DE112017003919T5 - Method and device for engine control - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Motorsteuereinheit (7) zum Steuern eines Verbrennungsmotors (2) zum Regenerieren eines in einem Abgassystem (3) angeordneten Partikelfilters (6). Die Motorsteuereinheit (7) weist zumindest einen Prozessor (8) auf, der konfiguriert ist, um ein erstes Signal (SIG1) von einem ersten Sauerstoffsensor (10) zum Bestimmen eines Sauerstoffgehalts eines Abgases im Abgassystem (3) stromabwärts des Partikelfilters (6) zu empfangen. Eine Speichervorrichtung (9) mit darin gespeicherten Befehlen ist mit dem zumindest einen Prozessor (8) gekoppelt. Der zumindest eine Prozessor (8) ist konfiguriert, um das Lambda (λ) des Verbrennungsmotors (2) in Abhängigkeit vom ersten Signal (SIG1) zu steuern. Die Motorsteuereinheit (7) findet insbesondere Anwendung bei der Steuerung eines Benzinmotors. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auch auf ein Fahrzeug (1) mit einer Motorsteuereinheit (7) zum Steuern des Verbrennungsmotors (2) und auf ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (2). The present disclosure relates to an engine control unit (7) for controlling an internal combustion engine (2) for regenerating a particulate filter (6) disposed in an exhaust system (3). The engine control unit (7) has at least one processor (8) configured to receive a first signal (SIG1) from a first oxygen sensor (10) for determining an oxygen content of an exhaust gas in the exhaust system (3) downstream of the particulate filter (6) receive. A memory device (9) having instructions stored therein is coupled to the at least one processor (8). The at least one processor (8) is configured to control the lambda (λ) of the internal combustion engine (2) in response to the first signal (SIG1). The engine control unit (7) finds particular application in the control of a gasoline engine. The present disclosure also relates to a vehicle (1) having an engine control unit (7) for controlling the internal combustion engine (2) and a method for controlling an internal combustion engine (2).
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Verfahren und die Vorrichtung zur Motorsteuerung. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Motorsteuereinheit, auf ein Fahrzeug und auf ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors. Die Motorsteuereinheit wird insbesondere bei Benzinmotoren eingesetzt.The present disclosure relates to the method and apparatus for engine control. More particularly, but not exclusively, the present disclosure relates to an engine control unit, a vehicle, and a method of controlling an internal combustion engine. The engine control unit is used in particular in gasoline engines.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor beinhaltet typischerweise Nachbehandlungssysteme zur Behandlung von Abgasen, die während eines Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors ausgestoßen werden. Die Nachbehandlungssysteme sind in einem Abgassystem zum Führen von Abgasen aus dem Verbrennungsmotor vorgesehen. Es ist bekannt, dass ein oder mehrere Katalysatoren, wie beispielsweise ein Dreiwegekatalysator (Three-Way Catalyst (TWC)) zur Reduzierung von Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC) und Stickoxiden (NOx), vorgesehen sind. Das Abgassystem eines Benzinmotors kann beispielsweise einen Starterkatalysator und einen Hauptkatalysator umfassen. Das Nachbehandlungssystem kann auch einen Partikelfilter beinhalten. Der Partikelfilter fängt kohlenstoffhaltiges Partikelmaterial ein, um zu verhindern, dass es mit dem Abgas in die Atmosphäre abgegeben wird. Der Partikelfilter wird durch Oxidation des kohlenstoffhaltigen Partikelmaterials regeneriert. Die Oxidation wird bei hohen Temperaturen mit Sauerstoff durchgeführt. Oxidation kann bei Temperaturen von über 400 °C auftreten, aber die Rate steigt exponentiell mit der Temperatur. Die Oxidationsrate im Temperaturbereich von 400 °C bis 500 °C kann beispielsweise relativ niedrig sein (obwohl sie sich für die passive Regeneration des Partikelfilters als nützlich erweisen kann). Bei Temperaturen von über 500 °C ist die Oxidationsrate höher und die Regeneration des Partikelfilters kann durchgeführt werden, um angesammeltes kohlenstoffhaltiges Partikelmaterial zu oxidieren. Bei Benzinpartikelfiltern ist die Oxidationstemperatur für einen beschichteten Benzinpartikelfilter vorzugsweise höher als 600 °C und für einen unbeschichteten Benzinpartikelfilter vorzugsweise höher als 650 °C.A vehicle having an internal combustion engine typically includes aftertreatment systems for treating exhaust gases discharged during a combustion cycle of the internal combustion engine. The aftertreatment systems are provided in an exhaust system for carrying exhaust gases from the internal combustion engine. It is known that one or more catalysts, such as a Three-Way Catalyst (TWC), are provided to reduce carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC) and nitrogen oxides (NOx). The exhaust system of a gasoline engine may include, for example, a starter catalyst and a main catalyst. The aftertreatment system may also include a particulate filter. The particulate filter traps carbonaceous particulate matter to prevent it from being released into the atmosphere with the exhaust gas. The particulate filter is regenerated by oxidation of the carbonaceous particulate material. The oxidation is carried out at high temperatures with oxygen. Oxidation can occur at temperatures above 400 ° C, but the rate increases exponentially with temperature. For example, the oxidation rate in the temperature range of 400 ° C to 500 ° C may be relatively low (although it may prove useful for the passive regeneration of the particulate filter). At temperatures above 500 ° C, the oxidation rate is higher and the regeneration of the particulate filter can be performed to oxidize accumulated carbonaceous particulate material. For gasoline particulate filters, the oxidation temperature for a coated gasoline particulate filter is preferably higher than 600 ° C, and for an uncoated gasoline particulate filter, preferably higher than 650 ° C.
Bei Dieselpartikelfiltern steht überschüssiger Sauerstoff zur Oxidation des kohlenstoffhaltigen Partikelmaterials im Partikelfilter zur Verfügung. Allerdings ist die Abgastemperatur bei normalem Gebrauch möglicherweise nicht ausreichend, und möglicherweise bedarf es Regenerationsstrategien, um die Temperatur des Dieselpartikelfilters zu erhöhen, um eine aktive Regeneration durchzuführen. Im Falle eines Benzinpartikelfilters (gasoline particulate filter, (GPF)) hat das Abgas eine höhere Temperatur und überschreitet dabei regelmäßig den für die Oxidation des kohlenstoffhaltigen Partikelmaterials erforderlichen Schwellenwert von 500 °C. Es ist zu beachten, dass die Betriebsbedingungen des GPF von seiner Lage im Verhältnis zum Verbrennungsmotor abhängig sind, zum Beispiel ist die Betriebstemperatur niedriger, je größer der Abstand zwischen Verbrennungsmotor und GPF ist. Im Normalbetrieb arbeitet der Benzinmotor unter stöchiometrischen Bedingungen und es steht eine geringe Menge an Sauerstoff im Abgas zur Verfügung, die zur Oxidation von Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannten Kohlenwasserstoffen (UHC) im Katalysator verwendet wird. Für die Oxidation des kohlenstoffhaltigen Partikelmaterials im GPF steht jedoch kein Sauerstoff im Abgas zur Verfügung. Die wichtigste Sauerstoffquelle für die Oxidation des kohlenstoffhaltigen Partikelmaterials im GPF im Normalbetrieb stellt die Kraftstoffzufuhrunterbrechung durch Schubabschaltung dar, jedoch nicht während Kundenbetriebszyklen, bei denen keine ausreichende Verlangsamung und/oder Kraftstoffzufuhrunterbrechung auftritt. Darüber hinaus können Steuerungsmodi wie „Ausrollen“ und „Segeln“ implementiert werden, die die Anzahl der für die Regeneration des Partikelfilters geeigneten Verlangsamungsereignisse reduzieren können. Die Häufigkeit, mit der geeignete Verlangsamungsereignisse bei Elektrofahrzeugen mit Mild-Hybrid (Mild Hybrid Electric Vehicles (MHEV)) und Elektrofahrzeugen mit Plug-in-Hybrid (Hybrid Electric Vehicles (PHEV)) auftreten, kann zudem geringer sein.In diesel particulate filters, excess oxygen is available for oxidation of the carbonaceous particulate matter in the particulate filter. However, the exhaust gas temperature may not be sufficient under normal use, and regeneration strategies may be needed to increase the temperature of the diesel particulate filter to perform active regeneration. In the case of a gasoline particulate filter (GPF), the exhaust gas has a higher temperature and regularly exceeds the threshold of 500 ° C. required for the oxidation of the carbonaceous particulate material. It should be noted that the operating conditions of the GPF are dependent on its location relative to the internal combustion engine, for example the lower the operating temperature, the greater the distance between the engine and the GPF. In normal operation, the gasoline engine operates under stoichiometric conditions and there is a small amount of oxygen in the exhaust gas used to oxidize carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (UHC) in the catalyst. However, no oxygen is available in the exhaust gas for the oxidation of the carbonaceous particulate material in the GPF. The most important source of oxygen for the oxidation of the carbonaceous particulate material in the GPF in normal operation is the fuel cut through fuel cut, but not during customer operating cycles where there is not sufficient deceleration and / or fuel cut. In addition, control modes such as "coasting" and "sailing" may be implemented, which may reduce the number of slowdown events suitable for particulate filter regeneration. The frequency with which appropriate slowdown events may occur in mild hybrid electric vehicles (MHEVs) and plug-in hybrids (PHEVs) may also be less.
Typische Benzinsysteme platzieren einen beheizten Abgas-Sauerstoffsensor (HEGO(Heated Exhaust Gas Oxygen)-Sensor) hinter dem Starterkatalysator und vor dem Hauptkatalysator. Der GPF wird typischerweise in der Hauptkatalysatorposition (z. B. ein beschichteter GPF als Ersatz für TWC) oder weiter hinten im Abgassystem (z. B. ein zusätzlicher unbeschichteter GPF) platziert. Die Motorsteuereinheit ist jedoch konfiguriert, um die Kraftstoffzufuhr des Benzinmotors zu steuern, um Lambda (λ) zumindest im Wesentlichen gleich eins (1) zu halten, basierend auf einem Gleichgewicht der im TWC reagierenden gasförmigen Abgasemissionen. Dies begrenzt die Sauerstoffmenge, die für die Oxidation des kohlenstoffhaltigen Partikelmaterials im GPF während des Betriebs im geschlossenen Regelkreis zur Verfügung steht.Typical gasoline systems place a heated exhaust gas oxygen sensor (HEGO) behind the starter catalyst and upstream of the main catalyst. The GPF is typically placed in the main catalyst position (eg, a coated GPF replacing TWC) or further back in the exhaust system (eg, an additional uncoated GPF). However, the engine control unit is configured to control the fueling of the gasoline engine to maintain lambda (λ) at least substantially one (1) based on an equilibrium of gaseous exhaust emissions reacting in the TWC. This limits the amount of oxygen available for oxidation of the carbonaceous particulate material in the GPF during closed loop operation.
Zumindest in bestimmten Ausführungsformen zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu Steuerung bereitzustellen, die bzw. das zumindest einige der Einschränkungen bei Systemen des Standes der Technik überwindet oder verbessert.In at least certain embodiments, the present invention aims to provide a control apparatus and method that overcomes or ameliorates at least some of the limitations of prior art systems.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Motorsteuereinheit, auf ein Fahrzeug und auf ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, wie es in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird.Aspects of the present invention relate to an engine control unit, a vehicle, and a method of controlling an internal combustion engine, as claimed in the appended claims.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Motorsteuereinheit zum Steuern eines Verbrennungsmotors vorgesehen, um einen in einem Abgassystem angeordneten Partikelfilter zu regenerieren, wobei die Motorsteuereinheit umfasst:
- zumindest einen Prozessor, der konfiguriert ist, um ein erstes Signal von einem ersten Sauerstoffsensor zum Bestimmen eines Sauerstoffgehalts eines Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters zu empfangen und um ein zweites Signal von einem zweiten Sauerstoffsensor zu empfangen, der im Abgassystem stromaufwärts des Partikelfilters angeordnet ist, wobei der zumindest eine Prozessor konfiguriert ist, um das erste und zweite Signal zu vergleichen, um eine Erhöhung oder eine Verringerung des Sauerstoffgehalts des Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters zu erfassen; und
- eine Speichervorrichtung mit darin gespeicherten Befehlen, die mit dem zumindest einen Prozessor gekoppelt ist;
- wobei der zumindest eine Prozessor konfiguriert ist, um das Lambda (λ) des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einer Erhöhung oder einer Verringerung des Sauerstoffgehalts des Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters zu steuern. Das Abgassystem ist mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Im Einsatz wird das Abgas des Verbrennungsmotors durch das Abgassystem geleitet und durchströmt den Partikelfilter. Der Partikelfilter fängt kohlenstoffhaltiges Partikelmaterial im Abgas ab. Um den Partikelfilter zu regenerieren, wird das eingeschlossene kohlenstoffhaltige Partikelmaterial oxidiert und dieser Prozess verbraucht Sauerstoff. Durch Überwachen des Sauerstoffgehalts des Abgases stromabwärts des Partikelfilters kann die Motorsteuereinheit bestimmen, dass im Partikelfilter eine Oxidation stattfindet. Die Motorsteuereinheit kann möglicherweise eine Rate bestimmen, mit der die Oxidation im Partikelfilter stattfindet, um beispielsweise zu bestimmen, dass die Oxidation bei oder über einer vorbestimmten Schwellenrate stattfindet. Der zumindest eine Prozessor ist konfiguriert, um den Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von einer Erhöhung oder Verringerung des Sauerstoffgehalts des Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters zu steuern. Die Motorsteuereinheit kann den Betrieb des Verbrennungsmotors steuern, um den Partikelfilter zu regenerieren. Insbesondere kann die Motorsteuereinheit den Betrieb des Verbrennungsmotors so steuern, dass die Abgase Sauerstoff enthalten, um kohlenstoffhaltiges Partikelmaterial im Partikelfilter zu oxidieren. Zumindest in bestimmten Ausführungsformen ist die Motorsteuereinheit betreibbar, um den Motor zu steuern, um die Regeneration des Partikelfilters zu fördern, wenn die vorherrschenden Bedingungen im Partikelfilter für die Oxidation von eingeschlossenem kohlenstoffhaltigen Partikelmaterial geeignet sind.
- at least one processor configured to receive a first signal from a first oxygen sensor for determining an oxygen content of an exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter and to receive a second signal from a second oxygen sensor disposed in the exhaust system upstream of the particulate filter, wherein the at least one processor is configured to compare the first and second signals to detect an increase or a decrease in the oxygen content of the exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter; and
- a memory device having instructions stored therein coupled to the at least one processor;
- wherein the at least one processor is configured to control the lambda (λ) of the internal combustion engine in response to an increase or a decrease in the oxygen content of the exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter. The exhaust system is connected to the internal combustion engine. In use, the exhaust gas of the internal combustion engine is passed through the exhaust system and flows through the particulate filter. The particulate filter traps carbonaceous particulate matter in the exhaust gas. To regenerate the particulate filter, the entrapped carbonaceous particulate material is oxidized and this process consumes oxygen. By monitoring the oxygen content of the exhaust gas downstream of the particulate filter, the engine control unit may determine that oxidation occurs in the particulate filter. The engine controller may possibly determine a rate at which oxidation occurs in the particulate filter to determine, for example, that the oxidation occurs at or above a predetermined threshold rate. The at least one processor is configured to control the internal combustion engine in response to an increase or decrease in the oxygen content of the exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter. The engine control unit may control the operation of the internal combustion engine to regenerate the particulate filter. In particular, the engine control unit may control the operation of the internal combustion engine so that the exhaust gases contain oxygen to oxidize carbonaceous particulate matter in the particulate filter. In at least certain embodiments, the engine control unit is operable to control the engine to promote the regeneration of the particulate filter when the prevailing conditions in the particulate filter are suitable for the oxidation of trapped particulate carbonaceous material.
Die Motorsteuereinheit findet besonders bei einem Benzinmotor Verwendung, in dem Benzin (Motorenbenzin) verbrannt wird, typischerweise durch Fremdzündung. Im Normalbetrieb kann die Motorsteuereinheit konfiguriert werden, um den (Benzin-)Verbrennungsmotor unter stöchiometrischen Bedingungen zu betreiben. In bestimmten Szenarien, z. B. bei der aktiven Regeneration des Partikelfilters, kann die Motorsteuereinheit den Benzin-Verbrennungsmotor aktiv steuern, um die Bedingungen im Partikelfilter für die Oxidation des kohlenstoffhaltigen Partikelmaterials herzustellen. Zumindest in bestimmten Ausführungsformen kann die hierin beschriebene Steuerungsstrategie die Häufigkeit, mit der solche aktiven Regenerationsereignisse erforderlich sein können, verringern.The engine control unit finds particular use in a gasoline engine in which gasoline (motor gasoline) is burned, typically by spark ignition. In normal operation, the engine control unit can be configured to operate the (gasoline) internal combustion engine under stoichiometric conditions. In certain scenarios, e.g. During the active regeneration of the particulate filter, for example, the engine control unit may actively control the gasoline combustion engine to establish the conditions in the particulate filter for the oxidation of the particulate carbonaceous material. At least in certain embodiments, the control strategy described herein may reduce the frequency with which such active regeneration events may be required.
Das erste Signal des ersten Sauerstoffsensors kann ein erstes Sauerstoffgehaltssignal umfassen oder aus diesem bestehen. Der zumindest eine Prozessor kann konfiguriert sein, um Veränderungen des Sauerstoffgehalts des Abgases zu erfassen. Der zumindest eine Prozessor kann eine Erhöhung oder Verringerung des Sauerstoffgehalts feststellen. Durch Überwachen des Sauerstoffgehalts des Abgases stromabwärts des Partikelfilters kann der zumindest eine Prozessor erkennen, wann eine Oxidation des kohlenstoffhaltigen Partikelmaterials stattfindet. Wenn der Verbrennungsmotor unter stöchiometrischen Bedingungen betrieben wird (λ=1), kann eine Verringerung des Sauerstoffgehalts des Abgases stromabwärts des Partikelfilters darauf hinweisen, dass eine Oxidation des kohlenstoffhaltigen Partikelmaterials innerhalb des Partikelfilters stattfindet. Der zumindest eine Prozessor kann konfiguriert werden, um Lambda (λ) zu erhöhen, wenn der Vergleich des ersten und zweiten Signals eine Verringerung des Sauerstoffgehalts des Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters anzeigt. Der zumindest eine Prozessor kann konfiguriert werden, um Lambda (λ) zu erhöhen, wenn der Vergleich des ersten und zweiten Signals anzeigt, dass der Sauerstoffgehalt des Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters kleiner oder gleich einem vordefinierten Sauerstoffgehaltsschwellenwert ist. Der vordefinierte Sauerstoffgehaltsschwellenwert kann als Null (0) oder als größer als Null (0) definiert werden. Wenn der Verbrennungsmotor unter stöchiometrischen Bedingungen betrieben wird (λ=1), kann eine Erhöhung des Sauerstoffgehalts des Abgases stromabwärts des Partikelfilters darauf hinweisen, dass die Oxidation des kohlenstoffhaltigen Partikelmaterials innerhalb des Partikelfilters nicht mehr stattfindet oder dass die Oxidation des kohlenstoffhaltigen Partikelmaterials verringert wird. Der zumindest eine Prozessor kann konfiguriert werden, um Lambda (λ) zu verringern, wenn der Vergleich des ersten und zweiten Signals eine Erhöhung des Sauerstoffgehalts des Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters anzeigt.The first signal of the first oxygen sensor may include or consist of a first oxygen content signal. The at least one processor may be configured to detect changes in the oxygen content of the exhaust gas. The at least one processor may detect an increase or decrease in oxygen content. By monitoring the oxygen content of the exhaust gas downstream of the particulate filter, the at least one processor can detect when oxidation of the carbonaceous particulate matter is occurring. When the engine is operated under stoichiometric conditions (λ = 1), reducing the oxygen content of the exhaust downstream of the particulate filter may indicate that oxidation of the carbonaceous particulate material occurs within the particulate filter. The at least one processor may be configured to increase lambda (λ) when the comparison of the first and second signals indicates a decrease in the oxygen content of the exhaust in the exhaust system downstream of the particulate filter. The at least one processor may be configured to increase lambda (λ) when the comparison of the first and second signals indicates that the oxygen content of the exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter is less than or equal to a predefined oxygen content threshold. The predefined oxygen content threshold can be used as Zero (0) or greater than zero (0). When the engine is operated under stoichiometric conditions (λ = 1), increasing the oxygen content of the exhaust downstream of the particulate filter may indicate that the oxidation of the carbonaceous particulate material within the particulate filter is no longer occurring or the oxidation of the carbonaceous particulate material is reduced. The at least one processor may be configured to decrease lambda (λ) when the comparison of the first and second signals indicates an increase in the oxygen content of the exhaust in the exhaust system downstream of the particulate filter.
Der zweite Sauerstoffsensor kann als vorgeschalteter Sauerstoffsensor bezeichnet werden, da er stromaufwärts des Partikelfilters angeordnet ist. Das Abgassystem kann einen Katalysator umfassen. Der zweite Sauerstoffsensor kann zwischen dem Katalysator und dem Partikelfilter angeordnet sein. Der zumindest eine Prozessor kann konfiguriert sein, um das Lambda (λ) des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der erfassten Erhöhung oder Verringerung des Sauerstoffgehalts des Abgases stromabwärts des Partikelfilters zu steuern. Der zumindest eine Prozessor kann konfiguriert sein, um das Lambda (λ) des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einer Veränderung des ersten Signals gegenüber dem zweiten Signal zu steuern. Der zumindest eine Prozessor kann konfiguriert werden, um das Lambda (λ) des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einer Erhöhung oder einer Verringerung des ersten Signals gegenüber dem zweiten Signal zu steuern.The second oxygen sensor may be referred to as an upstream oxygen sensor since it is located upstream of the particulate filter. The exhaust system may include a catalyst. The second oxygen sensor may be disposed between the catalyst and the particulate filter. The at least one processor may be configured to control the lambda (λ) of the internal combustion engine as a function of the detected increase or decrease in the oxygen content of the exhaust gas downstream of the particulate filter. The at least one processor may be configured to control the lambda (λ) of the internal combustion engine in response to a change in the first signal relative to the second signal. The at least one processor may be configured to control the lambda (λ) of the internal combustion engine in response to an increase or decrease in the first signal versus the second signal.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug vorgesehen, das eine Motorsteuereinheit, wie hierin beschrieben, einen Verbrennungsmotor und ein Abgassystem mit einem Partikelfilter umfasst, wobei ein erster Sauerstoffsensor im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters und ein zweiter Sauerstoffsensor im Abgassystem stromaufwärts des Partikelfilters zum Bestimmen eines Sauerstoffgehalts des Abgases vorgesehen ist. Der Partikelfilter kann Teil eines Nachbehandlungssystems zur Behandlung von aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgasen sein.According to another aspect of the present invention, there is provided a vehicle including an engine control unit as described herein, an internal combustion engine, and an exhaust system having a particulate filter, wherein a first oxygen sensor in the exhaust system downstream of the particulate filter and a second oxygen sensor in the exhaust system upstream of the particulate filter for determining an oxygen content of the exhaust gas is provided. The particulate filter may be part of an aftertreatment system for treating exhaust gases emitted from the internal combustion engine.
Der erste Sauerstoffsensor kann als nachgeschalteter Sauerstoffsensor bezeichnet werden, da er stromabwärts des Partikelfilters angeordnet ist. Der erste Sauerstoffsensor kann einen beheizten Abgas-Sauerstoffsensor (HEGO(Heated Exhaust Gas Oxygen)-Sensor) umfassen. Alternativ kann der erste Sauerstoffsensor auch einen beheizten Breitband-Abgas-Sauerstoffsensor (UHEGO(Universal Heating Exhaust Gas Oxygen)-Sensor) umfassen.The first oxygen sensor may be referred to as a downstream oxygen sensor since it is located downstream of the particulate filter. The first oxygen sensor may include a heated exhaust gas oxygen (HEGO) sensor. Alternatively, the first oxygen sensor may also include a heated broadband exhaust gas oxygen sensor (UHEGO (Universal Heating Exhaust Gas Oxygen) sensor).
Das Abgassystem kann einen Katalysator umfassen. Der Katalysator kann zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Partikelfilter angeordnet sein. Der zweite Sauerstoffsensor kann im Abgassystem zwischen dem Partikelfilter und dem Katalysator angeordnet sein. Der zweite Sauerstoffsensor kann einen beheizten Abgas-Sauerstoffsensor (HEGO(Heated Exhaust Gas Oxygen)-Sensor) umfassen.The exhaust system may include a catalyst. The catalyst may be disposed between the engine and the particulate filter. The second oxygen sensor may be disposed in the exhaust system between the particulate filter and the catalyst. The second oxygen sensor may include a heated exhaust gas oxygen sensor (HEGO).
Der erste Sauerstoffsensor kann in einer ersten Lambdasonde vorgesehen sein, die stromabwärts des Partikelfilters angeordnet ist. Die erste Lambdasonde kann konfiguriert sein, um ein erstes Lambdasignal in Abhängigkeit von einem gemessenen Sauerstoffgehalt des Abgases zu erzeugen.The first oxygen sensor may be provided in a first lambda probe located downstream of the particulate filter. The first lambda probe may be configured to generate a first lambda signal in response to a measured oxygen content of the exhaust gas.
Der Verbrennungsmotor kann ein Benzinmotor sein; und der Partikelfilter kann ein Benzinpartikelfilter (GPF) sein. Der Partikelfilter kann ein beschichteter Benzinpartikelfilter (coated gasoline particulate filter, cGPF) sein. Insbesondere kann eine Katalysatorbeschichtung auf den Partikelfilter aufgebracht werden. Die Katalysatorbeschichtung kann einen Dreiwegekatalysator (TWC) umfassen. Durch die Steuerung von Lambda in Abhängigkeit von einer Erhöhung oder einer Verringerung des Sauerstoffgehalts des Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters kann die Behandlung von NOx durch das Nachbehandlungssystem während der Regeneration des Partikelfilters aufrechterhalten werden.The internal combustion engine may be a gasoline engine; and the particulate filter may be a gasoline particulate filter (GPF). The particulate filter may be a coated gasoline particulate filter (cGPF). In particular, a catalyst coating can be applied to the particulate filter. The catalyst coating may comprise a three-way catalyst (TWC). By controlling lambda in response to an increase or decrease in the oxygen content of the exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter, the treatment of NOx by the after-treatment system can be maintained during the regeneration of the particulate filter.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors vorgesehen, um einen in einem Abgassystem angeordneten Partikelfilter zu regenerieren, wobei das Verfahren umfasst:
- Bestimmen eines Sauerstoffgehalts eines Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters;
- Bestimmen eines Sauerstoffgehalts des Abgases im Abgassystem stromaufwärts des Partikelfilters;
- Vergleichen des Sauerstoffgehalts des Abgases stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters, um eine Verringerung oder eine Erhöhung des Sauerstoffgehalts des Abgases stromabwärts des Partikelfilters zu identifizieren; und
- Steuern von Lambda (λ) des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einer Verringerung oder Erhöhung des Sauerstoffgehalts des Abgases stromabwärts des Partikelfilters.
- Determining an oxygen content of an exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter;
- Determining an oxygen content of the exhaust gas in the exhaust system upstream of the particulate filter;
- Comparing the oxygen content of the exhaust gas upstream and downstream of the particulate filter to identify a decrease or an increase in the oxygen content of the exhaust gas downstream of the particulate filter; and
- Controlling lambda (λ) of the internal combustion engine in response to a decrease or increase in the oxygen content of the exhaust gas downstream of the particulate filter.
Das Verfahren kann das Erhöhen von Lambda (λ) umfassen, wenn eine Verringerung des Sauerstoffgehalts des Abgases stromabwärts des Partikelfilters festgestellt wird.The method may include increasing lambda (λ) when a decrease in the oxygen content of the exhaust gas downstream of the particulate filter is detected.
Das Verfahren kann das Verringern von Lambda (λ) umfassen, wenn eine Erhöhung des Sauerstoffgehalts des Abgases stromabwärts des Partikelfilters festgestellt wird. The method may include decreasing lambda (λ) if an increase in the oxygen content of the exhaust gas downstream of the particulate filter is detected.
Das Verfahren kann das Steuern von Lambda (λ) des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der festgestellten Erhöhung oder Verringerung des Sauerstoffgehalts des Abgases stromabwärts des Partikelfilters umfassen. Das Verfahren kann das Steuern von Lambda (λ) des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einer Veränderung des ersten Signals gegenüber dem zweiten Signal umfassen. Das Verfahren kann das Steuern von Lambda (λ) des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von einer Erhöhung oder einer Verringerung des ersten Signals gegenüber dem zweiten Signal umfassen.The method may include controlling lambda (λ) of the internal combustion engine as a function of the detected increase or decrease in the oxygen content of the exhaust gas downstream of the particulate filter. The method may include controlling lambda (λ) of the internal combustion engine in response to a change in the first signal relative to the second signal. The method may include controlling lambda (λ) of the internal combustion engine in response to an increase or decrease in the first signal versus the second signal.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Motorsteuereinheit zum Steuern eines Verbrennungsmotors vorgesehen, um einen in einem Abgassystem angeordneten Partikelfilter zu regenerieren, wobei die Motorsteuereinheit umfasst: zumindest einen Prozessor, der konfiguriert ist, um ein erstes Signal von einem ersten Sauerstoffsensor zum Bestimmen eines Sauerstoffgehalts eines Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters zu empfangen und um ein zweites Signal von einem zweiten Sauerstoffsensor zu empfangen, der im Abgassystem stromaufwärts des Partikelfilters angeordnet ist, wobei der zumindest eine Prozessor konfiguriert ist, um das erste und zweite Signal zu vergleichen, um eine Erhöhung oder eine Verringerung des Sauerstoffgehalts des Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters zu erfassen; und eine Speichervorrichtung mit darin gespeicherten Befehlen, die mit dem zumindest einen Prozessor gekoppelt sind; wobei der zumindest eine Prozessor konfiguriert ist, um das Lambda des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von dem ersten Signal zu steuern.According to another aspect of the present invention, there is provided an engine control unit for controlling an internal combustion engine to regenerate an exhaust particulate filter, the engine control unit comprising: at least one processor configured to generate a first signal from a first oxygen sensor to determine a first oxygen sensor Receive oxygen content of an exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter and to receive a second signal from a second oxygen sensor disposed in the exhaust system upstream of the particulate filter, wherein the at least one processor is configured to compare the first and second signal to a Increase or decrease the oxygen content of the exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter; and a memory device having instructions stored therein coupled to the at least one processor; wherein the at least one processor is configured to control the lambda of the internal combustion engine in response to the first signal.
Der zumindest eine Prozessor kann konfiguriert sein, um Lambda zu erhöhen, wenn das erste Signal eine Verringerung des Sauerstoffgehalts des Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters anzeigt.The at least one processor may be configured to increase lambda when the first signal indicates a decrease in the oxygen content of the exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter.
Der zumindest eine Prozessor kann konfiguriert werden, um Lambda zu erhöhen, wenn das erste Signal anzeigt, dass der Sauerstoffgehalt des Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters kleiner oder gleich einem vordefinierten Sauerstoffgehaltsschwellenwert ist.The at least one processor may be configured to increase lambda when the first signal indicates that the oxygen content of the exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter is less than or equal to a predefined oxygen content threshold.
Der zumindest eine Prozessor kann konfiguriert sein, um Lambda zu verringern, wenn das empfangene erste Signal eine Erhöhung des Sauerstoffgehalts des Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters anzeigt.The at least one processor may be configured to decrease lambda when the received first signal indicates an increase in the oxygen content of the exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug vorgesehen, das eine Motorsteuereinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen Verbrennungsmotor und ein Abgassystem mit einem Partikelfilter umfasst; wobei ein erster Sauerstoffsensor im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters zum Bestimmen eines Sauerstoffgehalts des Abgases vorgesehen ist. Der erste Sauerstoffsensor kann einen beheizten Abgas-Sauerstoffsensor umfassen. Das Abgassystem kann einen Katalysator umfassen, der zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Partikelfilter angeordnet ist. Der zweite Sauerstoffsensor kann im Abgassystem zwischen dem Partikelfilter und dem Katalysator angeordnet sein. Der Verbrennungsmotor kann ein Benzinmotor sein und der Partikelfilter kann ein Benzinpartikelfilter sein. Der Partikelfilter kann ein beschichteter Benzinpartikelfilter sein.According to another aspect of the present invention, there is provided a vehicle including an engine control unit according to an aspect of the present invention, an internal combustion engine and an exhaust system including a particulate filter; wherein a first oxygen sensor is provided in the exhaust system downstream of the particulate filter for determining an oxygen content of the exhaust gas. The first oxygen sensor may include a heated exhaust gas oxygen sensor. The exhaust system may include a catalyst disposed between the engine and the particulate filter. The second oxygen sensor may be disposed in the exhaust system between the particulate filter and the catalyst. The internal combustion engine may be a gasoline engine and the particulate filter may be a gasoline particulate filter. The particulate filter may be a coated gasoline particulate filter.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors vorgesehen, um einen in einem Abgassystem angeordneten Partikelfilter zu regenerieren, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen eines Sauerstoffgehalts eines Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters; Bestimmen eines Sauerstoffgehalts des Abgases im Abgassystem stromaufwärts des Partikelfilters; Vergleichen des Sauerstoffgehalts des Abgases stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters, um eine Verringerung oder eine Erhöhung des Sauerstoffgehalts des Abgases stromabwärts des Partikelfilters zu identifizieren; und Steuern von Lambda des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit vom bestimmten Sauerstoffgehalt eines Abgases im Abgassystem stromabwärts des Partikelfilters. Das Verfahren kann das Erhöhen von Lambda umfassen, wenn sich der bestimmte Sauerstoffgehalt des Abgases stromabwärts des Partikelfilters verringert. Das Verfahren kann das Verringern von Lambda umfassen, wenn sich der bestimmte Sauerstoffgehalt des Abgases stromabwärts des Partikelfilters erhöht.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling an internal combustion engine to regenerate a particulate filter disposed in an exhaust system, the method comprising: determining an oxygen content of an exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter; Determining an oxygen content of the exhaust gas in the exhaust system upstream of the particulate filter; Comparing the oxygen content of the exhaust gas upstream and downstream of the particulate filter to identify a decrease or an increase in the oxygen content of the exhaust gas downstream of the particulate filter; and controlling Lambda of the internal combustion engine as a function of the determined oxygen content of an exhaust gas in the exhaust system downstream of the particulate filter. The method may include increasing lambda as the determined oxygen content of the exhaust gas downstream of the particulate filter decreases. The method may include decreasing lambda as the determined oxygen content of the exhaust gas downstream of the particulate filter increases.
Jede hierin beschriebene Steuereinheit oder Steuerung kann in geeigneter Weise eine Rechenvorrichtung mit einem oder mehreren elektronischen Prozessoren umfassen. Das System kann eine einzelne Steuereinheit oder eine elektronische Steuerung umfassen, oder alternativ können verschiedene Funktionen der Steuerung in verschiedenen Steuereinheiten oder Steuerungen ausgeführt oder in diesen enthalten sein. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „Steuerung“ oder „Steuereinheit“ sowohl eine einzelne Steuereinheit oder Steuerung als auch eine Vielzahl von Steuereinheiten oder Steuerungen, die zusammen betrieben werden, um eine bestimmte Steuerungsfunktionalität bereitzustellen. Um eine Steuerung oder Steuereinheit zu konfigurieren, kann ein geeigneter Satz von Befehlen bereitgestellt werden, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuereinheit oder die Rechenvorrichtung veranlassen, die hierin beschriebenen Steuerungstechniken zu implementieren. Der Befehlssatz kann geeignet in den einen oder die mehreren elektronischen Prozessoren eingebettet sein. Alternativ kann der Befehlssatz auch als Software bereitgestellt werden, die in einem oder mehreren Speichern gespeichert ist, die der Steuerung zugeordnet sind, um auf der Rechenvorrichtung ausgeführt zu werden. Die Steuereinheit oder Steuerung kann in einer Software implementiert werden, die auf einem oder mehreren Prozessoren läuft. Eine oder mehrere andere Steuereinheiten oder Steuerungen können in einer Software implementiert sein, die auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird, optional auf demselben einen oder denselben mehreren Prozessoren wie die erste Steuerung. Es können auch andere geeignete Anordnungen verwendet werden.Any controller or controller described herein may suitably include a computing device having one or more electronic processors. The system may include a single controller or an electronic controller, or alternatively, various functions of the controller may be implemented in or included in various controllers or controllers. As used herein, the term "controller" or "controller" includes both a single controller or controller and a plurality of controllers or controllers that are operated together to provide a particular controller functionality. To configure a controller or control unit, an appropriate set of instructions may be provided which, when executed, the Control unit or the computing device to implement the control techniques described herein. The instruction set may be suitably embedded in the one or more electronic processors. Alternatively, the instruction set may also be provided as software stored in one or more memories associated with the controller for execution on the computing device. The controller or controller may be implemented in software running on one or more processors. One or more other controllers or controllers may be implemented in software executing on one or more processors, optionally on the same one or more processors as the first controller. Other suitable arrangements may be used.
Im Rahmen dieser Anmeldung ist ausdrücklich vorgesehen, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorstehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den folgenden Zeichnungen dargelegt sind, und insbesondere die einzelnen Merkmale davon, unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination eingesetzt werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer Ausführungsform können in beliebiger Weise und/oder Kombination kombiniert werden, es sei denn, diese Merkmale sind nicht kompatibel. Der Anmelder behält sich das Recht vor, einen ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern oder einen neuen Anspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, einen ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern, dass dieser von einem anderen Anspruch abhängig wird und/oder ein Merkmal eine anderen Anspruchs aufzunehmen, obwohl es ursprünglich nicht auf diese Weise beansprucht wurde.It is expressly intended in the context of this application that the various aspects, embodiments, examples and alternatives set forth in the preceding paragraphs, in the claims and / or in the following description and the following drawings, and in particular the individual features thereof, independently can be used from each other or in any combination. That is, all embodiments and / or features of an embodiment may be combined in any manner and / or combination, unless these features are incompatible. The Applicant reserves the right to change a claim originally filed or to file a new claim, including the right to change an original claim, to become dependent on another claim and / or to include one feature in another claim, although it was not originally claimed that way.
Figurenlistelist of figures
Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun rein exemplarisch mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Motorsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; -
2 eine schematische Darstellung des Abgassystems des in1 dargestellten Fahrzeugs ist; und -
3 eine Reihe von Diagrammen ist, die den Betrieb der Motorsteuereinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
-
1 shows a schematic representation of a vehicle with a motor control unit according to an embodiment of the present invention; -
2 a schematic representation of the exhaust system of in1 shown vehicle is; and -
3 Figure 5 is a series of diagrams illustrating the operation of the engine control unit according to one aspect of the present invention.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Ein Fahrzeug
Der Verbrennungsmotor
Das Fahrzeug
Wie vorstehend beschrieben, ist der Verbrennungsmotor
Unter Bezugnahme auf
Die Motorsteuereinheit
Während des Betriebs des Verbrennungsmotors
Während des Betriebs des Verbrennungsmotors
Im normalen (stöchiometrischen) Betrieb des Verbrennungsmotors
Die Funktionsweise der Motorsteuereinheit
Die Motorsteuereinheit
Zumindest in bestimmten Ausführungsformen kann die Motorsteuereinheit
Es wird darauf hingewiesen, dass an der hierin beschriebenen Motorsteuereinheit
Die Motorsteuereinheit
Die Motorsteuereinheit
Die vorliegende Erfindung wurde insbesondere mit Bezug auf einen Benzin-Leichtmotor
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