CZ2023187A3 - A method to set a vehicle engine mode for the particulate filter regeneration - Google Patents
A method to set a vehicle engine mode for the particulate filter regeneration Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2023187A3 CZ2023187A3 CZ2023-187A CZ2023187A CZ2023187A3 CZ 2023187 A3 CZ2023187 A3 CZ 2023187A3 CZ 2023187 A CZ2023187 A CZ 2023187A CZ 2023187 A3 CZ2023187 A3 CZ 2023187A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- engine
- particulate filter
- ignition advance
- mass
- value
- Prior art date
Links
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012041 precatalyst Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
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
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
-
- 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
- F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/029—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
-
- 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
- F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/0245—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by increasing temperature of the exhaust gas leaving the engine
-
- 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
- F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/025—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by changing the composition of the exhaust gas, e.g. for exothermic reaction on 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
- F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
- F02D41/08—Introducing corrections for particular operating conditions for idling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Způsob nastavení režimu motoru vozidla pro regeneraci filtru pevných částic probíhající v režimu volnoběhu zahrnuje krok nastavení předstihu zážehu, přičemž v tomto kroku se předstih zážehu opozdí tak, že zážeh proběhne v momentě, kdy je píst v poloze za horní úvratí, a krok nastavení doby vstřikování paliva, přičemž v tomto kroku se současně s krokem nastavení předstihu zážehu zkrátí doba vstřikování paliva do nasávaného vzduchu ve spalovacím prostoru alespoň jednoho válce tak, že se zvýší hodnota směšovacího poměru λ z hodnoty 1 alespoň o 5 %. Směšovací poměr λ vyjadřuje poměr hmotnosti nasávaného vzduchu ku hmotnosti vzduchu, která odpovídá stechiometrickému poměru hmotnosti vzduchu ku hmotnosti paliva.A method of adjusting the engine mode of a diesel particulate filter regeneration vehicle running in the idle mode includes the step of adjusting the ignition advance, in which step the ignition advance is delayed so that the ignition occurs when the piston is in the position beyond the top dead center, and the step of adjusting the injection time of fuel, while in this step, simultaneously with the ignition advance setting step, the time of fuel injection into the intake air in the combustion space of at least one cylinder is shortened so that the value of the mixing ratio λ is increased from the value of 1 by at least 5%. The mixing ratio λ expresses the ratio of the mass of the intake air to the mass of the air, which corresponds to the stoichiometric ratio of the mass of the air to the mass of the fuel.
Description
Způsob pro nastavení režimu motoru vozidla pro regeneraci filtru pevných částicMethod for setting a vehicle engine mode for particulate filter regeneration
Oblast technikyField of technology
Vynález se týká oblasti provozu motoru osobních automobilů, přičemž konkrétně se zaměřuje na nastavení motoru vozidla s vícebodovým vstřikováním pro regeneraci filtru pevných částic probíhající v režimu volnoběhu.The invention relates to the field of passenger car engine operation, and specifically focuses on setting up a multi-point injection vehicle engine for idling particulate filter regeneration.
Dosavadní stav technikyCurrent state of the art
V současném stavu techniky jsou známy způsoby pro regeneraci pod-podlahových filtrů pevných částic v osobních automobilech. Například dokument US 20180334977 A1 zveřejňuje metodu a systém pro regeneraci filtru sazí pro vozidla se spalovacími motory, kdy tento systém zahrnuje katalyzátor a podpodlahový filtr sazí. U této metody je pomocí senzoru kontrolováno zatížení filtru, podle kterého se upravuje chod motoru.In the current state of the art, methods are known for regenerating under-floor particulate filters in passenger cars. For example, document US 20180334977 A1 discloses a method and system for regenerating a soot filter for vehicles with internal combustion engines, wherein the system includes a catalytic converter and an underfloor soot filter. In this method, the load on the filter is checked using a sensor, according to which the engine operation is adjusted.
Dále pak například dokument US 20190032585 A1 zveřejňuje metodu a systém pro regeneraci filtru sazí. Válce motoru zde pracují střídavě na chudou a bohatou palivovou směs s tím, že v blízkosti filtru sazí se setkává nespálené palivo z válců pracujících na bohatou palivovou směs se zbytkovým kyslíkem z válců pracujících na chudou palivovou směs, přičemž jejich reakce je exotermního charakteru, čímž se zahřívá filtr sazí. V soustavě je tedy nutné využít pumpy pro vstup sekundárního vzduchu do soustavy.Furthermore, for example, document US 20190032585 A1 discloses a method and system for regeneration of a carbon black filter. Here, the engine cylinders work alternately on a lean and rich fuel mixture, with the fact that near the soot filter unburned fuel from the cylinders working on a rich fuel mixture meets with residual oxygen from the cylinders working on a lean fuel mixture, while their reaction is exothermic in nature, resulting in heats the soot filter. In the system, it is therefore necessary to use pumps for the entry of secondary air into the system.
Podpodlahový filtr sazí lze s výhodou použít u vozidel, která mají v motorovém prostoru nedostatek místa pro bezpečné umístění filtru sazí hned u motoru. Tyto podpodlahové filtry jsou umístěny podstatně dále od motoru, čímž vzniká problém s dostatečným ohřátím filtru nutným pro funkční regeneraci filtru v nízkém zatížení, respektive ve volnoběhu motoru. Proto se pro zajištění dostatečného zahřátí filtru používají různé podpůrné systémy zahrnující například předřadný katalyzátor a přívod sekundárního vzduchu. Tyto pod-podlahové systémy jsou značně komplikované, což značně zvyšuje výrobní náklady.The underfloor soot filter can be advantageously used in vehicles that have a lack of space in the engine compartment for the safe placement of the soot filter right next to the engine. These underfloor filters are located significantly further from the engine, which creates a problem with sufficient heating of the filter necessary for functional regeneration of the filter at low load, i.e. when the engine is idling. Therefore, various support systems including, for example, an upstream catalyst and a secondary air supply are used to ensure sufficient heating of the filter. These under-floor systems are quite complicated, which greatly increases production costs.
Z hlediska snížení výrobních nákladů by bylo proto vhodné přijít se způsobem provozu motoru vozidla pro regeneraci filtru pevných částic, který by nevyžadoval složitou konstrukci výfukového systému nebo zásadní zásah do konstrukce motoru a který by zajišťoval dostatečnou regeneraci filtru pevných částic v požadované kvalitě, při volnoběhu i při nízkém zatížení motoru.From the point of view of reducing production costs, it would therefore be advisable to come up with a method of operating the vehicle engine for the regeneration of the particulate filter, which would not require a complex design of the exhaust system or a fundamental intervention in the engine structure, and which would ensure sufficient regeneration of the particulate filter in the required quality, both at idle and at low engine load.
Dokument EP 3655633 A1 popisuje obecně možnost využití opoždění předstihu zážehu a upravení směšovacího poměru k regeneraci filtru pevných částic. Tento dokument však nepopisuje konkrétní parametry, kdy toto opoždění využít či jak velké opoždění je vhodné. Bylo by proto vhodné přijít s řešením, které by poskytlo konkrétnější hodnoty parametrů využitelné pro regeneraci filtru pevných částic.The document EP 3655633 A1 describes in general the possibility of using the ignition advance delay and adjusting the mixing ratio to regenerate the particulate filter. However, this document does not describe the specific parameters of when to use this delay or how much delay is appropriate. It would therefore be advisable to come up with a solution that would provide more specific parameter values usable for particulate filter regeneration.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Předložené řešení nového způsobu pro nastavení režimu motoru vozidla pro regeneraci filtru pevných částic bylo navrženo s cílem snížit výrobní náklady eliminací složitého podpůrného systému.The presented solution of a new method for setting the vehicle engine mode for particulate filter regeneration was designed to reduce manufacturing costs by eliminating a complex support system.
Nedostatky řešení známých ze stavu techniky eliminuje navrhovaný způsob pro nastavení režimu motoru vozidla pro regeneraci filtru pevných částic probíhající v režimu volnoběhu. Tento způsob zahrnuje:The shortcomings of the solutions known from the state of the art are eliminated by the proposed method for setting the vehicle engine mode for the regeneration of the particulate filter taking place in idling mode. This method includes:
- 1 CZ 2023 - 187 A3 • Krok nastavení předstihu zážehu, přičemž v tomto kroku se předstih zážehu opozdí tak, že zážeh proběhne v momentě, kdy je píst v poloze za horní úvratí.- 1 CZ 2023 - 187 A3 • The ignition advance adjustment step, in which the ignition advance is delayed so that the ignition takes place at the moment when the piston is in the position beyond the top dead center.
• Krok nastavení doby vstřikování paliva, přičemž v tomto kroku se současně s krokem nastavení předstihu zážehu zkrátí doba vstřikování paliva do nasávaného vzduchu ve spalovacím prostoru alespoň jednoho válce tak, že se zvýší hodnota směšovacího poměru λ z hodnoty 1 alespoň o 5 %.• The step of setting the fuel injection time, and in this step, simultaneously with the step of setting the ignition advance, the time of fuel injection into the intake air in the combustion chamber of at least one cylinder is shortened by increasing the value of the mixing ratio λ from the value of 1 by at least 5%.
Kde směšovací poměr λ vyjadřuje poměr hmotnosti nasávaného vzduchu ku hmotnosti vzduchu, která odpovídá stechiometrickému poměru hmotnosti vzduchu ku hmotnosti paliva.Where the mixing ratio λ expresses the ratio of the mass of the intake air to the mass of the air, which corresponds to the stoichiometric ratio of the mass of the air to the mass of the fuel.
Těmito úpravami se zvýší teplota výfukových plynů natolik, že je umožněna regenerace filtru pevných částic při použití zjednodušeného systému výfukového potrubí, zahrnujícího pouze katalyzátor a filtr pevných částic. Výhodně je tento způsob pro nastavení režimu motoru pro regeneraci filtru pevných částic implementován pro motory s vícebodovým vstřikováním v režimu volnoběhu a při nízkém zatížení motoru.These modifications increase the temperature of the exhaust gases enough to allow regeneration of the particulate filter using a simplified exhaust manifold system comprising only the catalytic converter and particulate filter. Preferably, this method for setting the engine mode for regeneration of the particulate filter is implemented for engines with multi-point injection in idle mode and at low engine load.
Motor s vícebodovým vstřikováním výhodně zahrnuje alespoň jeden válec s pístem pohybujícím se uvnitř válce a spalovacím prostorem mezi pohybujícím se pístem a svíčkou zapalování. Dále každý válec výhodně zahrnuje z horní strany sací ventil, výfukový ventil a svíčku zapalování, přičemž svíčka zapalování je umístěna v hlavě válců, nejčastěji uprostřed mezi sacím ventilem a výfukovým ventilem s tím, že tyto ventily jsou umístěny nejčastěji každý na opačné straně spalovacího prostoru. Motor je výhodně ovládán řídicím programem motoru v řídicí jednotce motoru. Za motorem je výhodně umístěno výfukové potrubí zahrnující za sebou řazený katalyzátor a filtr pevných částic. Výfukové potrubí je výhodně umístěno v pod-podlahovém prostoru motorového vozidla. Kvůli tomuto zjednodušení systému výfukového potrubí, kdy ve výfukovém potrubí není zahrnut předřadný katalyzátor u filtru pevných částic a podpůrný systém pro sekundární přívod vzduchu, jsou výrazně sníženy výrobní náklady a dochází k eliminaci složitého hardwaru pod-podlahového systému.A multi-point injection engine preferably includes at least one cylinder with a piston moving within the cylinder and a combustion space between the moving piston and the spark plug. Furthermore, each cylinder advantageously includes an intake valve, an exhaust valve and a spark plug from the top, with the spark plug being located in the cylinder head, most often in the middle between the intake valve and the exhaust valve, with these valves being located most often each on the opposite side of the combustion chamber. The engine is preferably controlled by the engine control program in the engine control unit. An exhaust pipe is preferably located behind the engine, including a sequentially arranged catalyst and a solid particle filter. The exhaust pipe is preferably located in the under-floor area of the motor vehicle. Due to this simplification of the exhaust manifold system, where the pre-catalyst of the particulate filter and the support system for the secondary air intake are not included in the exhaust manifold, the manufacturing costs are significantly reduced and the complex hardware of the under-floor system is eliminated.
Předstih zážehu je okamžik, kdy dochází k přeskoku elektrické jiskry na zapalovací svíčce s následným zažehnutím směsi benzínu a vzduchu obvykle před dosažením horní úvrati pístu, a tedy před dosažením polohy, kdy je píst nejblíže k hlavě válce, v zážehovém spalovacím motoru. Při opoždění předstihu zážehu dochází k zážehu palivové směsi výhodně když se píst nachází za horní úvratí, ve směru otáčení klikové hřídele. Výhodně je při způsob pro nastavení režimu motoru vozidla pro regeneraci filtru pevných částic předstih zážehu opožděn. Toho je dosaženo prostřednictvím datové změny v řídicím programu motoru, v řídicí jednotce motoru.Ignition advance is the moment when the electric spark jumps on the spark plug, resulting in the ignition of the gasoline-air mixture, usually before reaching the top dead center of the piston, and thus before reaching the position where the piston is closest to the cylinder head, in a gasoline internal combustion engine. When the ignition advance is delayed, the ignition of the fuel mixture takes place preferably when the piston is located behind the top dead center, in the direction of rotation of the crankshaft. Advantageously, in the method for setting the vehicle engine mode for regenerating the particulate filter, the ignition advance is delayed. This is achieved through a data change in the engine control program, in the engine control unit.
Následkem opoždění předstihu zážehu výhodně proudí do výfuku po otevření výfukového ventilu výfukové plyny s významně zvýšenou teplotou. Takto ohřáté výfukové plyny lze výhodně použít pro ohřev filtru pevných částic na teplotu dostatečnou pro vypalování sazí ve filtru.As a result of the ignition advance delay, exhaust gases with a significantly increased temperature advantageously flow into the exhaust after opening the exhaust valve. Exhaust gases heated in this way can advantageously be used to heat the particulate filter to a temperature sufficient to burn the soot in the filter.
Míra opoždění předstihu zážehu je výhodně alespoň dvojnásobná oproti obvyklé míře opoždění předstihu zážehu používané v průběhu doby po studeném startu motoru na ohřev katalyzátoru, kdy je v katalyzátoru dosažena potřebná teplota pro katalyzování chemických reakcí ve spalinách. Jedná se o exotermní katalytické reakce produkující určité menší množství tepla v porovnání s extrémním opožděním předstihu zážehu. Výhodně závisí opoždění předstihu zážehu na otáčkách motoru, kde při vyšších volnoběžných otáčkách je třeba menšího opoždění předstihu zážehu. Opoždění předstihu zážehu způsobí snížení efektivní účinnosti motoru, s následkem poklesu výkonu motoru. Pro zachování konstantního výkonu motoru při regeneraci filtru pevných částic ve volnoběžných otáčkách i v nízkém zatížení motoru, a tedy při snížené účinnosti motoru, se výhodně otevře škrticí klapka motoru více než za provozu bez opoždění předstihu zážehu, čímž se zvýší průtok pracovní látky motorem. Otevírání škrticí klapky motoru je výhodně regulováno programem v řídicí jednotce motoru.The amount of advance ignition delay is preferably at least twice the usual amount of advance ignition delay used during the time after a cold start of the engine to heat the catalyst, when the necessary temperature for catalyzing chemical reactions in the exhaust gases is reached in the catalyst. These are exothermic catalytic reactions producing a certain smaller amount of heat compared to the extreme delay of the ignition advance. Advantageously, the ignition advance delay depends on the engine speed, where at higher idling speeds, a smaller ignition advance delay is needed. Delaying the ignition advance will cause a reduction in the effective efficiency of the engine, resulting in a drop in engine power. In order to maintain constant engine performance during regeneration of the particulate filter at idling speed and at low engine load, and therefore with reduced engine efficiency, the engine throttle is advantageously opened more than during operation without delaying the ignition advance, thereby increasing the flow of the working substance through the engine. The opening of the engine throttle is advantageously regulated by a program in the engine control unit.
- 2 CZ 2023 - 187 A3- 2 CZ 2023 - 187 A3
Zkrácením doby vstřikování paliva do nasávaného vzduchu se výhodně ochudí palivová směs. Ochuzení směsi je výhodně dosaženo datovou změnou v řídicím programu motoru s vícebodovým vstřikováním v řídicí jednotce tohoto motoru. Doba vstřikování paliva do nasávaného vzduchu se výhodně zkrátí v alespoň jednom spalovacím prostoru tak, že se zvýší hodnota směšovacího poměru λ z hodnoty 1 o více než 5 %. Směšovací poměr λ vyjadřuje směšovací poměr hmotnosti vzduchu ve směsi k hmotnosti paliva a teoretickému množství vzduchu, kde hodnota 1 vyjadřuje tzv. stechiometrický poměr, kde ke spálení 1 kg paliva je potřeba přibližně 14,8 kg vzduchu, dle chemického složení paliva. Zkrácením doby vstřikování je výhodně dosaženo vyššího obsahu kyslíku ve spalinách z motoru, které vznikají po spálení mírně chudé palivové směsi ve spalovacím prostoru motoru. Díky přítomnosti kyslíku dochází za dostatečné teploty ve filtru pevných částic k hoření sazí, a tedy k regeneraci tohoto filtru.By shortening the time of fuel injection into the intake air, the fuel mixture is advantageously lean. Depletion of the mixture is advantageously achieved by a data change in the control program of a multi-point injection engine in the control unit of this engine. The time of fuel injection into the intake air is advantageously shortened in at least one combustion space by increasing the value of the mixing ratio λ from the value of 1 by more than 5%. The mixing ratio λ expresses the mixing ratio of the mass of air in the mixture to the mass of fuel and the theoretical amount of air, where a value of 1 expresses the so-called stoichiometric ratio, where approximately 14.8 kg of air is needed to burn 1 kg of fuel, according to the chemical composition of the fuel. By shortening the injection time, a higher oxygen content is advantageously achieved in the exhaust gases from the engine, which are created after burning a slightly lean fuel mixture in the combustion chamber of the engine. Thanks to the presence of oxygen, at sufficient temperature in the particulate filter, soot burns and thus the filter regenerates.
Doba mezi spálením palivové směsi ve válci a otevřením výfukového ventilu válce motoru se výhodně zkrátí, úměrně podle míry opoždění předstihu zážehu. Zkrácením této doby se energie horkých spalin ve válci nestihne přenést na píst ke konání mechanické práce motoru nebo odvést do chlazení motoru, a výhodně se významně zvýší teplota výfukových plynů na výstupu z motoru. Zvýšení teploty výfukových plynů je výhodně alespoň dvojnásobné oproti standardnímu opoždění předstihu zážehu. Navíc dalšího zvýšení teploty výfukových plynů, v menší míře, je výhodně dosaženo díky exotermní reakce v katalyzátoru. Toho je pak výhodně využito na zvýšení teploty jednotlivých dílů ve výfukovém potrubí. Mezi jednotlivé díly výfukového potrubí patří výhodně katalyzátor a filtr pevných částic. Díky vysoké teplotě filtru pevných částic a obsahu kyslíku ze spalin motoru dochází ve filtru pevných částic k hoření sazí, čímž dochází k regeneraci filtru pevných částic.The time between the combustion of the fuel mixture in the cylinder and the opening of the exhaust valve of the engine cylinder is advantageously shortened, in proportion to the degree of delay of the ignition advance. By shortening this time, the energy of the hot exhaust gases in the cylinder does not have time to be transferred to the piston to perform the mechanical work of the engine or to be diverted to the cooling of the engine, and advantageously the temperature of the exhaust gases at the exit from the engine is significantly increased. The increase in exhaust gas temperature is preferably at least double the standard ignition advance delay. In addition, a further increase in the temperature of the exhaust gas, to a lesser extent, is advantageously achieved due to the exothermic reaction in the catalyst. This is then advantageously used to increase the temperature of individual parts in the exhaust pipe. The individual parts of the exhaust pipe preferably include a catalyst and a particulate filter. Due to the high temperature of the particulate filter and the oxygen content of the engine exhaust, soot burns in the particulate filter, which regenerates the particulate filter.
Předstih zážehu se výhodně opozdí maximálně na takovou hodnotu, při které ještě nedochází k vynechávání zážehu ve spalovacím prostoru. Při extrémním opoždění předstihu zážehu za daných otáček výhodně nesmí docházet k vynechávání zážehu, a tedy k vynechávání spalování palivové směsi ve spalovacím prostoru motoru. Vynechání zážehu je výhodně ověřováno pomocí indikace tlaku ve válci a pomocí analýzy emisí nespálených uhlovodíků.The ignition advance is advantageously delayed to a maximum value at which there is still no misfire in the combustion chamber. In the case of an extreme delay in the advance of the ignition at the given revolutions, there should preferably be no misfire, and thus no combustion of the fuel mixture in the combustion chamber of the engine. Misfire is preferably verified by cylinder pressure indication and unburned hydrocarbon emissions analysis.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde na:The essence of the invention is further clarified by examples of its implementation, which are described using the attached drawings, where on:
obr. 1 jsou schematicky znázorněny jednotlivé kroky vedoucí k regeneraci filtru pevných částic, v provedení zjednodušeného algoritmu nastavení bez zpětné vazby;Fig. 1 shows schematically the individual steps leading to the regeneration of the particulate filter, in the implementation of a simplified adjustment algorithm without feedback;
obr. 2 jsou schematicky znázorněny jednotlivé kroky vedoucí k regeneraci filtru pevných částic, v provedení rozšířeného algoritmu nastavení pomocí zpětné vazby na teplotu ve filtru pevných částic.Fig. 2 shows schematically the individual steps leading to the regeneration of the solid particle filter, in the embodiment of the extended adjustment algorithm using feedback on the temperature in the solid particle filter.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention
Vynález bude dále objasněn na příkladech uskutečnění s odkazem na příslušné výkresy.The invention will be further explained by examples of implementation with reference to the respective drawings.
Předmětem vynálezu je způsob pro nastavení režimu motoru vozidla pro regeneraci filtru pevných částic probíhající v režimu volnoběhu, kde je předstih zážehu opožděn tak, že zážeh proběhne v momentě, kdy je píst v poloze za horní úvratí. Současně se zkrátí doba vstřikování paliva do nasávaného vzduchu ve spalovacím prostoru alespoň jednoho válce tak, že se zvýší hodnota směšovacího poměru λ z hodnoty 1 alespoň o 5 %.The subject of the invention is a method for setting the vehicle engine mode for regeneration of the solid particle filter taking place in the idling mode, where the ignition advance is delayed so that the ignition takes place at the moment when the piston is in the position beyond the top dead center. At the same time, the time of fuel injection into the intake air in the combustion chamber of at least one cylinder is shortened by increasing the value of the mixing ratio λ from the value of 1 by at least 5%.
- 3 CZ 2023 - 187 A3- 3 CZ 2023 - 187 A3
V prvním příkladném provedení zahrnuje motor s vícebodovým vstřikováním čtyři válce, kde v každém válci je píst a spalovací prostor. V jiném provedení může motor zahrnovat menší počet až na jeden válec. Rovněž může motor v jiném provedení zahrnovat více než 4 válce. Dále každý válec zahrnuje sací ventil, výfukový ventil a svíčku zapalování, umístěnou v hlavě válců. Motor pak je ovládán řídicím programem v řídicí jednotce motoru. Za motorem je umístěno výfukové potrubí zahrnující za sebou řazený katalyzátor hned u motoru vozidla a filtr pevných částic pod podlahou vozidla. V tomto příkladném provedení je výfukové potrubí vhodně umístěno v pod-podlahovém prostoru motorového vozidla. V jiném provedení může být výfukové potrubí umístěno v bezprostřední blízkosti za motorem pod kapotou.In the first exemplary embodiment, the multi-point injection engine includes four cylinders, each cylinder having a piston and a combustion chamber. In another embodiment, the engine may include as few as one cylinder. Also, in another embodiment, the engine may include more than 4 cylinders. Furthermore, each cylinder includes an intake valve, an exhaust valve and a spark plug located in the cylinder head. The engine is then controlled by the control program in the engine control unit. Behind the engine is an exhaust manifold including a sequential catalytic converter next to the vehicle's engine and a particulate filter under the vehicle's floor. In this exemplary embodiment, the exhaust pipe is conveniently located in the under-floor space of the motor vehicle. In another embodiment, the exhaust pipe can be located in the immediate vicinity behind the engine under the hood.
V řídicím programu motoru s vícebodovým vstřikováním, v řídicí jednotce tohoto motoru se provede datová změna umožňující extrémní opoždění předstihu zážehu, čímž se iniciuje krok instrukce z řídicí jednotky, znázorněný v obr. 1 a obr. 2. Touto změnou dojde k přeskoku elektrické jiskry na zapalovací svíčce ve spalovacím prostoru ve chvíli, kdy je píst vzhledem k natočení klikové hřídele v poloze za horní úvratí. Předstih zážehu se v tomto provedení opozdí dvojnásobně oproti obvyklé míře opoždění předstihu zážehu používané během doby po studeném startu motoru, v průběhu ohřevu katalyzátoru na provozní teplotu pro katalytickou reakci. Jedná se o exotermní katalytické reakce produkující určité menší množství tepla v porovnání s extrémním opožděním předstihu zážehu.In the control program of a multi-point injection engine, a data change is made in that engine's control unit to allow extreme ignition advance delay, which initiates the instruction step from the control unit shown in Fig. 1 and Fig. 2. This change causes the electrical spark to jump to spark plugs in the combustion chamber at the moment when the piston is in the position beyond the top dead center due to the rotation of the crankshaft. In this embodiment, the ignition advance is delayed by twice as much as the usual amount of ignition advance delay used during the time after the cold start of the engine, during the heating of the catalyst to the operating temperature for the catalytic reaction. These are exothermic catalytic reactions producing a certain lesser amount of heat compared to the extreme delay of the ignition advance.
Dále se v řídicím programu motoru s vícebodovým vstřikováním, v řídicí jednotce tohoto motoru provede datová změna umožňující zkrácení doby vstřikování paliva do nasávaného vzduchu ve spalovacím prostoru válce tak, že se zvýší hodnota směšovacího poměru λ z hodnoty 1 alespoň o 5 %. Zkrácením doby vstřikování paliva do nasávaného vzduchu se ochudí palivová směs, a tím se dosáhne mírně vyššího obsahu kyslíku ve spalinách z motoru, které proudí do výfukového potrubí. Díky přítomnosti kyslíku dochází v dostatečně nahřátém filtru pevných částic k hoření sazí, a tedy k regeneraci tohoto filtru. Krok ochuzení palivové směsi je znázorněn v obr. 1 a probíhá současně s krokem opoždění předstihu zážehu, po kterých následuje krok otevření výfukového ventilu a vypuštění horkých spalin z motoru do výfukového potrubí.Furthermore, in the control program of the engine with multi-point injection, in the control unit of this engine, a data change is made that enables the time of fuel injection into the intake air in the combustion chamber of the cylinder to be shortened by increasing the value of the mixing ratio λ from the value of 1 by at least 5%. By shortening the time of fuel injection into the intake air, the fuel mixture is leaner, and this results in a slightly higher oxygen content in the exhaust gases from the engine, which flows into the exhaust manifold. Thanks to the presence of oxygen, soot burns in a sufficiently heated solid particle filter, and thus the regeneration of this filter. The step of depleting the fuel mixture is shown in Fig. 1 and takes place simultaneously with the step of delaying the advance of ignition, which are followed by the step of opening the exhaust valve and discharging the hot exhaust gases from the engine into the exhaust manifold.
Oproti tomu v provedení rozšířeného algoritmu nastavení pomocí zpětné vazby na teplotu ve filtru pevných částic, zobrazeném v obr. 2, krok ochuzení palivové směsi probíhá až po splnění podmínky dosažení minimální teploty ve filtru pevných částic. Spálením stechiometrické směsi se uvolní více tepelné energie, a tedy výhodou tohoto provedení je rychlejší ohřev filtru pevných částic. Teplotu filtru pevných částic lze měřit pomocí speciálních teplotních čidel před filtrem či za filtrem, a také korekcí této teploty výpočetním modelem.In contrast, in the embodiment of the extended adjustment algorithm using feedback on the temperature in the particulate filter, shown in Fig. 2, the fuel mixture depletion step takes place only after the condition of reaching the minimum temperature in the particulate filter is met. By burning the stoichiometric mixture, more thermal energy is released, and thus the advantage of this design is faster heating of the particulate filter. The temperature of the particulate filter can be measured using special temperature sensors in front of the filter or behind the filter, as well as by correcting this temperature with a computer model.
V tomto příkladném provedení se dále po opoždění předstihu zážehu zkrátí doba mezi spálením palivové směsi ve válci a otevřením výfukového ventilu válce motoru, a tedy výfukový ventil se otevře jen krátce po spálení palivové směsi ve válci motoru. Zkrácením této doby se zvýší teplota výfukových plynů na výstupu z motoru, a tedy energie horkých spalin se nestihne předat pístu na konání mechanické energie nebo odvést do chlazení motoru. Horké spaliny proudí do výfuku a zvyšují teplotu jednotlivých dílů ve výfukovém potrubí, čímž se zvyšuje teplota katalyzátoru a také filtru pevných částic. Teplota výfukových plynů může být při opoždění předstihu zážehu až dvojnásobná oproti standardnímu opoždění předstihu zážehu, a tedy teplota výfukových plynů na výstupu motoru může být i v režimu volnoběhu motoru vyšší než 700 °C. Navíc dalšího zvýšení teploty výfukových plynů, byť v menší míře, se dosáhne díky exotermní reakce v katalyzátoru. Díky dostatečně vysoké teplotě filtru pevných částic, tedy alespoň 600 °C, a obsahu kyslíku ze spalin motoru dochází ve filtru pevných částic k hoření sazí, čímž dochází k regeneraci filtru pevných částic.In this exemplary embodiment, the time between the combustion of the fuel mixture in the cylinder and the opening of the exhaust valve of the engine cylinder is further shortened after the ignition advance delay, and thus the exhaust valve opens only shortly after the combustion of the fuel mixture in the engine cylinder. By shortening this time, the temperature of the exhaust gases at the exit from the engine will increase, and therefore the energy of the hot exhaust gases will not have time to transfer the piston to the action of mechanical energy or be diverted to the engine cooling. The hot exhaust gases flow into the exhaust and increase the temperature of individual parts in the exhaust pipe, thereby increasing the temperature of the catalytic converter as well as the particulate filter. The temperature of the exhaust gases can be up to twice as high as with the standard ignition delay, and therefore the temperature of the exhaust gases at the engine outlet can be higher than 700 °C even in the engine idling mode. In addition, a further increase in the temperature of the exhaust gas, albeit to a lesser extent, is achieved due to the exothermic reaction in the catalyst. Due to the sufficiently high temperature of the particulate filter, i.e. at least 600 °C, and the oxygen content of the engine exhaust, soot burns in the particulate filter, which regenerates the particulate filter.
Opožděním předstihu zážehu se snižuje efektivní účinnost motoru. Pro zachování stejného výkonu motoru v nízkém zatížení, respektive neměnných otáček volnoběhu, při extrémním opoždění předstihu zážehu, se více otevře škrticí klapka motoru, čímž se zvýší průtok pracovníBy delaying the ignition advance, the effective efficiency of the engine is reduced. In order to maintain the same engine performance under low load, i.e. constant idling speed, with an extreme ignition advance delay, the engine throttle opens more, thereby increasing the working flow
- 4 CZ 2023 - 187 A3 látky motorem. Otevření škrticí klapky je regulováno pomocí změny programu v řídicí jednotce motoru.- 4 CZ 2023 - 187 A3 substances by motor. Throttle opening is regulated using a program change in the engine control unit.
Předstih zážehu je opožděn maximálně na takovou hodnotu, při které ještě nedochází k vynechávání zážehu. Při extrémním opoždění předstihu zážehu za daných otáček nesmí docházet k vynechávání zážehu, a tedy k vynechání spalování palivové směsi ve spalovacím prostoru motoru. Vynechávání zážehu může být ověřováno pomocí indikace tlaku ve válci nebo pomocí analýzy emisí nespálených uhlovodíků.The ignition advance is delayed to a maximum value at which there is still no misfire. With an extreme delay in the advance of the ignition at the given revolutions, there must be no misfire, and therefore no combustion of the fuel mixture in the combustion chamber of the engine. Misfires can be verified by cylinder pressure indication or unburned hydrocarbon emissions analysis.
V alternativním provedení se doba vstřikování paliva do nasávaného vzduchu zkrátí tak, že se zvýší hodnota směšovacího poměru λ z hodnoty 1 o více než 10 %, přičemž další postup v tomto provedení je analogický k prvnímu příkladnému provedení.In an alternative embodiment, the time of fuel injection into the intake air is shortened by increasing the value of the mixing ratio λ from the value of 1 by more than 10%, while the further procedure in this embodiment is analogous to the first exemplary embodiment.
V jiném příkladném provedení se předstih zážehu opozdí až trojnásobně oproti obvyklé míře opoždění předstihu zážehu používané během doby po studeném startu motoru k ohřátí katalyzátoru, přičemž je dodržena podmínka nevynechávání zážehu. Dále je toto příkladné provedení řešeno analogicky k prvnímu příkladnému provedení.In another exemplary embodiment, the ignition advance is delayed up to three times the usual amount of ignition advance delay used during the time after the engine cold start to warm up the catalyst while maintaining the no misfire condition. Furthermore, this exemplary embodiment is solved analogously to the first exemplary embodiment.
V dalším příkladném provedení je způsob pro regeneraci filtru pevných částic použit u motoru s přímým vstřikováním paliva.In another exemplary embodiment, the method for regenerating a particulate filter is used for a direct fuel injection engine.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2023-187A CZ2023187A3 (en) | 2023-05-11 | 2023-05-11 | A method to set a vehicle engine mode for the particulate filter regeneration |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2023-187A CZ2023187A3 (en) | 2023-05-11 | 2023-05-11 | A method to set a vehicle engine mode for the particulate filter regeneration |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ310136B6 CZ310136B6 (en) | 2024-09-18 |
CZ2023187A3 true CZ2023187A3 (en) | 2024-09-18 |
Family
ID=91186866
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2023-187A CZ2023187A3 (en) | 2023-05-11 | 2023-05-11 | A method to set a vehicle engine mode for the particulate filter regeneration |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ2023187A3 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4329844A (en) * | 1980-05-16 | 1982-05-18 | General Motors Corporation | Diesel exhaust filter-incinerator |
KR101058836B1 (en) * | 2010-05-12 | 2011-08-23 | 주식회사 크린어스 | Apparatus for regeneration of diesel particulate filter and apparatus for reduction of diesel particulate matter having the same |
DE102017205352A1 (en) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | Robert Bosch Gmbh | Method for regenerating a particle filter and computer program product for carrying out the method |
FR3069279B1 (en) * | 2017-07-19 | 2019-08-02 | Psa Automobiles Sa | METHOD FOR STARTING A REGENERATION OF A PARTICLE FILTER |
-
2023
- 2023-05-11 CZ CZ2023-187A patent/CZ2023187A3/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ310136B6 (en) | 2024-09-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11193411B2 (en) | System and method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine | |
CN113227547B (en) | Exhaust gas aftertreatment system and exhaust gas aftertreatment method for internal combustion engine | |
CN106437973B (en) | Method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine and device for carrying out the method | |
US7240480B1 (en) | Dual Combustion Mode Engine | |
US7343902B2 (en) | Dual combustion mode engine | |
US11002199B2 (en) | Method and device for the exhaust-gas aftertreatment of an internal combustion engine | |
US11274590B2 (en) | System and method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine | |
US20070193545A1 (en) | Dual Combustion Engine | |
US20190376432A1 (en) | Exhaust aftertreatment system and method for regenerating a particulate filter | |
CN110617124B (en) | Exhaust gas aftertreatment system and method for regenerating a particulate filter | |
JP5115656B2 (en) | Exhaust treatment method and apparatus for internal combustion engine | |
US7255095B1 (en) | Dual combustion mode engine | |
WO2011101898A1 (en) | Exhaust purification device for an internal combustion engine | |
CN112302769B (en) | Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust gas aftertreatment of a combustion engine | |
CZ2023187A3 (en) | A method to set a vehicle engine mode for the particulate filter regeneration | |
US11300063B2 (en) | Systems and methods for split lambda catalyst heating | |
JP7283700B2 (en) | System and method for controlling emissions of spark ignited internal combustion engines in motor vehicles | |
WO2014087444A1 (en) | Device and method for controlling operation of internal combustion engine | |
CN113167164B (en) | Method for controlling a traction device of a motor vehicle comprising an electrically heated combustion gas treatment device | |
JP7505375B2 (en) | Vehicle control system and program | |
JP2013047498A (en) | Exhaust emission control device for engine | |
US12092046B2 (en) | Engine system | |
US10954872B2 (en) | Exhaust gas control device, method, and computer program product for an engine | |
CN110030062B (en) | Method for reducing particulate emissions during cold start of an internal combustion engine | |
WO2011141952A1 (en) | Exhaust purification device and internal combustion engine |