-08-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AT522344B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur modellbasierten Optimierung einer technischen Einrichtung | |
DE102004048257A1 (de) | Motorzylindertemperatursteuerung | |
DE102017109753A1 (de) | Verfahren und systeme zur katalysatorzustandsüberwachung | |
DE10112521A1 (de) | Automobilmotor mit geregelter Auspuffgastemperatur und Sauerstoffkonzentration | |
DE102007009689B4 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung | |
DE102015120497B4 (de) | Vorrichtung zum Herabkühlen einer Fahrzeugeinlasslufttemperatur und Verfahren, welches diese verwendet | |
DE102013210896A1 (de) | Verfahren zum Betrieb einer Abgasnachbehandlung und Einrichtung zum Steuern einer Abgasnachbehandlung sowie Abgasnachbehandlung, Motorsteuergerät und Brennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlung | |
DE102008060635A1 (de) | Steuersystem für einen Partikelmaterialfilter | |
DE102005001119A1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE102009020541A1 (de) | Systeme und Verfahren zur Steuerung der Abgasrückführung | |
DE102014115632A1 (de) | Steuergerät für einen Turbolader | |
DE102005061876A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Abgasnachbehandlungssystems | |
DE102015214702A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine | |
DE102007050026A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen von Steuer- und Regelkreisen in einem Motorsystem | |
DE102004061247B4 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE10356713B4 (de) | Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung einer in einem Kreisprozess arbeitenden Brennkraftmaschine | |
EP3102813B1 (de) | Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine sowie entsprechende brennkraftmaschine | |
DE102018208908B3 (de) | Abgasrückführung mit verringerter Kondensatbildung | |
DE102004056412A1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
EP3833860A1 (de) | Verfahren zur modellbasierten steuerung und regelung einer brennkraftmaschine | |
DE102015215566B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine | |
DE102009051027B4 (de) | Antriebsaggregat mit einer Dieselbrennkraftmaschine und Abgasrückführung sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsaggregats | |
EP1609970B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine | |
DE102008042764B4 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Steuergeräts, Vorrichtung, Steuergeräte-Programm und Steuergeräte-Programmprodukt zur Durchführung des Verfahrens | |
DE102020100375A1 (de) | Verfahren und system zur bestimmung der menge eines stoffes im abgas & einer verbrennungskraftmaschine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |