DE112013003454T5

DE112013003454T5 - System und Verfahren zur Klopfreduzierung

Info

Publication number: DE112013003454T5
Application number: DE201311003454
Authority: DE
Inventors: Marten H. Dane; Steven J. Kolhouse; Thomas M. Yonushonis; Stephen J. Wills; Samuel C. Geckler
Original assignee: Cummins Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2015-04-23
Also published as: US11067014B2; US20210310431A1; US11598277B2; WO2014022595A2; US10024253B2; WO2014022595A3; CN104685185A; US20180328298A1; US20150128587A1; CN104685185B

Abstract

Ein Verfahren umfasst den Betrieb eines Ottomotors und das Strömenlassen einer Niederdruck-Abgasrückführung (AGR) von einem Auslass zu einem Einlass des Ottomotors. Das Verfahren umfasst ein Auswerten eines Parameters, der Auswirkungen auf einen Betrieb des Ottomotors hat, und Bestimmen eines Klopfindexwertes in Reaktion auf den Parameter. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Reduzieren einer Klopfwahrscheinlichkeit als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert einen Klopfschwellenwert überschreitet.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung bezieht sich auf und beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung 61/677,671 mit dem Titel SYSTEM UND VERFAHREN ZUR KLOPFREDUZIERUNG, die am 31. Juli 2012 eingereicht wurde und die hierin durch Bezugnahme für sämtliche Zwecke in ihrer Gesamtheit eingeschlossen ist.
HINTERGRUND
Die vorliegende Anmeldung betrifft Motorsteuerungssysteme und insbesondere, aber nicht ausschließlich, Motorsteuerungssysteme zur Klopfregelung in fremdgezündeten Benzinmotoren.
Verbrennungsmotoren können allgemein in zwei Klassen aufgeteilt werden: Fremdzündungs- und Selbstzündungsmotoren. Fremdzündungsmotoren arbeiten typischerweise durch Einführen eines stöchiometrischen Gemischs aus Luft und Kraftstoff in einen Zylinder eines Motors. Dann komprimiert ein Kolben dieses Gemisch, und bei einem vorgegebenen Kurbelwellenwinkel entzündet eine Zündkerze das Luft-/Kraftstoffgemisch und erzeugt so eine Flammenfront, die sich im Brennraum ausbreitet. Der schnelle Wärmeanstieg durch den verbrannten Kraftstoff löst einen Druckanstieg aus, der den Kolben im Zylinder nach unten drückt. Die Möglichkeit, das Verbrennungsereignis durch den Einsatz einer Zündkerze zeitlich exakt festzulegen, ist ein Vorteil des Fremdzündungsmotors. Allerdings kann der Fremdzündungsmotor etwas ineffizient sein, weil das Kompressionsverhältnis des Motors relativ niedrig gehalten wird, um ein „Klopfen” zu vermeiden. Das Klopfen tritt auf, wenn sich das Luft-/Kraftstoffgemisch unabhängig von der Zündkerze entzündet und kann einen Motorschaden verursachen. Demzufolge verfügen Fremdzündungsmotoren normalerweise über Kompressionsverhältnisse in einem Bereich von 8 bis 11.
Demgegenüber arbeiten Selbstzündungsmotoren bei einem relativ hohen Kompressionsverhältnis, das normalerweise im Bereich von 15 bis 22 liegt. Das hohe Kompressionsverhältnis verstärkt die mechanische Effizienz des Selbstzündungsmotors. Der Selbstzündungsmotor arbeitet durch Einführen ungedrosselter Luft in den Zylinder, um die Effizienz gegenüber der des gedrosselten Fremdzündungsmotors durch Verringerung der Pumpverluste zu erhöhen. In einem herkömmlichen Selbstzündungsmotor wird der Zündzeitpunkt durch die Einspritzung von Dieselkraftstoff in den Zylinder kurz vor dem Ende des Kompressionshubs gesteuert, wenn die im Brennraum eingeschlossene Luft eine ausreichende Temperatur hat, um den Kraftstoff zu entzünden. Die während des Verbrennungsprozesses freigesetzte Wärme verursacht einen Anstieg des Zylinderinnendrucks, der dann auf dieselbe Weise wie im Fremdzündungsmotor den Kolben nach unten drückt.
Obwohl sie effizienter als Fremdzündungsmotoren sind, produzieren Selbstzündungsmotoren eine größere Menge bestimmter Emissionsarten, die häufig einer teuren Nachbehandlung bedürfen. Demzufolge versteht es sich, Fremdzündungsmotoren so zu verbessern, dass das Auftreten von Klopfen in ihnen gesteuert, minimiert oder auf andere Weise verhindert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein besonderes System zur Steuerung eines Motorbetriebs. Andere Ausführungsformen umfassen besondere Verfahren, Systeme, Geräte und Apparate zur Steuerung, Minimierung oder anderweitigen Vermeidung des Auftretens von Klopfen innerhalb eines Fremdzündungsmotors. Weitere Ausführungsformen, Ausgestaltungen, Ziele, Aspekte, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den beigefügten Abbildungen und der Beschreibung deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht eines Systems, das in ein Fahrzeug integriert ist.
2 ist eine schematische Ansicht eines Motorsteuerungssystems gemäß einer Ausführungsform.
3 ist eine schematische Teilansicht eines Motors gemäß einer Ausführungsform.
4 ist eine schematische Ansicht des in 1 dargestellten Ansaugsystems gemäß einer Ausführungsform.
5 ist eine schematische Teilansicht eines Motorsteuerungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform.
6 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Einsatzes einer Abgasanlagenutzung in Ausführungsformen gemäß 2.
7 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Abgasrückführungssystems, das in Ausführungsformen gemäß 2 einsetzbar ist.
8 bis 11 sind schematische Ansichten bestimmter Ausführungsformen eines Kraftstoffzufuhrsystems, das in Ausführungsformen gemäß 2 einsetzbar ist.
12 ist eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Abgasrückführungssystems, das in Ausführungsformen gemäß 2 einsetzbar ist.
13 ist eine schematische Ansicht einer anderen alternativen Ausführungsform eines Abgasrückführungssystems, das in Ausführungsformen gemäß 2 einsetzbar ist.
14 ist eine schematische Ansicht eines Systems zur Steuerung von Aspekten eines AGR-Systems.
15 ist eine schematische Ansicht eines regelbaren Ladeluftkühlersystems.
16 ist eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines regelbaren Ladeluftkühlersystems.
17 ist eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines regelbaren Ladeluftkühlersystems.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG ERLÄUTERNDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zur Förderung eines besseren Verständnisses der Grundsätze der Erfindung wird nun Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen genommen, und es werden zur Beschreibung derselben Fachausdrücke verwendet. Es versteht sich jedoch, dass dadurch keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist. Jegliche in den Ausführungsformen beschriebenen Änderungen und weiteren Modifizierungen sowie jegliche weiteren Anwendungen der Grundsätze der vorliegend beschriebenen Erfindung, wie sie einem Fachmann auf dem die Erfindung betreffenden Gebiet normalerweise einfallen würden, sind denkbar.
1 ist eine schematische Ansicht eines Motors 10, der in einem Fahrzeug 11 angeordnet ist, das über einen Kraftstofftank 12 verfügt. Obwohl das Fahrzeug 11 als ein mittelschwerer LKW dargestellt ist, könnte es sich bei dem Fahrzeug 11 alternativ auch um jegliche Variante eines anderen Fahrzeugtyps, wie z. B. einen Leichttransporter oder Schwerlasttransporter, einen Sattelschlepper, einen Bus, einen PKW, einen Geländewagen, einen Omnibus oder eine andere Art von Landfahrzeug handeln. In anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 11 auch ein Schiff oder Flugzeug sein. In manchen Ausführungsformen befindet sich der Motor 10 innerhalb einer Anwendung, die keine Fahrzeuganwendung ist. Wie nachstehend genauer beschrieben, kann ein Motorsteuerungssystem vorgesehen sein, um das Auftreten von Klopfen innerhalb des Motors 10 zu steuern, zu minimieren oder zu verhindern.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst ein Beispiel eines Motorsteuerungssystems 100 einen Motor 10, der über einen Ansaugkrümmer 10a und einen Abgaskrümmer 10b verfügt. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Motorsteuerungssystem 100 ein Ansaugsystem 102, das fluidleitend mit dem Ansaugkrümmer 10a verbunden ist, wobei das Ansaugsystem von einem Verdichter 104 komprimierte Einlassgase erhält. Das Beispielsystem 100 umfasst ein AGR-System 108, das Abgase durch ein erstes Ventil 109a und/oder durch ein zweites Ventil 109b erhält und die Abgase an eine Stelle stromaufwärts des Verdichters 104 zurückführt. Jeglicher Verdichter 104 oder jeder Verdichter kann ein direkt angetriebener Verdichter 104 (z. B. ein Kompressor) und/oder eine Verdichterseite eines Turboladers sein (siehe z. B. die Beschreibung von 5).
Ein Fachmann wird den Aufbau des Systems 100 als ein Niederdruck-AGR-System 108 erkennen. Das Niederdruck-AGR-System 108 sorgt für niedrigere Pumpverluste im Vergleich zu einem Hochdruck-AGR-System (nicht dargestellt), und es sorgt des Weiteren für einen niedrigeren Gegendruck auf der Motorabgasseite, indem es Restgase im Zylinder und dadurch die Tendenz des Motors zum Klopfen reduziert. In manchen Ausführungsformen führt das AGR-System 108 die rückgeführten Abgase zu einer Stelle stromabwärts des Verdichters 104 (ein Hochdruck-AGR-System), führt das Abgas zu einer einem ersten Verdichter vorgeschalteten und einem zweiten Verdichter (nicht dargestellt) nachgeschalteten Stelle zurück, oder führt die Abgase zu einer beiden Verdichtern vorgeschalteten Stelle (nicht dargestellt) zurück. Die Rückführstelle des AGR-Systems 108 kann in manchen Ausführungsformen vom ECU 116 ausgewählt werden, und die Rückführstelle des AGR-Systems 108 ist ein Beispiel für einen Motorbetriebsparameter, der vom ECU 116 regelbar ist, um die Klopfwahrscheinlichkeit zu reduzieren.
Die Einlassstelle des AGR-Systems 108 kann eine der Abgasanlage 106 vorgeschaltete, eine der Abgasanlage 106 nachgeschaltete und/oder eine einer Abgasdrosselklappe 114 vorgeschaltete Stelle sein. In manchen Ausführungsformen ist die Abgasdrosselklappe 114 uneingeschränkt regelbar, um den Gegendruck und den Durchfluss für das AGR-System 108 zu regeln. In manchen Ausführungsformen umfasst das System 100 keine Abgasdrosselklappe 114. Im Beispielsystem 100 ist das erste Ventil 109a als ein dem AGR-System 108 vorgeschaltetes AGR-Ventil dargestellt. In manchen Ausführungsformen befindet sich das erste Ventil 109a stromabwärts des AGR-Systems 108, jedoch bevor der AGR-Strom zur Einlassseite des Motors 10 zurückkehrt. In manchen Ausführungsformen wird das erste Ventil 109a weggelassen. In manchen Ausführungsformen befindet sich das zweite Ventil 109b stromabwärts des AGR-Systems 108, jedoch bevor der AGR-Strom zur Einlassseite des Motors 10 zurückkehrt. In manchen Ausführungsformen wird das zweite Ventil 109b weggelassen. In manchen Ausführungsformen kann die Einlassstelle des AGR-Systems 108 vom ECU 116 gewählt werden, und die Einlassstelle des AGR-Systems 108 ist ein Beispiel für einen Motorbetriebsparameter, der durch das ECU 116 regelbar ist, um die Klopfwahrscheinlichkeit zu reduzieren.
In manchen Ausführungsformen ist der Regler dazu aufgebaut, funktionell die Betriebsabläufe des Reglers auszuführen. In der hierin enthaltenen Beschreibung, einschließlich des ECU 116, wird die strukturelle Unabhängigkeit der Aspekte des ECU 116 betont und eine Gruppierung von Betriebsabläufen und Verantwortlichkeiten des ECU 116 dargestellt. Andere Gruppierungen, die ähnliche Gesamtbetriebsabläufe durchführen, fallen ebenfalls in den Umfang der vorliegenden Anmeldung. Die Elemente des ECU 116 können als Hardware und/oder als Computeranweisungen auf einem permanenten, computerlesbaren Speichermedium implementiert sein, und die Elemente des ECU 116 können auf verschiedene hardware- oder computerbasierte Komponenten verteilt sein.
Beispiele und nicht einschränkende Implementierungselemente des ECU 116 umfassen Sensoren, die jeglichen hierin bestimmten Wert liefern, Sensoren, die einen Wert liefern, bei dem es sich um einen Vorläufer eines hierin festgelegten Wertes handelt, Datalink- und/oder Netzwerkhardware einschließlich Kommunikationschips, Schwingkristallen, Kommunikationslinks, Kabeln, verdrillten Kabeln, Koaxialverkabelungen, abgeschirmten Kabeln, Sendern, Empfängern und/oder Sendeempfängern, logischen Schaltungen, festverdrahteten logischen Schaltungen, rekonfigurierbaren logischen Schaltungen in einem speziellen dauerhaften Zustand, die gemäß der ECU 116-Spezifikation konfiguriert wurden, jegliche Regler, einschließlich mindestens eines elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Reglers, eines Elektromagneten, eines OP-Verstärkers, analogen Steuerelementen (Federn, Filter, Integratoren, Addierer, Teiler, Verstärkungselemente) und/oder digitalen Steuerelementen.
Ferner umfasst das System 100 ein Kraftstoffzufuhrsystem 110, das betrieblich mit dem Motor 10 gekoppelt ist. Das Kraftstoffzufuhrsystem 110 umfasst jegliches aus dem Stand der Technik bekannte Kraftstoffzufuhrsystem 110 zur Förderung eines vom Motor 10 verwendbaren Kraftstofftyps. Beispiele für Kraftstoffzufuhrsysteme 110 umfassen ein Benzinsystem mit Einlasskanaleinspritzung und/oder Direkteinspritzung, ein Benzin- und Dieselsystem, bei dem das Benzin durch Einlasskanaleinspritzung und/oder Direkteinspritzung zugeführt wird, ein Kraftstoffzufuhrsystem 110, das stöchiometrischen Kraftstoff per Einlasskanaleinspritzung und/oder Direkteinspritzung zuführt, und ein Kraftstoffzufuhrsystem 110, das stöchiometrischen Kraftstoff und einen Selbstzündungskraftstoff zuführt, wobei der stöchiometrische Kraftstoff per Einlasskanaleinspritzung und/oder Direkteinspritzung zuführbar ist. Hier wird unter einem stöchiometrischen Kraftstoff ein Kraftstoff verstanden, der im Normalbetrieb mit einer im Wesentlichen stöchiometrischen Sauerstoffmenge kombiniert werden soll, obwohl während eines transienten oder sogar längeren Betriebs auch nicht stöchiometrische Zusammensetzungen verwendet werden können. Ohne Einschränkung darauf sind Beispiele für Sauerstoffmengen am unteren Ende von 80%, 90% und 95% der Stöchiometrie sowie Sauerstoffmengen am oberen Ende von 105%, 110% und 120% der Stöchiometrie als im Wesentlichen stöchiometrisch für bestimmte Anwendungen.
Des Weiteren umfasst das Beispielsystem 100 ein variables Ventilsteuerungs(VVT)-System 112. Die im System 100 dargestellten Komponenten sind Beispiele und nicht einschränkend, und in manchen Ausführungsformen können verschiedene Komponenten vorhanden sein oder weggelassen werden.
Das System 100 umfasst ferner ein ECU 116. Allgemein ist das ECU 116 datentechnisch mit einer Komponente des Motorsteuerungssystems 100 gekoppelt. Beispiele für Verbindungen sind in 2 dargestellt, obwohl die dargestellten Verbindungen in jeglicher gegebenen Ausführungsform nicht vorhanden sein und/oder zusätzliche Verbindungen vorhanden sein können. Das ECU 116 ist ein Teil eines verarbeitenden Untersystems einschließlich eines oder mehrerer Rechengeräte, die mit einem Speicher sowie Verarbeitungs- und Kommunikationshardware ausgestattet sind. Das ECU 116 kann ein einzelnes Gerät oder dezentrales Gerät sein, und die Funktionen des Reglers können durch Hardware oder Software ausgeführt werden.
Die beispielhaften, nicht einschränkenden Verbindungen sind in 2 durch gestrichelte Linien dargestellt. Pfeile auf den gestrichelten Linien, die vom ECU 116 weg zeigen, geben an, dass das ECU 116 so strukturiert ist, dass es Steuersignale zu den verschiedenen Komponenten sendet, um einen Betrieb der Komponente zu steuern. Pfeile auf den gestrichelten Linien, die zum ECU 116 hin weisen, zeigen an, dass das ECU 116 so strukturiert ist, dass es Betriebssignale von den verschiedenen Komponenten empfängt, die einen Parameter im Zusammenhang mit dem Betrieb der Komponente angeben. Alle dargestellten Verbindungen können dem ECU 116 zusätzlich oder alternativ über einen Datenlink oder ein Netzwerk zur Verfügung stehen oder an einem vom ECU 116 lesbaren Speicherplatz bereitgestellt sein.
Ein beispielhaftes ECU 116 umfasst einen Prozessor (nicht dargestellt), der zur Ausführung von Betriebslogik strukturiert ist, indem er verschiedene Steuerungs-, Verwaltungs- und/oder Regelfunktionen definiert. Eine derartige Betriebslogik kann die Form einer dedizierten Hardware, wie z. B. einer festverdrahteten Zustandsmaschine, Programmierungsanweisungen und/oder eine andere Form aufweisen, die Fachleuten bekannt ist. Der Prozessor kann als eine einzelne Komponente oder eine Zusammenstellung betrieblich verkoppelter Komponenten vorgesehen sein, und er kann digitale Schaltungen, analoge Schaltungen oder eine hybride Kombination dieser beiden Typen umfassen. Wenn eine Mehrkomponentenform vorliegt, kann der Prozessor über eine oder mehrere voneinander entfernte Komponenten verfügen. Der Prozessor kann mehrere Verarbeitungseinheiten umfassen, die unabhängig voneinander arbeiten und als Pipelineverarbeitung, Parallelverarbeitung und/oder einer solchen anderen Anordnung strukturiert sind, die Fachleuten bekannt ist.
In manchen Ausführungsformen ist der Prozessor ein programmierbarer Mikroprozessor, d. h. ein Halbleiterbauteil mit integrierter Schaltung, das eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten und Speicher umfasst. Der Prozessor kann eine oder mehrere Signalformer, Modulatoren, Demodulatoren, arithmetisch logische Einheiten (ALUs), zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs), Begrenzer, Oszillatoren, Kontrolluhren, Verstärker, Signalformer, Filter, Formatwandler, Kommunikationsschnittstellen, Klemmen, Verzögerungseinrichtungen, Speichergeräte und/oder unterschiedliche Schaltungen oder funktionale Komponenten umfassen, die Fachleuten bekannt sind, um die gewünschten Steuerungs-, Verwaltungs- und/oder Regelfunktionen auszuüben. Die Speichereinrichtungen können aus einer oder mehreren Komponenten bestehen und flüchtig oder nicht flüchtig sein, einschließlich der Halbleiterart, der optischen Datenträgerart, der magnetischen Art, jeglicher Kombination daraus oder von solcher anderer Anordnung, die Fachleuten bekannt ist. In einer Form umfasst der Prozessor eine Schnittstelle zum Computernetzwerk, um die Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten des Motorsteuerungssystems 100 und/oder Komponenten, die in dem beschriebenen System nicht enthalten sind, durch Nutzung des Controller Area Network (CAN) Standards falls gewünscht zu erleichtern.
In manchen Ausführungsformen ist der Motor 10 als ein Fremdzündungsverbrennungsmotor vorgesehen, der dazu konfiguriert ist, mechanische Kraft durch die interne Verbrennung eines stöchiometrischen Gemischs aus Kraftstoff und Ansauggas zu entwickeln. Der hier verwendete Begriff „Ansauggas” kann Frischluft, rezirkulierte Abgase oder Ähnliches oder jegliche Kombination daraus umfassen. Der Ansaugkrümmer 10a erhält Ansauggas aus dem Ansaugsystem 102 und verteilt das Ansauggas an die Brennräume des Motors 10. Dementsprechend ist ein Einlass des Ansaugkrümmers 10a einem Auslass des Ansaugsystems 102 nachgeschaltet angeordnet, und ein Auslass des Ansaugkrümmers 10a ist einem Einlass jedes der Brennräume im Motor 10 vorgeschaltet angeordnet. Der Abgaskrümmer 10b sammelt Abgase aus den Brennräumen des Motors 10 und transportiert die Abgase zur Abgasanlage 106. Dementsprechend ist ein Einlass des Abgaskrümmers 10b einem Auslass jedes der Brennräume im Motor 10 und einem Einlass der Abgasanlage 106 nachgeschaltet angeordnet.
Unter Bezugnahme auf 3 kann der Motor 10 z. B. einen Block mit einem darin befindlichen Zylinder 14 und einen Kolben 16 umfassen, der in einem Zylinder 14 angeordnet ist. Der Zylinder 14, der Kolben 16 und ein Zylinderkopf definieren einen Brennraum 18 zur internen Verbrennung eines Gemischs aus Ansauggas und Kraftstoff. Obwohl in 3 nur ein Zylinder 14, ein Kolben 16 und ein Brennraum 18 dargestellt sind, versteht es sich, dass der Motor 10 beliebig viele Zylinder, Kolben und Brennräume umfassen kann, die alle eine beliebige Größe aufweisen und mit jeder beliebigen Geschwindigkeit und Last betrieben werden können. Der Motor 10 kann des Weiteren ein Einlassventil 20a und ein Auslassventil 20b umfassen, die mit jedem Zylinder 14 verbunden sind.
In einer Ausführungsform kann das Einlassventil 20a steuerbar zwischen der geöffneten und der geschlossenen Position bewegt werden (z. B. gesteuert von der variablen Ventilsteuerung 112), um den Durchfluss des Ansauggases vom Ansaugkrümmer 10a in den Brennraum 18 zu regeln. In einer anderen Ausführungsform kann das Auslassventil 20b steuerbar zwischen der geöffneten und der geschlossenen Position bewegt werden (z. B. gesteuert von der variablen Ventilsteuerung 112), um den Durchfluss der Abgase aus dem Brennraum 18 zum Abgaskrümmer 10b zu steuern. 3 zeigt die Ventile 20a und 20b, die von der variablen Ventilsteuerung 112 gesteuert werden, obwohl in manchen Ausführungsformen eine nicht variable Ventilsteuerung (nicht dargestellt) denkbar ist. Obwohl in 3 nur ein Einlassventil 20a und ein Auslassventil 20b dargestellt sind, die mit dem Brennraum 18 verbunden sind, versteht es sich, dass beliebig viele Einlassventile 20a und Auslassventile 20b jedem Brennraum 18 zugehörig sein können. Der Beispielmotor 10 umfasst des Weiteren eine Zündquelle, wie z. B. eine Zündkerze 22 (oder mehrere Kerzen). Obwohl nicht dargestellt, können Einspritzdüsen auch innerhalb des Motors 10 angeordnet werden, um Kraftstoff direkt in den Brennraum 18 einzubringen. Zurückverweisend auf 2 ermöglicht ein verbessertes Klopfmanagement dem Motor 10, mit erhöhten Zylinderdrücken zu arbeiten, was für einen höheren Mitteldruck sorgt und eine Rückführung von größeren Abgasmengen ermöglicht.
Das Ansaugsystem 102 ist zur Temperaturregelung des in den Motor 10 eingeleiteten Ansauggases ausgelegt. In einer Ausführungsform kann das Ansaugsystem 102 so ausgelegt sein, dass es die Temperatur des Ansauggases, das in den Ansaugkrümmer 10a eingeführt wird, hebt oder senkt. Wie exemplarisch dargestellt, ist ein Einlass des Ansaugsystems 102 einem Auslass des Verdichters 104 nachgeschaltet und ein Auslass des Ansaugsystems 102 ist dem Ansaugkrümmer 10a vorgeschaltet.
Bezugnehmend auf 4 umfasst ein in 2 dargestelltes exemplarisches Ansaugsystem 102 ein Ladeluftkühler-Bypassventil 202, einen Ladeluftkühler 204, einen Ladeluftkühler-Bypasskreislauf 206 und eine Ansaugluft-Drosselklappe 208. Der Ladeluftkühler 204 kann als Luft/Luft-Kühler, Flüssigkeit/Luft-Kühler oder Ähnliches vorgesehen sein und auf jede geeignete Weise konfiguriert sein. Die Ansaugluft-Drosselklappe 208 ist zur Steuerung der zum Motor 10 strömenden Ansauggasmenge konfiguriert. Der dargestellte Ort der Ansaugluft-Drosselklappe 208 ist ein nicht einschränkendes Beispiel.
Wie exemplarisch dargestellt, ist das Ladeluftkühler-Bypassventil 202 zum Aufnehmen des Ansauggasausstoßes aus dem Verdichter 104 und Umleiten des Ansauggases zum Ladeluftkühler 204, zum Ladeluftkühler-Bypasskreislauf 206 oder einer Kombination daraus ausgeführt. Durch das oben beschriebene Umleiten des Ansauggases kann die Temperatur des in den Motor 10 eingeführten Ansauggases eingestellt werden. In einer Ausführungsform ist das Ladeluftkühler-Bypassventil 202 als ein Dreiwegeventil mit einem betätigbaren Rotor vorgesehen (z. B. gesteuert vom ECU 116), um selektiv eine Fluidverbindung zwischen dem Einlass des Ladeluftkühlers 204 oder dem Ladeluftkühler-Bypasskreislauf 206 und dem Auslass des Verdichters 104 herzustellen. In einer anderen Ausführungsform kann das Ladeluftkühler-Bypassventil 202 dazu betätigt werden, das Verhältnis des Ansauggasflusses in den Ladeluftkühler 204 einem Ansauggasfluss in den Ladeluftkühler-Bypasskreislauf 206 anzupassen. Obwohl das Ladeluftkühler-Bypassventil 202 als ein Dreiwegeventil beschrieben wurde, versteht es sich, dass das Ladeluftkühler-Bypassventil 202 als jegliches anderes geeignetes Ventil oder Ventilsystem vorgesehen sein kann, um das selektive Umleiten des Ansauggases zwischen dem Ladeluftkühler 204 und dem Ladeluftkühler-Bypasskreislauf 206 zu ermöglichen.
In einer alternativen Ausführungsform kann das Ladeluftkühler-Bypassventil 202 durch eine Öffnung oder eine andere Drosselung innerhalb einer Leitung ersetzt sein, die Ansauggas vom Verdichter 104 weiterleitet. In noch einer weiteren Ausführungsform kann das Ladeluftkühler-Bypassventil 202 entfernt sein, wodurch eine im Wesentlichen hindernisfreie Abzweigung zwischen Leitungen, die Ansauggas zum Einlass des Ladeluftkühlers 204 führen, und dem Ladeluftkühler-Bypasskreislauf 206 bereitgestellt wird.
Wie exemplarisch dargestellt, ist das Ladeluftkühler-Bypassventil 202 dem Einlass des Ladeluftkühlers 204 und dem Ladeluftkühler-Bypasskreislauf 206 vorgeschaltet angeordnet. In einer anderen Ausführungsform kann das Ladeluftkühler-Bypassventil 202 jedoch einem Auslass des Ladeluftkühlers 204 nachgeschaltet, dem Ladeluftkühler-Bypasskreislauf 206 nachgeschaltet und einem Einlass der Ansaugluft-Drosselklappe 208 vorgeschaltet angeordnet sein.
Der Ladeluftkühler 204 und das Ladeluftkühler-Bypassventil 202 sind einem einzelnen Verdichter 104 nachgeschaltet dargestellt. In manchen Ausführungsformen umfasst das System 100 mehrere Verdichter und der Ladeluftkühler 204 und das Ladeluftkühler-Bypassventil 202 können zwischen den Verdichtern und/oder stromabwärts sämtlicher Verdichter angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Verdichter jeweils einen Ladeluftkühler und ein Ladeluftkühler-Bypassventil umfassen. Die Position jeglichen Ladeluftkühler-Bypassventils 202 ist ein exemplarischer Motorbetriebsparameter, der durch das ECU 116 regelbar ist, um die Klopfwahrscheinlichkeit zu reduzieren.
Zurückkommend auf 2 ist der Verdichter 104 zur Verdichtung von Ansauggas, wie z. B. Frischluft von außerhalb des Motorsteuerungssystems 100, rezirkuliertem Abgas aus dem AGR-System 108 oder jeglichem anderen geeigneten Oxidationsmittel aus einer anderen Quelle (nicht dargestellt) konfiguriert. In einer Ausführungsform kann der Verdichter 104 als ein Kreiselverdichter vorgesehen sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Verdichter 104 als ein Kompressor vorgesehen sein, der durch einen Riemen, ein Getriebe, eine Welle, eine Kette oder Ähnliches oder jegliche Kombination daraus angetrieben wird, die mit einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Motors 10 verbunden ist. Wie exemplarisch dargestellt, ist ein Einlass des Verdichters 104 einem Auslass eines Frischlufteinlasses (nicht dargestellt) und einem Auslass des AGR-Systems 108 nachgeschaltet angeordnet.
Bezugnehmend auf 5 kann der Verdichter 104 in einer anderen Ausführungsform als eine Komponente eines Turboladers vorgesehen sein. Zum Beispiel kann das System 100 ferner eine Turbine 118 umfassen, die an einem Auslass des Abgaskrümmers 10b angeordnet und mit dem Verdichter 104 mechanisch über eine Welle, eine Stange oder Ähnliches gekoppelt ist und so den Turbolader bildet. In einer Ausführungsform kann der Turbolader als ein Turbolader mit variabler Geometrie vorgesehen sein, der die Effizienz des Turboladers über das gesamte Motorkennfeld verbessern kann und somit die Pumpeffizienz verbessert. Allerdings versteht es sich, dass der Turbolader auf eine andere geeignete Weise vorgesehen sein kann (z. B. als ein mehrstufiger Turbolader oder Ähnliches), und er kann mit oder ohne ein Ladedruckregelventil und/oder einen Bypass vorgesehen sein. Die Darstellung in 5 zeigt in einer Niederdruck-AGR-Konfiguration das erste Ventil 109a der Turbine 118 nachgeschaltet.
Zurückkommend auf 2 ist eine exemplarische Abgasanlage 106 zur Reduzierung von durch den Motor 10 erzeugten Abgasemissionen ausgeführt. Die Abgasanlage 106 umfasst jegliche aus dem Stand der Technik bekannte Nachbehandlungskomponenten. Exemplarische Nachbehandlungskomponenten behandeln Kohlenmonoxid (CO), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), Stickoxide (NO_x), flüchtige organische Verbindungen (VOC) und/oder Feinstaub (PM). Wie exemplarisch dargestellt, ist ein Einlass der Abgasanlage 106 einem Auslass des Abgaskrümmers 10b nachgeschaltet.
Bezugnehmend auf 6 umfasst eine Ausführungsform der Abgasanlage 106 einen Partikelfilter (PF) 302, der einem Katalysator 304, wie z. B. einem Dreiwegekatalysator (TWC), vorgeschaltet ist. Der Partikelfilter 302 ist so aufgebaut, dass er Feinstaub, wie z. B. kohlenstoffbasierte Partikel, einschließlich Ruß, aus dem vom Motor 10 erzeugten Abgas entfernt. Der exemplarische Katalysator 304 ist so aufgebaut, dass er Stickoxide zu Stickstoff und Sauerstoff reduziert, Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidiert und/oder unverbrannte Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert. Der Partikelfilter 302 und der Katalysator 304 können in einem einzigen Gehäuse kombiniert (wie dargestellt) oder in getrennten, durch eine Leitung fluidisch miteinander verbundenen Gehäusen angeordnet sein.
In manchen Ausführungsformen bedarf der Partikelfilter 302 einer regelmäßigen oder gelegentlichen Regenerierung, um zum Beispiel im Partikelfilter 302 aufgefangene Partikel zu oxidieren. Die Regenerierung eines exemplarischen Partikelfilters 302 macht eine höhere Temperatur erforderlich, die unter manchen Betriebsbedingungen aufgrund des normalen Motorbetriebs ohne Weiteres verfügbar ist, und unter manchen Betriebsbedingungen nicht ohne eine Veränderung des normalen Motorbetriebs verfügbar sein kann. In manchen Ausführungsformen benötigt der Katalysator 304 bestimmte Abgasbedingungen, um ordnungsgemäß zu arbeiten und/oder sich zu regenerieren. Ein exemplarischer Katalysator 304 benötigt kontinuierliche, periodische und/oder zeitweilige stöchiometrische oder fette Bedingungen in den Motorabgasen. Die hierin beschriebene Regenerierung und die Betriebsbedingungen für den Partikelfilter 302 und den Katalysator 304 sind nicht einschränkende Beispiele.
Bezugnehmend auf 7 umfasst eine in 2 dargestellte Ausführungsform des AGR-Systems 108 ein AGR-Kühler-Bypassventil 402, einen AGR-Kühler 404, einen AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406 und ein AGR-Ventil 408. Der AGR-Kühler 404 kann als ein Luft/Luft-Kühler, ein Flüssigkeit/Luft-Kühler oder Ähnliches vorgesehen und auf jede geeignete Weise konfiguriert sein. Der AGR-Kühler 404 ist so aufgebaut, dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel (Luft, Motorkühlmittel, etc.) und dem AGR-Gas stattfindet, das durch den AGR-Kühler 404 fließt. Die Position des AGR-Bypassventils 402 ist ein exemplarischer Motorbetriebsparameter, der durch das ECU 116 regelbar ist, um die Klopfwahrscheinlichkeit zu reduzieren.
In manchen zusätzlichen oder alternativen Ausführungsformen des AGR-Systems 108 in 7 ist ein Kühlmitteldurchfluss durch den AGR-Kühler 404 mittels des ECU 116 regelbar. Dementsprechend ist eine Wärmeübertragungsrate innerhalb des AGR-Kühlers 404 durch den Kühlmitteldurchfluss regelbar. Der Kühlmitteldurchfluss durch den AGR-Kühler 404 ist ein exemplarischer Motorbetriebsparameter, der durch das ECU 116 regelbar ist, um die Klopfwahrscheinlichkeit zu reduzieren.
Ein System 100, das den Ladeluftkühler-Bypasskreislauf 206 und den AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406 umfasst, ermöglicht es dem ECU 116, die Temperatur des Ansauggases am Ansaugkrümmer 10a auf flexible Weise zu reduzieren. In Anwendungen, in denen eine Kondensation den AGR-Kühler zerstören oder dessen Lebensdauer reduzieren würde, ermöglicht es der AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406 dem ECU 116, die Strömung des AGR bei Temperaturen fortzusetzen, die unterhalb der AGR-Kondensationsgrenze liegen. Der Ladeluftkühler-Bypasskreislauf 206 und der AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406 ermöglichen es dem ECU 116 auch, hohe oder niedrige Temperaturen vorteilhaft zu nutzen, die nicht den Nominalwerten entsprechen, und die zum Beispiel aufgrund des Warmlaufens des Motors und/oder des Wärmemanagements bei der Nachbehandlung auftreten. Das AGR-Ventil 408 ist, falls vorhanden, zum Steuern der rezirkulierenden Abgasmenge ausgelegt.
Wie exemplarisch dargestellt, ist das AGR-Kühler-Bypassventil 402 zur Aufnahme des Abgasausstoßes aus dem Abgaskrümmer 10b, der Abgasanlage 106 oder einer Kombination daraus, sowie zum Umleiten des Abgases zum AGR-Kühler 404, zum AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406 oder einer Kombination daraus konfiguriert. Durch die oben beschriebene Umleitung des Abgases kann die Temperatur des rezirkulierten Abgases, das zum Einlass des Verdichters 104 transportiert wird, eingestellt werden. In einer Ausführungsform ist das AGR-Kühler-Bypassventil 402 als ein Dreiwegeventil mit einem betätigbaren Rotor (z. B. gesteuert vom ECU 116) vorgesehen, um wahlweise eine Fluidverbindung zwischen dem Einlass des AGR-Kühlers 404 oder dem AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406 mit dem Auslass des Abgaskrümmers 10b, dem Auslass der Abgasanlage 106 oder einer Kombination daraus herzustellen.
In manchen Ausführungsformen kann das AGR-Kühler-Bypassventil 402 betätigt werden, um ein Verhältnis des Abgasstroms in den AGR-Kühler 404 zum Abgasstrom in den AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406 einzustellen. Obwohl das AGR-Kühler-Bypassventil 402 als ein Dreiwegeventil beschrieben wurde, versteht es sich, dass das AGR-Kühler-Bypassventil 402 als jegliches anderes geeignetes Ventil oder Ventilsystem vorgesehen sein kann, das die selektive Umleitung der Abgase zwischen dem AGR-Kühler 404 und dem AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406 ermöglicht. In einer alternativen Ausführungsform kann das AGR-Kühler-Bypassventil 402 durch eine Öffnung oder eine andere Drosselung innerhalb einer oder mehrerer Leitungen ersetzt sein, die Abgas vom Abgaskrümmer 10b, der Abgasanlage 106 oder einer Kombination daraus führen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann das AGR-Kühler-Bypassventil 402 wegfallen, wodurch eine im Wesentlichen hindernisfreie Abzweigung zwischen Leitungen bereitgestellt wird, die Abgase zum Einlass des AGR-Kühlers 404 und zum AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406 führen.
Wie exemplarisch dargestellt, ist das AGR-Kühler-Bypassventil 402 dem Einlass des AGR-Kühlers 404 und dem AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406 vorgeschaltet angeordnet. In einer anderen Ausführungsform kann das AGR-Kühler-Bypassventil 402 allerdings auch einem Auslass des AGR-Kühlers 404 und dem AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406 nachgeschaltet sein.
In einer Ausführungsform ist das AGR-Ventil 408 als ein Zweiwegeventil vorgesehen, das betätigt werden kann (z. B. gesteuert vom ECU 116), um das Abgasvolumen zu steuern, das zum Einlass des Verdichters 104 rezirkuliert wird. Wie exemplarisch dargestellt, ist das AGR-Ventil 408 dem Auslass des AGR-Kühlers 404 und dem AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406 nachgeschaltet. In einer anderen Ausführungsform kann das AGR-Ventil 408 allerdings einem Einlass des AGR-Kühlers 404 und dem AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406 vorgeschaltet sein.
In 12 ist ein exemplarisches AGR-System 108 dargestellt. Das AGR-System 108 umfasst eine erste AGR-Kühlmittelzufuhr 1202 und eine zweite AGR-Kühlmittelzufuhr 1204. Die erste AGR-Kühlmittelzufuhr ist ein Hochtemperatur-Kühlkreislauf 1206, der dem AGR-Kühler 404 Hochtemperatur-Kühlmittel zuführt, und die zweite AGR-Kühlmittelzufuhr ist ein Niedrigtemperatur-Kühlkreislauf 1208, der dem AGR-Kühler 404 Niedrigtemperatur-Kühlmittel zuführt. Die Zufuhr von Hoch- und Niedrigtemperatur-Kühlmittel umfasst sämtliche gemäß dem Stand der Technik bekannten Möglichkeiten für die Zufuhr von Hoch- oder Niedrigtemperatur-Kühlmittel.
Eine exemplarische erste AGR-Kühlmittelzufuhr 1202 umfasst ohne Einschränkung darauf ein Motorkühlmittel, einen in dem System 100 verfügbaren erwärmten Gasstrom (z. B. Druckluft aus einer Verdichterstufe 104) oder jegliches andere in dem System verfügbare Kühlmittel. Eine exemplarische zweite AGR-Kühlmittelzufuhr 1204 umfasst ohne Einschränkung darauf jegliche Kühlmittelquelle, die zumindest während bestimmter Betriebsbedingungen des Motors ein Kühlmittel mit einer niedrigeren Temperatur liefert als die des von der ersten AGR-Kühlmittelzufuhr 1202 zugeführten Kühlmittels. Exemplarische und nicht einschränkende Niedrigtemperatur-Kühlmittelquellen umfassen Motorkühlmittel mit einem längeren Flüssigkeitslauf als der des Hochtemperatur-Kühlmittels (z. B. wo der Niedrigtemperatur-Kühlkreislauf 1208 länger ist als der Hochtemperatur-Kühlkreislauf 1206), Umgebungsluft und/oder ein dediziertes Kühlmittel mit einer niedrigeren Temperatur für die zweite AGR-Kühlmittelzufuhr 1204.
Die Kühlmitteltemperaturen, bei denen es sich um eine hohe Kühlmitteltemperatur und eine niedrige Kühlmitteltemperatur handelt, sind nur relativ, und es werden keine absoluten Temperaturbereiche benötigt, die eine hohe Kühlmitteltemperatur oder eine niedrige Kühlmitteltemperatur definieren. Ein Beispielsystem 100 umfasst eine hohe Kühlmitteltemperatur von ca. 90°C und eine niedrige Kühlmitteltemperatur von ca. 60°C, obwohl sämtliche Temperaturen eines in dem System 100 verfügbaren Kühlmittels denkbar sind. Ungeachtet der Temperaturdifferenz zwischen der hohen Kühlmitteltemperatur und der niedrigen Kühlmitteltemperatur ist das ECU 116 in manchen Ausführungsformen zur Bereitstellung des Hochtemperatur-Kühlmittels, des Niedrigtemperatur-Kühlmittels oder eines wählbares Gemischs daraus für den AGR-Kühler 404 ausgeführt, um die Auslasstemperatur des AGR-Gases zu steuern. Jede Temperaturdifferenz zwischen dem Hochtemperatur-Kühlmittel und dem Niedrigtemperatur-Kühlmittel stellt, selbst wenn die Differenz nur bei bestimmten Betriebsbedingungen des Motors vorhanden ist, ein Steuerelement für das ECU 116 dar, um die Temperatur des AGR-Gases zu regeln. Ein exemplarisches AGR-System 108 umfasst ein Hochtemperatur-Kühlmittelventil 1210 und/oder ein Niedrigtemperatur-Kühlmittelventil 1212. Die Position jedes Hochtemperatur-Kühlmittelventils 1210 und/oder Niedrigtemperatur-Kühlmittelventils 1212 ist ein exemplarischer Motorbetriebsparameter, der durch das ECU 116 regelbar ist, um die Klopfwahrscheinlichkeit zu reduzieren.
In 13 ist ein exemplarisches AGR-System 108 dargestellt. Das exemplarische AGR-System 108 umfasst einen ersten AGR-Kühler 404 und einen zweiten AGR-Kühler. Die AGR-Kühler 404 und 1302 bieten zumindest unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors separate AGR-Kühlkapazitäten. Die separaten AGR-Kühlkapazitäten können durch aus dem Stand der Technik bekannte Mittel bereitgestellt werden, einschließlich mindestens einer unterschiedlichen Kühlmitteltemperatur für ein Kühlmittel für die jeweiligen AGR-Kühler 404 und 1302, eines unterschiedlich thermisch wirksamen Kontaktbereichs innerhalb jedes der AGR-Kühler 404 und 1302 und/oder eines unterschiedlichen Kühlmitteldurchflusses innerhalb jedes der AGR-Kühler 404 und 1302. Der Größenunterschied zwischen den separaten AGR-Kühlkapazitäten ist so lange kein wichtiger Faktor, wie zumindest bei bestimmten Betriebsbedingungen des Motors ein deutlicher Kühlkapazitätsunterschied zwischen den AGR-Kühlern 404 und 1302 existiert. Ein Mindestwert für einen deutlichen Kühlkapazitätsunterschied ist eine Differenz, welche den Kalibrier- oder Messfehler oder die Variabilität überschreitet. In manchen Ausführungsformen beträgt ein deutlicher Kühlkapazitätsunterschied mehr als 25% Differenz und/oder mehr als 50% Differenz unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors. Jeder Kühlkapazitätsunterschied zwischen dem ersten AGR-Kühler 404 und dem zweiten AGR-Kühler 1302 bietet, selbst wenn die Differenz nur unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors vorhanden ist, ein Steuerelement für das ECU 116, um die Temperatur des AGR-Gases einzustellen. Ein exemplarisches AGR-System 108 umfasst das AGR-Kühler-Bypassventil 402 (oder die Ventile), das kontinuierlich oder diskret wählbare Durchflussanteile zum AGR-Kühler-Bypasskreislauf 406, zum ersten AGR-Kühler 404 und/oder zum zweiten AGR-Kühler 1302 schicken kann. Die Position jedes AGR-Kühler-Bypassventils 402 und/oder die Strömungsfraktionen durch den AGR-Bypasskreislauf 406 und/oder die Kühler 404 und 1302 sind exemplarische Betriebsparameter des Motors, die durch das ECU 116 regelbar sind, um die Klopfwahrscheinlichkeit zu reduzieren.
In manchen Ausführungsformen umfasst das AGR-System 108 einen Regler für die AGR-Temperatur. Exemplarische und nicht einschränkende Regler für die AGR-Temperaturen umfassen das AGR-Kühler-Bypassventil 402, ein Hochtemperatur-Kühlmittelventil 1210 und/oder ein Niedrigtemperatur-Kühlmittelventil 1212. Jegliche andere gemäß dem Stand der Technik bekannte Geräte, die es ermöglichen, die AGR-Temperaturen einzustellen, werden hierin ebenfalls in Betracht gezogen, wie zum Beispiel ein AGR-Kühlmitteldurchflussregler, der einem einzigen Kühlmitteldurchfluss in einem einzigen AGR-Kühler (nicht dargestellt) zugehörig ist.
Zurückverweisend auf 2 ist das Kraftstoffzufuhrsystem 110 so aufgebaut, dass es dem Motor 10 Kraftstoff zuführt. Obwohl nicht dargestellt, umfasst das Kraftstoffzufuhrsystem 110 den in 1 dargestellten Kraftstofftank 12. In einer Ausführungsform kann das Kraftstoffzufuhrsystem 110 so konfiguriert sein, dass es dem Motor 10 Benzin zuführt. In einer anderen Ausführungsform kann das Kraftstoffzufuhrsystem 110 so konfiguriert sein, dass es dem Motor 10 zusätzlich zum Benzin noch eine andere Kraftstoffart zuführt. Beispiele für derartige zusätzliche Kraftstoffe umfassen Diesel (oder andere Kraftstoffe mit hohem Cetingehalt), Erdgas, Ethanol und Ähnliches. In einer Ausführungsform kann das Kraftstoffzufuhrsystem eine oder mehrere Einspritzdüsen umfassen, die zur Injektion von Kraftstoff in den Motor 10 konfiguriert sind, sodass dieser in einem Brennraum verbrannt werden kann. Exemplarische Einspritzdüsen umfassen direkte Einspritzdüsen und Kanal-Einspritzdüsen.
Exemplarische Ausführungsformen des Kraftstoffzufuhrsystems 110 werden nachstehend unter Bezugnahme auf 8 bis 11 beschrieben.
Bezugnehmend auf 8 umfasst eine Ausführungsform des in 2 dargestellten Kraftstoffzufuhrsystems 110 einen ersten Tank 502, einen zweiten Tank 504, eine erste Einspritzdüse 506 und eine zweite Einspritzdüse 508. Zusammen stellen der erste Tank 502 und der zweite Tank 504 ein System dar, das als der vorgenannte Kraftstofftank 12 beschrieben werden kann. Der erste Tank 502 und der zweite Tank 504 können zur Aufbewahrung eines Kraftstoffs, wie z. B. Benzin, Diesel, Erdgas, Ethanol oder Ähnliches, konfiguriert sein. In einer Ausführungsform sind der erste Tank 502 und der zweite Tank 504 zur Aufbewahrung unterschiedlicher Kraftstoffe konfiguriert. Zum Beispiel kann der erste Tank 502 einen ersten Kraftstoff, wie z. B. Benzin, und der zweite Tank 504 einen zweiten Kraftstoff, wie z. B. Diesel, enthalten. Wie exemplarisch dargestellt, ist ein Auslass des ersten Tanks 502 dem Einlass der ersten Einspritzdüse 506 vorgeschaltet und ein Auslass des zweiten Tanks 504 einem Einlass der zweiten Einspritzdüse 508 vorgeschaltet.
Die erste Einspritzdüse 506 und die zweite Einspritzdüse 508 können als jede Art von Einspritzdüse vorgesehen sein, die zum Einspritzen von Kraftstoff (z. B. gesteuert vom ECU 116) in den Motor 10 geeignet ist, sodass der Kraftstoff in einem Brennraum darin verbrannt werden kann. Die erste Einspritzdüse 506 und die zweite Einspritzdüse 508 können als dieselbe Einspritzdüsenart vorgesehen sein, jedoch im Verhältnis zum Brennraum an unterschiedlichen Stellen angeordnet sein, oder sie können als unterschiedliche Einspritzdüsen vorgesehen sein. Die erste Einspritzdüse 506 kann z. B. als eine direkte Einspritzdüse und die zweite Einspritzdüse 508 als eine Kanal-Einspritzdüse vorgesehen sein. In einem anderen Beispiel können die erste Einspritzdüse 506 und die zweite Einspritzdüse 508 beide als direkte Einspritzdüsen oder Kanal-Einspritzdüsen vorgesehen sein. In einer Ausführungsform kann der Einsatz einer direkten Einspritzdüse die Ladetemperaturen im Zylinder verbessern, um das Auftreten von Klopfen zu minimieren. Eine direkte Einspritzdüse kann auch das Aufwärmen des Motors und die Nachbehandlung verbessern, um schnell einen Motorbetrieb bei optimaler Effizienz zu ermöglichen. In einer Ausführungsform kann der Einsatz mehrerer Einspritzdüsen (z. B. einer direkten Einspritzdüse und einer Kanal-Einspritzdüse) mehrere Zündquellen für den Kraftstoff schaffen, was schnelle Verbrennungsgeschwindigkeiten ermöglicht. Der Einsatz mehrerer Einspritzdüsen erzeugt auch große Mengen einer Zündenergie, die verdünnte Gemische bei hohen Zylinderdrücken entzünden kann. Wie exemplarisch dargestellt, ist die erste Einspritzdüse 506 zur Injektion des im ersten Tank 502 aufbewahrten Kraftstoffs konfiguriert, und die zweite Einspritzdüse 508 ist zur Injektion des im zweiten Tank 504 aufbewahrten Kraftstoffs konfiguriert.
Bezugnehmend auf 9 umfasst ein Kraftstoffzufuhrsystem 110 gemäß einer anderen Ausführungsform den vorgenannten ersten Tank 502 und den zweiten Tank 504, und des Weiteren ein Kraftstoffzufuhrventil 510 und eine Einspritzdüse 512. Der erste Tank 502 und der zweite Tank 504 können so vorgesehen sein, wie oben im Hinblick auf 8 exemplarisch beschrieben. Die Einspritzdüse 512 kann als eine direkte Einspritzdüse oder als eine Kanal-Einspritzdüse vorgesehen sein.
In dem erläuternden Beispiel ist das Kraftstoffzufuhrventil 510 zum Erhalt von Kraftstoff aus dem ersten Tank 502, dem zweiten Tank 504 oder einer Kombination daraus und zur Weiterleitung des Kraftstoffs zur Einspritzdüse 512 konfiguriert. In einer Ausführungsform ist das Kraftstoffzufuhrventil 510 als ein Dreiwegeventil mit einem betätigbaren Rotor vorgesehen (z. B. gesteuert vom ECU 116), um selektiv eine Fluidverbindung zwischen dem Einlass der Einspritzdüse 512 und dem Auslass des ersten Tanks 502 oder dem Auslass des zweiten Tanks 504 herzustellen. In einer anderen Ausführungsform kann das Kraftstoffzufuhrventil 510 betätigt werden, um ein Verhältnis des aus dem ersten Tank 502 geförderten Kraftstoffs zu dem aus dem zweiten Tank 504 geförderten Kraftstoff einzustellen.
Bezugnehmend auf 10 umfasst ein Kraftstoffzufuhrsystem 110 gemäß einer noch anderen Ausführungsform den vorgenannten ersten Tank 502, den zweiten Tank 504, die erste Einspritzdüse 506, die zweite Einspritzdüse 508 und das Kraftstoffzufuhrventil 510, und des Weiteren umfasst es ein zusätzliches Kraftstoffzufuhrventil 514. Der erste Tank 502, der zweite Tank 504, die erste Einspritzdüse 506 und die zweite Einspritzdüse 508 können so vorgesehen sein, wie oben in Bezug auf 8 exemplarisch beschrieben. Ebenso kann das Kraftstoffzufuhrventil 510 so vorgesehen sein, wie oben in Bezug auf 9 exemplarisch beschrieben.
Das zusätzliche Kraftstoffzufuhrventil 514 kann in ähnlicher Weise vorgesehen sein wie das Kraftstoffzufuhrventil 510. Zum Beispiel ist das zusätzliche Kraftstoffzufuhrventil 514 zum Erhalt des Kraftstoffs vom ersten Tank 502, vom zweiten Tank 504 oder einer Kombination daraus und zur Weiterleitung des Kraftstoffs zur zweiten Einspritzdüse 508 konfiguriert. In einer Ausführungsform ist das zusätzliche Kraftstoffzufuhrventil 514 als ein Dreiwegeventil mit einem betätigbaren Rotor vorgesehen (z. B. gesteuert vom ECU 116), um selektiv eine Fluidverbindung zwischen dem Einlass der zweiten Einspritzdüse 508 und dem Auslass des ersten Tanks 502 oder dem Auslass des zweiten Tanks 504 herzustellen. In einer anderen Ausführungsform kann das zusätzliche Kraftstoffzufuhrventil 514 betätigt werden, um ein Verhältnis des aus dem ersten Tank 502 geförderten Kraftstoffs zu dem aus dem zweiten Tank 504 geförderten Kraftstoff einzustellen.
Bezugnehmend auf 11 umfasst ein Kraftstoffzufuhrsystem 110 gemäß einer noch anderen Ausführungsform die vorgenannte erste Einspritzdüse 506 und die zweite Einspritzdüse 508, und des Weiteren umfasst es einen einzigen Tank, wie z. B. den Tank 12, und ein Kraftstoffzufuhrventil 516. Die erste Einspritzdüse 506 und die zweite Einspritzdüse 508 können vorgesehen sein wie oben in Bezug auf 8 exemplarisch beschrieben. Das Kraftstoffzufuhrventil 516 kann zum Erhalt von Kraftstoff aus Tank 12 und zur Weiterleitung von Kraftstoff zur ersten Einspritzdüse 506, zur zweiten Einspritzdüse 508 oder einer Kombination daraus konfiguriert sein. In einer Ausführungsform ist das Kraftstoffzufuhrventil 516 als ein Dreiwegeventil mit einem betätigbaren Rotor vorgesehen (z. B. gesteuert vom ECU 116), um selektiv eine Fluidverbindung zwischen dem Einlass der ersten Einspritzdüse 506 oder der zweiten Einspritzdüse 508 mit dem Auslass des Tanks 12 herzustellen. In einer anderen Ausführungsform kann das Kraftstoffzufuhrventil 516 betätigt werden, um ein Verhältnis zwischen dem zur ersten Einspritzdüse 506 geförderten Kraftstoff und dem zur zweiten Einspritzdüse 508 geförderten Kraftstoff einzustellen.
Die Auswahl der Kraftstoffquellen und/oder der Positionen des Kraftstoffzufuhrventils 516 sind Betriebsparameter eines Beispielmotors, die durch das ECU 116 regelbar sind, um die Klopfwahrscheinlichkeit zu reduzieren. Beispielsweise und ohne Einschränkung darauf ist ein exemplarisches ECU 116 zur Einstellung eines Kraftstofftyps, eines Verhältnisses von Kraftstofftypen, eines Einspritztyps (z. B. homogenes Gemisch vs. Direkteinspritzung) und/oder eines Verhältnisses von Einspritztypen unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors ausgelegt, um die Klopfwahrscheinlichkeit zu reduzieren.
Zurückverweisend auf 2 ist die variable Ventilsteuerung 112 dazu ausgelegt (z. B. gesteuert vom ECU 116), das Öffnen und Schließen eines oder mehrerer Einlassventile 20a und eines oder mehrerer Auslassventile 20b einzustellen, die einem oder mehreren Zylindern 14 des Motors 10 zugehörig sind. Wie hierin beschrieben, betrifft die variable Ventilsteuerung 112 jeden Mechanismus, der den Hub, die Dauer und/oder die zeitliche Abstimmung der Einlassventile 20a und Auslassventile 20b während des Betriebs des Motors 10 verändern kann. Die variable Ventilsteuerung 112 kann in jeder geeigneten mechanischen Form (nockenlos oder auf andere Weise), elektrohydraulisch oder ähnliches oder einer Kombination daraus vorgesehen sein. In einer Ausführungsform ist die variable Ventilsteuerung 112 als ein duales unabhängiges Nockenphasensystem vorgesehen. In einer Ausführungsform kann die variable Ventilsteuerung 112 zur Verbesserung der Klopfreserve angesteuert werden, indem die Ventilüberschneidung verändert wird, um Zylinderrestgase zu reduzieren und/oder die Pumpeffizienz zu steigern. Der hier verwendete Begriff „Ventilüberschneidung” meint einen Zeitraum innerhalb eines Motorzyklus, in dem das Einlassventil 20a und das Auslassventil 20b eines bestimmten Zylinders 14 gleichzeitig offen sind. Somit bezieht sich ein „Maß” der Ventilüberschneidung auf den Zeitraum, in dem das Einlassventil 20a und das Auslassventil 20b eines bestimmten Zylinders 14 gleichzeitig geöffnet sind. Die Anpassung der Motorventilsteuerzeiten durch Regelung der variablen Ventilsteuerung 112 ist ein exemplarischer Motorbetriebsparameter, der durch das ECU 116 steuerbar ist, um die Klopfwahrscheinlichkeit zu reduzieren.
Wie oben erwähnt, kann die Abgasanlage 106 in einer Ausführungsform einen Partikelfilter 302 umfassen, der einem Katalysator 304 vorgeschaltet ist. Mit der Zeit kann sich während des Motorbetriebs so viel Feinstaub in dem Partikelfilter 302 ansammeln, dass bei einer weiteren Ansammlung eine Verschlechterung der Filtration und/oder eine unerwünschte Einschränkung des Abgasflusses durch die Abgasanlage 106 drohen kann. Daher kann es von Vorteil sein, die Partikel durch Oxidation mittels eines Prozesses zu entfernen, der als Regenerierung bekannt ist.
In einer Ausführungsform kann die variable Ventilsteuerung 112 so konfiguriert sein (z. B. gesteuert vom ECU 116), dass sie den Partikelfilter 302 regeneriert und/oder die Regenerierung fördert. Zum Beispiel kann der Partikelfilter 302 regeneriert werden durch Ansteuern der variablen Ventilsteuerung 112 derart, dass der Wert der Ventilüberschneidung von einem ersten Wert der Ventilüberschneidung auf einen zweiten Wert der Ventilüberschneidung erhöht wird. Der erste Wert der Ventilüberschneidung kann der Wert der Ventilüberschneidung sein, der angewandt wird, wenn kein Klopfen im Motor 10 auftritt. Nach Erhöhung des Werts der Ventilüberschneidung kann der Wert und/oder die Geschwindigkeit des Ansauggasflusses vom Ansaugkrümmer 10a zum Abgaskrümmer 10b (d. h. Spülung) erhöht werden. Zur Abgasanlage 106 geförderter überschüssiger Sauerstoff im Ansauggas reagiert mit dem Feinstaub im Partikelfilter 302, wodurch der Katalysator 304 ohne überschüssigen Sauerstoff operieren kann, um das NO_x effizient zu reduzieren.
In manchen Ausführungsformen wird eine Vorrichtung betätigt, um Abgas zu begrenzen, zu reduzieren oder auf andere Weise daran zu hindern, zum Einlass des Verdichters 104 rückgeführt zu werden. Zum Beispiel kann eine Komponente des AGR-Systems 108 (z. B. das AGR-Ventil 408), das erste Ventil 109a und/oder das zweite Ventil 109b betätigt werden. Sämtliche Vorrichtungen zur Einschränkung, Reduzierung oder Verhinderung der Rezirkulation von Abgas können vom ECU 116 gesteuert werden. Wenn die AGR reduziert, eingeschränkt oder verhindert wird, kann der Sauerstoffgehalt des Ansauggases, das zum Ansaugkrümmer 10a gefördert wird, moduliert oder erhöht werden.
In einer Ausführungsform kann der Partikelfilter 302 basierend auf einer Partikelbelastung des Partikelfilters 302, einer Temperatur des Partikelfilters 302 oder Ähnlichem oder einer Kombination daraus periodisch regeneriert werden. Der Partikelfilter 302 wird periodisch regeneriert, indem für eine ausreichend hohe Abgastemperatur gesorgt wird, und/oder durch Nutzung einer bereits vorhandenen ausreichend hohen Abgastemperatur, und ferner durch Bereitstellung ausreichender Sauerstoff- oder oxidierender Bestandteile (z. B. NO₂) im Abgas, um die Regenerierung des Partikelfilters 302 zu unterstützen. In manchen Ausführungsformen werden überschüssige Sauerstoff- oder Oxidationsbestandteile in ausreichend niedriger Menge bereitgestellt, sodass der Partikelfilter 302 regeneriert wird, der Katalysator 304 aber weiterhin normal arbeitet. In manchen Ausführungsformen kann der Katalysator 304 mager arbeiten, und/oder es ist nicht erforderlich, dass der Katalysator 304 ständig arbeitet, und die Regenerierung des Partikelfilters 302 wird zu bestimmten Zeiten und Betriebsbedingungen priorisiert.
Die Abgasdrosselklappe 114 ist so konfiguriert (z. B. gesteuert vom ECU 116), dass sie die Geschwindigkeit einstellt, mit der das Abgas vom Motorsteuerungssystem 100 ausgestoßen wird. Die Abgasdrosselklappe 114 ist eine optionale Komponente im Motorsteuerungssystem 100 und kann weggelassen werden. In manchen Ausführungsformen ist die Abgasdrosselklappe 114 dazu vorgesehen und regelbar (z. B. vom ECU 116), den AGR-Fluss zu fördern und/oder einen Gesamtgasdurchfluss durch das System 100 zu reduzieren. In manchen Ausführungsformen ist die Position der Abgasdrosselklappe 114 ein exemplarischer Motorbetriebsparameter, der durch das ECU 116 regelbar ist, um die Klopfwahrscheinlichkeit zu reduzieren.
Zusätzlich oder alternativ zu der in 2 dargestellten Ausführungsform kann eine Ansaugdrosselklappe (nicht dargestellt) dem Verdichter 104 vorgeschaltet sein. In manchen Ausführungsformen kann die Ansaugdrosselklappe (nicht dargestellt) einem oder beiden im System 100 vorhandenen Verdichter vorgeschaltet sein. Die Ansaugdrosselklappe ist eine optionale Komponente innerhalb des Motorsteuerungssystems 100 und kann weggelassen werden. In manchen Ausführungsformen ist die Ansaugdrosselklappe dazu vorgesehen und regelbar (z. B. vom ECU 116), den AGR-Durchfluss zu fördern und/oder den Gesamtgasdurchfluss durch das System 100 zu reduzieren. In manchen Ausführungsformen ist die Position der Ansaugdrosselklappe ein exemplarischer Motorbetriebsparameter, der durch das ECU 116 regelbar ist, um die Klopfwahrscheinlichkeit zu reduzieren.
In manchen Ausführungsformen ist das ECU 116 dazu ausgeführt, einen oder mehrere Parameter im Zusammenhang mit dem Betrieb des Motors 10 zu ermitteln und/oder zu interpretieren, anhand eines oder mehrerer erkannter Parameter einen Klopfindexwert festzulegen und den Klopfindexwert mit einem Klopfschwellenwert zu vergleichen. Der Klopfindexwert ist ein schrittweiser Indikator für das Klopfrisiko während eines Verbrennungsereignisses und kann mit einer modellierten oder gemessenen Klopfwahrscheinlichkeit, einem Klopfmessgerät, einer Schallschwelle, einem in einem Testmotor installierten Zylinderinnenmessgerät und/oder jeglichem anderen aus dem Stand der Technik bekannten Klopfindikator korreliert werden. Der Klopfschwellenwert ist ein gemäß dem ausgewählten Indikationsverfahren gewählter Schwellenwert für den Klopfrisikoindikator. Die Auswahl der Einheiten für den Klopfindexwert oder die Auswahl einer Größenordnungsskala für einen dimensionslosen Klopfindexwert sind Routineschritte für einen Fachmann, der von der hierin enthaltenen Offenlegung profitiert. In manchen Ausführungsformen wird eine quantitative oder qualitative Klopfbeschreibung für einen Testmotor entwickelt, die Werte des Klopfindexwerts werden auf die den Motor betreffenden, ausgewählten Parameter kalibriert, und der Klopfschwellenwert wird auf den gewünschten Klopfschwellenwert und/oder den gewünschten Klopfschwellenwert mit einem angewandten Sicherheitsabstand eingestellt.
In manchen Ausführungsformen verändert sich der Klopfschwellenwert mit der Zeit, mit den Betriebsbedingungen des Motors, gemäß den Eingaben des Bedieners oder gemäß anderen ausgewählten Kriterien. Exemplarische und nicht einschränkende Betriebsvorgänge zur Anpassung des Klopfschwellenwerts umfassen die Erhöhung oder Senkung des Klopfschwellenwerts mit zunehmendem Alter des Motors, die Erhöhung des Klopfschwellenwerts mit zunehmender Motorbelastung und/oder die Erhöhung des Klopfschwellenwerts aufgrund der Anforderung eines Bedieners nach einer besseren Reaktion oder Leistung.
Das ECU 116 ist zur Auswertung des/der Parameter betreffend den Betrieb des Motors 10 ausgelegt. Bestimmte hierin beschriebene Betriebsvorgänge umfassen Betriebsvorgänge zur Auswertung eines oder mehrerer Parameter. Der hierin verwendete Begriff Auswertung umfasst den Erhalt von Werten anhand von aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, einschließlich zumindest des Erhalts von Werten aus einem Datenlink oder einer Netzwerkkommunikation, den Empfang elektronischer Signale (z. B. ein Spannungs-, Frequenz-, Strom- oder PWM-Signale), die den Wert angeben, den Empfang von Softwareparametern, die auf den Wert schließen lassen, das Auslesen des Werts aus einem Speicherort auf einem computerlesbaren Medium, den Erhalt des Werts als einem Laufzeitparameter anhand jeglicher gemäß dem Stand der Technik bekannten Methode und/oder durch den Empfang eines Wertes, anhand dessen der interpretierte Parameter berechnet werden kann, und/oder durch Bezugnahme auf einen Standardwert, der als der Parameterwert ausgewertet wird. Das ECU 116 kommuniziert mit jedem Sensor, Regler, Datenlink, Netzwerk oder anderen Gerät im System 100 entsprechend den für eine bestimmte Ausführungsform ausgewählten Parametern.
Den Betrieb des Motors 10 betreffende Beispielparameter umfassen sämtliche Parameter, die Auswirkungen auf das Auftreten von Klopfen haben oder damit in Verbindung gebracht werden können. Exemplarische und nicht einschränkende Parameter in Verbindung mit dem Betrieb des Motors 10 umfassen eine Ansauggastemperatur am Ansaugsystem 102, eine Ansauggastemperatur am Ansaugkrümmer 10a, einen Ansauggasdruck am Ansaugkrümmer 10a, eine Abgastemperatur am Abgaskrümmer 10b, einen Abgasdruck am Abgaskrümmer 10b, eine Abgastemperatur am Einlass und/oder Auslass der Abgasanlage 106, einen Abgasdruck am Einlass und/oder Auslass der Abgasanlage 106, eine Abgastemperatur am Einlass und/oder Auslass des AGR-Systems 108, einen Abgasdruck am Einlass und/oder Auslass des AGR-Systems 108, einen Hub, eine Zeitspanne und/oder eine zeitliche Steuerung eines Einlassventils 20a und/oder Auslassventils 20b, eine Geschwindigkeit einer Kraftstoffeinspritzung, eine eingespritzte Kraftstoffart, eine Drehzahl 104 des Verdichters, eine Geometrie oder Stellung der Turbine 118, eine Zusammensetzung des Ansauggases und/oder AGR-Gases, eine Motordrehzahl, eine Motorbelastung, ein Motodrehmoment, einen Motorleistungswert und/oder Kombinationen davon. Zusätzlich oder alternativ umfasst ein exemplarischer Parameter eine Änderungsgeschwindigkeit oder eine andere Veränderung der beschriebenen Parameter. Die erläuternden Parameter sind exemplarisch und nicht einschränkend.
Wenn das ECU 116 feststellt, dass der Klopfindexwert den Klopfschwellenwert überschreitet, ist das ECU 116 so ausgelegt, dass es einen Betriebsvorgang einer oder mehrerer Komponenten des in 2 bis 11 dargestellten Motorsteuerungssystems 100 so steuert, dass dieser die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Klopfen senkt. In manchen Ausführungsformen gibt das ECU 116 einen Motorsteuerbefehl aus, und eine oder mehrere Komponenten des Motorsteuerungssystems 100 reagieren auf den Motorsteuerbefehl. Der Motorsteuerbefehl umfasst in manchen Ausführungsformen eine oder mehrere Meldungen und/oder umfasst eine oder mehrere Parameter, die so strukturiert sind, dass sie verschiedenen Motorkomponenten aufgrund des Motorsteuerbefehls Anweisungen erteilen. Eine Motorkomponente, die auf den Motorsteuerbefehl reagiert, kann den Befehl befolgen, den Befehl als eine mit anderen Befehlseingaben konkurrierende Anweisung empfangen, den Befehl als einen Ziel- oder Grenzwert nutzen und/oder auf gesteuerte Weise auf eine Reaktion hinarbeiten, die mit dem Motorsteuerbefehl konsistent ist.
Der Betriebsvorgang zur Senkung der Klopfwahrscheinlichkeit kann den Klopfindexwert senken oder nicht. Zum Beispiel basiert ein exemplarischer Klopfindexwert auf einem Ausgangsdrehmoment des Motors, und das ECU 116 reduziert eine Temperatur des AGR-Gasstroms als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert den Klopfschwellenwert überschreitet. Die Reduzierung des AGR-Gasflusses senkt nicht direkt den korrelierenden Parameter für den Klopfindexwert (das Drehmoment des Motors), und dementsprechend verbleibt der ermittelte Klopfindexwert hoch, obwohl die Klopfwahrscheinlichkeit reduziert wird.
In manchen Ausführungsformen ist das ECU 116 zur Erkennung und/oder Auswertung eines oder mehrerer Parameter ausgelegt, die Auswirkungen auf den Betrieb des Partikelfilters 302 haben oder mit ihm in Verbindung stehen können, sowie zur Feststellung, ob eine Partikelfilterregenerierung als Reaktion auf den/die Parameter angezeigt ist, die Auswirkungen auf den Betrieb des Partikelfilters 302 haben oder mit ihm in Verbindung stehen können. Exemplarische und nicht einschränkende Parameter, die Auswirkungen auf den Betrieb des Partikelfilters 302 haben oder mit ihm in Verbindung stehen können, umfassen einen Durchfluss durch den Partikelfilter 302, einen Druckabfall innerhalb des Partikelfilters 302, einen Druck an einer dem Partikelfilter 302 vorgeschalteten Stelle, eine Temperatur der den Partikelfilter 302 durchströmenden Abgase, eine Viskosität der den Partikelfilter 302 durchströmenden Abgase, eine Temperatur des Substrats des Partikelfilters 302, geschätzte oder gemessene Partikelemissionen des Motors 10 und/oder eine Zusammensetzung der den Partikelfilter 302 durchströmenden Abgase. Die Bestimmung einer Partikelfilterbeladung 302 und/oder eine Meldung einer Partikelfilterregenerierung sind für einen Fachmann Routineschritte.
Wenn das ECU 116 feststellt, dass die Partikelfilterregenerierung angezeigt ist, steuert ein exemplarisches ECU 116 einen Betriebsvorgang der variablen Ventilsteuerung 112 dazu an, den Partikelfilter 302 zu regenerieren und/oder die Regenerierung zu unterstützen. Exemplarische Betriebsvorgänge der variablen Ventilsteuerung 112 umfassen Betriebsvorgänge zur Anhebung einer Temperatur der Abgase vom Motor 10 (z. B. früheres Öffnen des Auslassventils) und/oder einen Betriebsvorgang zur Erhöhung eines Sauerstoffgehalts der Abgase vom Motor 10 (z. B. durch Zuführung verdichteter Ansaugluft aus einem verzögert schließenden Auslassventil). Sämtliche Betriebsvorgänge der variablen Ventilsteuerung 112 zur Regenerierung des Partikelfilters 302 und zur Unterstützung der Regenerierung 302 sind hier denkbar. Ein exemplarisches ECU 116 ist zur Steuerung des Kraftstoffzufuhrsystems 110 ausgelegt, um einen oder mehrere Zylinder unter Magerbedingungen zu betreiben, um die Temperatur und/oder den zur Regenerierung des Partikelfilters 302 und zur Unterstützung der Regenerierung 302 verfügbaren Sauerstoff zu erhöhen.
Bezugnehmend auf 14 ist ein Beispielsystem 1400 zur Steuerung eines AGR-Durchflusses, einer AGR-Temperatur und/oder einer Temperatur des Ansaugkrümmers dargestellt. Das System 1400 umfasst eine Nachbehandlungs-komponente, die in dem Beispiel als ein Dreiwegekatalysator 304 dargestellt ist, und eine Anzahl an Regelventilen 1402, 1404 und 1406. Ein erstes Regelventil 1402 sorgt für die Rückführung der Abgase stromaufwärts des Dreiwegekatalysators 304. Ein zweites Regelventil 1404 sorgt für die Rückführung der Abgase an eine Mittelposition innerhalb des Dreiwegekatalysators 304. Das dritte Regelventil 1406 sorgt für die Rückführung der Abgase an einer Stelle stromabwärts des Dreiwegekatalysators 304. Ein Fachmann wird erkennen, dass sich allgemein die stromabwärtigeren Positionen der Rückführung der Abgase bei einem niedrigeren Druck aufgrund des sich im Dreiwegekatalysator 304 ergebenden Druckabfalls und bei niedrigerer Temperatur aufgrund der höheren Wärmeübertragungsverluste durch die Verweildauer in den Nachbehandlungssystemen befinden.
Dementsprechend führt in einer typischen Ausführungsform die Änderung der Rückführungsstellen der Abgase in die stromabwärts gelegene Position (z. B. vom zweiten Regelventil 1404 zum dritten Regelventil 1406) zu einem niedrigeren AGR-Durchfluss, einer niedrigeren AGR-Temperatur und/oder einer niedrigeren Temperatur des Ansaugkrümmers. Umgekehrt führt die Änderung der Rückführungsstellen der Abgase in die stromaufwärts gelegene Position zu einem höheren AGR-Durchfluss, einer höheren AGR-Temperatur und/oder einer höheren Temperatur des Ansaugkrümmers. Allerdings kann in manchen Ausführungsformen die Aktivität der Nachbehandlungskomponente und/oder die Zusammensetzung der Abgase eine Umkehrung einer oder mehrerer Verhaltensweisen der typischen Ausführungsform bewirken. Wenn die Nachbehandlungskomponente zum Beispiel und ohne Einschränkung darauf einen Oxidationskatalysator umfasst, steigt eine Temperatur der Nachbehandlungskomponente, was zu einer niedrigeren AGR-Temperatur führt, wenn die Position der Abgasrückführung in eine stromaufwärtigere Stelle verschoben wird.
Die vorhandenen Regelventile 1402, 1404 und 1406 sind nicht einschränkende Beispiele. In manchen Ausführungsformen können ein oder mehrere Ventile 1402, 1404 und 1406 fehlen, und ein oder mehrere nicht dargestellte Ventile können vorhanden sein. In manchen Ausführungsformen kann mehr als ein Ventil in mehr als einer Mittelposition innerhalb der Nachbehandlungskomponente vorgesehen sein. Der Strom 1408 ist ein Abgasstrom vom Motor, der sich an einer Stelle stromabwärts einer oder mehreren Turbinen und/oder einer oder mehreren Nachbehandlungskomponenten, die nicht dargestellt sind, befinden kann. Der Strom 1410 ist ein AGR-Strom, der zu jeder Stelle im System zurückkehren kann, einschließlich einer einem oder mehreren Verdichtern, Ladeluftkühlern oder anderen Systemkomponenten vor- oder nachgeschalteten Stelle. Der Strom 1412 ist ein Abgasstrom, der das System verlassen und/oder zu einer Turbine, einem Auslassventil, einer Nachbehandlungskomponente oder jeglicher anderen Komponente strömen kann. Die Führung des AGR-Stroms 1410, zum Beispiel kombiniert mit den Abflüssen der Regelventile 1402, 1404 und 1406, ist eine nicht einschränkende Darstellung. Die Abflüsse der Regelventile 1402, 1404 und 1406 dürfen nicht kombiniert werden und können zu denselben oder unterschiedlichen Stellen im Motoransaugsystem geleitet werden. Ferner können andere AGR-Ströme im System 1402 (nicht dargestellt) vorhanden sein.
Das ECU 116 kann die Regelventile 1402, 1404, und 1406 betreiben. In einem Beispiel regelt das ECU 116 eine oder mehrere AGR-Temperaturen, einen AGR-Durchfluss und/oder eine Temperatur des Ansaugkrümmers, wobei der Regelungsvorgang die Betätigung der Regelventile 1402, 1404 und 1406 umfasst.
In 15 ist ein exemplarisches regelbares Ladeluftkühlersystem 1500 dargestellt. Das System 1500 umfasst einen Ladeluftkühler 1512, bei dem es sich um ein Luft-Luft- oder ein kühlmittelbasiertes System handeln kann. Das kühlmittelbasierte System, sofern vorhanden, kann ebenfalls mit dem Motorkühlmittel betrieben werden, und/oder es kann sich um ein separates oder dediziertes Kühlsystem handeln. Zusätzlich oder alternativ kann eine Temperatur des Kühlmittels in dem kühlmittelbasierten System von der Motorkühlmitteltemperatur verschieden sein, und zwar entweder anhand eines regelbaren Mechanismus, des Einsatzes eines Hilfskühlers oder eines anderen Hilfsmittels. Ein Luft-Luft-Kühlsystem verwendet generell Umgebungsluft gemäß dem bekannten Stand der Technik. Das System 1500 zeigt eine ungekühlte Ansaugluft 1506, die gekühlte Ansaugluft 1508 und einen nachgeschalteten Kühlmittelstrom 1504.
Das System 1500 stellt schematisch ein Regelventil 1510 dar, das ein oder mehrere physische Ventile eines Typs umfassen kann, die für einen Kühlmitteldurchfluss 1502 an verschiedenen Punkten entlang des Ladeluftkühlers 1512 sorgen. Das System 1500 illustriert drei Einstellungen für das Regelventil 1510, aber es sind beliebig viele Einstellungen, einschließlich einer vollständigen Umleitung des Kühlmittels, möglich. Das dargestellte System 1500 sorgt für eine Veränderung des Kühlmitteldurchflusses durch Verändern der Einströmstelle des Kühlmittels. Alternativ oder zusätzlich kann das System 1500 auch die Ausströmstelle des Kühlmittels variieren und/oder intern einen Teil des Kühlmitteldurchflusses im Ladeluftkühler 1512 umleiten, sodass ein Teil des nominalen Kühlmitteldurchflussbereichs nicht verfügbar oder mit einer reduzierten Effektivität zur Wärmeübertragung verfügbar ist.
Das Regelventil 1510 stellt schematisch eine Manipulation des wirksamen Strömungsquerschnitts des Ladeluftkühlers 1512 an der Kühlmittelseite dar und kann anhand anderer Mechanismen als mit einem Ventil realisiert sein. Zum Beispiel und ohne Einschränkung darauf können eine oder mehrere Luftklappen, Luftöffnungen oder Abdeckvorrichtungen verwendet werden, um unterschiedlich große Teile des Ladeluftkühlers 1512 der Staudruckluft auszusetzen. Wenn die Hälfte des Ladeluftkühlers 1512 gegen die Einwirkung von Staudruckluft blockiert ist, wird der wirksame Strömungsquerschnitt des Ladeluftkühlers 1512 an der Kühlmittelseite reduziert und die gesamte im Ladeluftkühler 1512 auftretende Wärmeübertragung wird reduziert. Das Regelventil 1510 kann in einem diskreten Positionsbetrieb und/oder in einem kontinuierlich variablen Steuerbetrieb betrieben werden. Des Weiteren können Regionen des Betriebsbereichs des Regelventils 1510 diskret oder kontinuierlich sein.
In manchen Ausführungsformen ist das Regelventil 1510 durch ein ECU 116 regelbar und kann zur Regelung der Temperatur der gekühlten Ansaugluft 1508 und/oder einer Temperatur des Ansaugkrümmers betätigt werden. Der Betrieb des Regelventils 1510 kann mit der Regelung einer AGR-Temperatur und/oder eines AGR-Durchflusses koordiniert sein. In manchen Ausführungsformen kann das ECU 116 die Temperatur der Ansaugluft 1508 regeln, um sicherzustellen, dass eine Kondensationstemperatur (z. B. die Sättigungstemperatur) der Ansaugluft 1508 im Ladeluftkühler 1512 nicht erreicht wird. Die Regelung der Ansaugluft 1506 oberhalb der Kondensation-/Sättigungstemperatur kann anhand von Feuchtigkeitssensoren, anhand von vom System über eine Datenlink- oder Netzwerkkommunikation eingeholten Feuchtigkeitsdaten und/oder über konservative Schätzungen der Feuchtigkeit (z. B. unter Annahme einer relativen Feuchtigkeit von 100% unter Verwendung konservativer Feuchtigkeitswerte basierend auf einem verfügbaren Datum und Standortdaten, etc.) erfolgen, um sicherzustellen, dass die Kondensations-/Sättigungstemperatur der gekühlten Ansaugluft 1508 nicht erreicht wird.
Es können derzeit bekannte Bypassvorrichtungen für den Ladeluftkühler verwendet werden, um die Temperatur des Ansaugkrümmers zu beeinflussen. Allerdings führen derzeit bekannte Bypassvorrichtungen für den Ladeluftkühler einen Teil oder den gesamten Ansaugluftstrom um den Ladeluftkühler. Demzufolge kann, obwohl für die Endtemperatur der Ansaugluft in einer derartigen Vorrichtung ein ausgewählter Wert erreicht werden kann, die Temperatur eines Teils der Ansaugluft auf unterhalb der Kondensationstemperatur absinken, was zum Auftreten von unerwünschtem flüssigen Wasser im Ansaugluftsystem führen kann. Das System 1500 ist ein Beispielsystem, mit dem die Temperatur der Ansaugluft 1508 auf einen wählbaren Wert geregelt werden kann, ohne dass Teile der Ansaugluft unterkühlt werden.
In 16 ist ein exemplarisches regelbares Ladeluftkühlersystem 1600 dargestellt. Das System 1600 unterscheidet sich vom System 1500 dahingehend, dass die Ansaugluftseite des Ladeluftkühlers 1512 regelbar ist. Verschiedene Regelventile 1602, 1604, 1606 und 1608 stellen dar, wie die Ansaugluft 1506 Teile oder den gesamten Ladeluftkühler 1512 umgeht. Im Gegensatz zu derzeit bekannten Systemen umgeht die Ansaugluft den Ladeluftkühler 1512 auf eine Weise, die zu keiner Unterkühlung von Teilen der Ansaugluft 1506 führt, wodurch die Ansaugluft 1506 oberhalb der Kondensations-/Sättigungstemperatur gehalten wird. Die Systeme 1500 und 1600 schließen sich nicht aus, und die Regelventile 1510, 1602, 1604, 1606 und 1608 könnten in demselben System vorgesehen sein, obwohl eine derartige Ausführungsform nicht dargestellt ist.
Das System 1600 ist so dargestellt, dass eine Änderung des Ansaugluftstroms durch Veränderung der Einströmstelle der Ansaugluft erzielt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das System 1600 auch die Ausströmstelle der Ansaugluft variieren und/oder intern einen Teil des Ansaugluftstroms innerhalb des Ladeluftkühlers 1512 umleiten, sodass ein Teil des nominalen Strömungsquerschnitts der Ansaugluft nicht verfügbar oder mit einer reduzierten Leistungsfähigkeit zur Wärmeübertragung verfügbar ist.
In 17 ist eine andere Ausführungsform eines regelbaren Ladeluftkühlersystems 1700 dargestellt. Das System 1700 unterscheidet sich vom System 1500 dahingehend, dass ein variables Regelventil 1702 an der Kühlmittelseite den Durchfluss durch den Ladeluftkühler 1512 verändert. Bei einem Motor- oder Flüssigkeitskühlsystem 1700 kann das Regelventil 1702 einen Teil des Durchflusses des Flüssigkühlmittels umleiten und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit des Durchflusses des Flüssigkühlmittels reduzieren. Bei einem Luft-Luft-Ladeluftkühler 1512 kann das Regelventil 1702 eine Luftklappe, eine Luftablassöffnung, eine Abdeckung oder eine andere Vorrichtung sein, welche einen Durchfluss der Umgebungsluft durch den Ladeluftkühler 1512 reduziert. Im Gegensatz zu System 1500 reduziert das System 1700 den Durchfluss, anstatt einen Teil des Ladeluftkühlers 1512 gegen die Beaufschlagung mit Umgebungsluft zu blockieren. Allerdings können in einem System (nicht dargestellt) auch Eigenschaften des Systems 1500 und des Systems 1700 kombiniert sein, wie zum Beispiel die Reduzierung des Kühlmitteldurchflusses und/oder die Reduzierung des effektiven Strömungsquerschnitts des Kühlmittels.
Wie aus den o. g. Abbildungen und dem Text ersichtlich ist, wird eine Vielzahl von Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenlegung betrachtet.
Eine exemplarische Reihe an Ausführungsformen ist ein System mit einem Verbrennungsmotor mit einem Ansaugsystem, das Ansauggas zu einem Ansaugkrümmer des Motors leitet, und einem Kraftstoffsystem, das ein Kraftstoff-/Luftgemisch zu einem Brennraum des Motors leitet. Das System umfasst des Weiteren einen Verdichter, der mit einem Einlass des Ansaugsystems gekoppelt ist, und ein Abgasrückführungssystem (AGR), welches das Abgas zum Ansaugsystem zurückführt. Das AGR-System umfasst einen Regler für die AGR-Temperatur. Das System umfasst des Weiteren ein elektronisches Steuergerät (ECU), das einen Parameter auswertet, der Auswirkungen auf einen Betrieb des Motors hat, das anhand des Parameters einen Klopfindexwert bestimmt und das einen Motorsteuerbefehl ausgibt, wenn der Klopfindexwert den Klopfschwellenwert überschreitet. Der Regler für die AGR-Temperatur reagiert auf den Motorsteuerbefehl.
In manchen weiteren Ausführungsformen ist das AGR-System fluidleitend mit dem Ansaugsystem an einer Stelle verbunden, die dem Verdichter vorgeschaltet ist. In noch weiteren Ausführungsformen ist das AGR-System fluidleitend mit einem Motorabgasstrom an einer Stelle verbunden, die einer Turbine nachgeschaltet ist, wobei das Beispielsystem einen Turbolader einschließlich des Verdichters und der Turbine umfasst. In manchen Ausführungsformen ist das AGR-System fluidleitend mit dem Motorabgasstrom an einer Stelle verbunden, die einem im Motorabgasstrom vorgesehenen Partikelfilter nachgeschaltet ist, und das System umfasst des Weiteren eine Abgasdrosselklappe, die betriebsfähig mit dem Abgasstrom an einer Stelle gekoppelt ist, die dem AGR-System nachgeschaltet ist.
In manchen Ausführungsformen umfasst der Parameter, der Auswirkungen auf den Betrieb des Motors hat, eine Motordrehzahl, ein Motordrehmoment, eine Temperatur des Ansaugkrümmers, eine AGR Temperatur und/oder einen Ansaugkrümmerdruck. In manchen Ausführungsformen umfasst der Regler für die AGR-Temperatur ein AGR-Kühler-Bypassventil, ein Niedrigtemperatur-Kühlmittelventil, ein Hochtemperatur-Kühlmittelventil, und/oder ein AGR-Lenkungsventil. Exemplarische AGR-Lenkungsventile umfassen ohne Einschränkung darauf ein Ventil zur Umgehung mindestens einer AGR-Lenkungskomponente (z. B. einen AGR-Kühler), ein Ventil zur Einstellung einer AGR-Auslassposition und/oder ein Ventil zur Einstellung einer AGR-Einlassposition.
Ein Beispielsystem umfasst einen Ladeluftkühler, der Ansauggase an einer Stelle zwischen dem Verdichter und dem Ansaugsystem kühlt, wobei das Ladeluftkühler-Bypassventil die Ansauggase selektiv um den Ladeluftkühler herumleitet. Eine selektive Umleitung umfasst die teilweise oder vollständige Umgehung in einer kontinuierlichen oder diskret wählbaren Menge. Das Beispielsystem umfasst das Ladeluftkühler-Bypassventil, das auf den Motorsteuerbefehl reagiert.
Ein anderes Beispielsystem umfasst ein Hochtemperatur-Kühlmittel und ein Niedrigtemperatur-Kühlmittel, wobei der Regler für die AGR-Temperatur selektiv das Hochtemperatur-Kühlmittel sowie das Niedrigtemperatur-Kühlmittel mit dem rezirkulierten Abgas verbindet. Der Regler für die AGR-Temperatur verbindet selektiv jedes Hochtemperatur-Kühlmittel und Niedrigtemperatur-Kühlmittel in kontinuierlichen oder diskret wählbaren Durchsatzmengen, wobei entweder das Hochtemperatur-Kühlmittel oder das Niedrigtemperatur-Kühlmittel oder beide sequenziell oder gleichzeitig verbunden werden. Ein Beispielsystem umfasst des Weiteren den Regler für die AGR-Temperatur zur Bereitstellung einer wählbaren Menge des Hochtemperatur-Kühlmittels und des Niedrigtemperatur-Kühlmittels für das rezirkulierte Abgas im AGR-Kühler.
In manchen Ausführungsformen umfasst das System eine variable Ventilsteuerung (VVT), wobei die variable Ventilsteuerung auf den Motorsteuerbefehl reagiert. Die variable Ventilsteuerung kann binär sein (d. h. zwei Ventilsteuerungsmodi), kontinuierlich oder diskret variabel, und/oder die Ventilsteuerung kann für jedes Ventil vollständig unabhängig steuerbar sein. In manchen Ausführungsformen leitet das Kraftstoffsystem des Weiteren einen Kraftstoff direkt zum Brennraum. Der direkt in den Brennraum eingespritzte Kraftstoff kann derselbe Kraftstofftyp sein wie jener, der als Bestandteil des Kraftstoffgemischs zugeführt wird, und/oder der direkt in den Brennraum eingespritzte Kraftstoff kann ein anderer Kraftstofftyp sein, als jener, der als Bestandteil des Kraftstoffgemischs zugeführt wird.
Eine andere exemplarische Reihe von Ausführungsformen ist ein Verfahren umfassend: Auswerten eines Parameters, der Auswirkungen auf den Betrieb eines Verbrennungsmotors hat, Bestimmen eines Klopfindexwerts als Reaktion auf den Parameter und Reduzieren einer Temperatur des Ansaugkrümmers als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert einen Klopfschwellenwert überschreitet. In manchen Ausführungsformen umfasst die Reduzierung der Temperatur des Ansaugkrümmers ein Reduzieren einer Temperatur des zurückgeführten Gases (AGR). Der Betriebsvorgang zur Reduzierung der AGR-Gastemperatur umfasst in manchen Ausführungsformen das Betreiben eines Niedrigtemperatur-AGR-Kühlers. Das Betreiben des Niedrigtemperatur-AGR-Kühlers umfasst den Betrieb des AGR-Kühlers mit einem Kühlmittel mit einer reduzierten Temperatur, mit einem Kühlmittel mit einem erhöhten Kühlmitteldurchfluss, und/oder eines AGR-Kühlers mit einem größeren effektiven thermischen Kontaktbereich zwischen den AGR-Gasen und dem Kühlmittel.
In manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Reduzieren eines Gegendrucks der Motorabgase als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert den Klopfschwellenwert überschreitet. Der Betriebsschritt des Reduzierens eines Gegendrucks der Motorabgase reduziert in manchen Ausführungsformen gleichzeitig die Restgase im Brennraum. Der Betriebsschritt zum Reduzieren des Gegendrucks der Motorabgase umfasst in manchen Ausführungsformen ein Reduzieren eines AGR-Durchflussdrucks, ein Einstellen einer AGR-Durchflussroute, ein Einstellen einer variablen Turbinengeometrieposition und/oder ein Einstellen einer Abgasdrosselklappenstellung.
Ein Beispielverfahren umfasst ein Einstellen eines variablen Ventilsteuerungssystems als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert den Klopfschwellenwert überschreitet. In manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren die Kraftstoffversorgung des Motors zumindest teilweise per Direkteinspritzung als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert den Klopfschwellenwert überschreitet. Noch ein weiteres Beispielverfahren umfasst ein Reduzieren einer Ansaugkrümmertemperatur durch Betreiben eines Ladeluftkühler-Bypasses.
Noch eine weitere Reihe exemplarischer Ausführungsformen ist ein System einschließlich eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugsystem, das Ansauggas zu einem Ansaugkrümmer des Motors leitet, und eines Kraftstoffsystems, das ein Kraftstoff-Luftgemisch zu einem Brennraum des Motors leitet. Das System umfasst des Weiteren einen Verdichter, der mit einem Einlass des Ansaugsystems gekoppelt ist, und ein Niederdruck-Abgasrückführungssystem (AGR), das Abgas zum Ansaugsystem zurückführt. Das Beispielsystem umfasst eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Klopfindexwerts und eine Vorrichtung zur Reduzierung einer Klopfwahrscheinlichkeit als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert einen Klopfschwellenwert überschreitet. Das Beispielsystem umfasst des Weiteren ein Hilfsmittel zur Reduzierung einer Klopfwahrscheinlichkeit als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert einen Klopfschwellenwert überschreitet.
In manchen Ausführungsformen umfasst das System des Weiteren eine Einrichtung zur Regenerierung eines Partikelfilters, der betrieblich an eine Motorabgasanlage gekoppelt ist, einschließlich eines Dreiwegekatalysators. Ein Beispielsystem umfasst eine Einrichtung zum Strömenlassen der AGR, wenn sich eine Temperatur der AGR unterhalb der Kondensationsgrenztemperatur für die AGR befindet. Die Kondensationsgrenztemperatur für die AGR umfasst in manchen Ausführungsformen, dass AGR-Gase mit einer derzeitigen Zusammensetzung (einschließlich Wasseranteil) und Wärmeübertragungsumgebung innerhalb des AGR-Fließwegs und/oder des AGR-Kühlers auf eine Taupunkttemperatur des AGR-Gases absinken.
Zu noch einer weiteren Reihe exemplarischer Ausführungsformen gehört ein Verfahren umfassend: Betreiben eines Ottomotors, Strömenlassen der Niederdruck-Abgasrückführung (AGR) von einem Auslass zu einem Einlass des Ottomotors, Auswerten eines Parameters, der Auswirkungen auf den Betrieb des Ottomotors hat, Bestimmen des Klopfindexwerts als Reaktion auf den Parameter und die Reduzierung einer Klopfwahrscheinlichkeit als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert einen Klopfschwellenwert überschreitet. In manchen weiteren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Reduzieren einer Klopfwahrscheinlichkeit durch Reduzieren einer Temperatur des Ansaugkrümmers des Ottomotors. In noch weiteren bestimmten Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Reduzieren der Temperatur des Ansaugkrümmers durch Vorbeileiten zumindest eines Teils der Verdichterauslassgase und/oder durch zumindest teilweises Umgehen eines AGR-Kühlers. Ein Beispielverfahren umfasst des Weiteren ein Reduzieren einer Klopfwahrscheinlichkeit durch Reduzieren einer Kühlmitteltemperatur für einen AGR-Kühler, durch Reduzieren eines Gegendrucks eines Ottomotors, durch Einstellen einer Ventilsteuerung für den Ottomotor und/oder durch eine zumindest teilweise Kraftstoffzuführung zum Ottomotor durch Direkteinspritzung.
Jede hierin aufgeführte Theorie, jeder Betriebsmechanismus, Beweis oder jede Erkenntnis soll das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weiter fördern und hat nicht zum Ziel, die vorliegende Erfindung in irgendeiner Weise abhängig von einer derartigen Theorie, einem derartigen Betriebsmechanismus oder einer derartigen Erkenntnis zu machen. Beim Lesen der Ansprüche ist, wenn Begriffe wie z. B. „ein”, „eine”, „wenigstens eine” und „wenigstens ein Teil” verwendet werden, nicht beabsichtigt, den Anspruch auf nur einen Gegenstand zu limitieren, es sei denn, in dem Anspruch ist etwas Gegenteiliges spezifiziert. Wenn ferner die Begriffe „zumindest ein Teil” und/oder „ein Teil” verwendet werden, kann der Gegenstand einen Teil und/oder den gesamten Gegenstand umfassen, es sei denn, es wurde etwas Gegenteiliges spezifiziert. Obwohl Ausführungsformen der Erfindung in den Zeichnungen und der vorhergehenden Beschreibung genau dargestellt und beschrieben wurden, sind diese als erläuternd und nicht als einschränkend zu betrachten, und es versteht sich, dass nur ausgewählte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, und dass sämtliche Änderungen, Modifizierungen und Äquivalente, die dem Sinn dieser Erfindung gemäß der hierin enthaltenen Definition oder einem der folgenden Ansprüche entsprechen, geschützt sein sollen.

Claims

System, mit: einem Verbrennungsmotor mit einem Ansaugsystem, das zur Zufuhr von Ansauggas zu einem Ansaugkrümmer des Motors ausgeführt ist, und ein Kraftstoffsystem, das zum Liefern eines Kraftstoff-Luftgemischs in einen Brennraum des Motors ausgeführt ist; einem Verdichter, der an einen Einlass des Ansaugsystems gekoppelt ist; einem Abgasrückführungssystem (AGR), das zur Rückführung von Abgas zum Ansaugsystem ausgeführt ist, wobei das AGR-System eine AGR-Temperatureinstellvorrichtung umfasst; und einem elektronischen Steuergerät (ECU), das ausgeführt ist zum: Auswerten eines Parameters, der Auswirkungen auf den Betrieb des Motors hat; Bestimmen eines Klopfindexwerts als Reaktion auf den Parameter; und Bereitstellen eines Motorsteuerbefehls als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert einen Klopfschwellenwert überschreitet; und wobei die AGR-Temperatureinstellvorrichtung auf den Motorsteuerbefehl reagiert.
System nach Anspruch 1, bei dem das AGR-System an einer dem Verdichter vorgeschalteten Stelle fluidleitend mit dem Ansaugsystem verbunden ist.
System nach Anspruch 2, bei dem das AGR-System an einer einer Turbine nachgeschalteten Stelle fluidleitend mit einem Motorabgasstrom verbunden ist, und das System des Weiteren einen Turbolader umfasst, der den Verdichter und die Turbine definiert.
System nach Anspruch 3, bei dem das AGR-System an einer einem Partikelfilter nachgeschalteten Stelle, der in dem Motorabgasstrom angeordnet ist, fluidleitend mit dem Motorabgasstrom verbunden ist und das System des Weiteren eine Abgasdrosselklappe umfasst, die an einer dem AGR-System nachgeschalteten Stelle betrieblich mit dem Motorabgasstrom gekoppelt ist.
System nach Anspruch 3, bei dem das AGR-System an einer wählbaren Stelle fluidleitend mit dem Motorabgasstrom verbunden ist und die wählbare Stelle zumindest eine Stelle umfasst, die aus folgenden Stellen ausgewählt wurde: einer der Nachbehandlungssystemkomponente vorgeschalteten Stelle, einer der Nachbehandlungssystemkomponente nachgeschalteten Stelle und einer Stelle innerhalb der Nachbehandlungssystemkomponente.
System nach Anspruch 5, ferner aufweisend mindestens ein AGR-Nachbehandlungsregelventil, wobei das ECU des Weiteren zur Betätigung des AGR-Nachbehandlungsregelventils zur Steuerung einer AGR-Temperatur, eines AGR-Durchflusses und einer Temperatur des Ansaugkrümmers ausgeführt ist.
System nach Anspruch 1, bei dem der Parameter, der Auswirkungen auf den Betrieb des Motors hat, mindestens einen Parameter umfasst, der aus folgenden Parametern ausgewählt wurde: einer Motordrehzahl, einem Motordrehmoment, einer Temperatur des Ansaugkrümmers, einer AGR-Temperatur und einem Ansaugkrümmerdruck.
System nach Anspruch 1, bei dem die AGR-Temperatureinstellvorrichtung mindestens eine Einrichtung umfasst, die aus folgenden Einrichtungen ausgewählt wurde: einem AGR-Kühler-Bypassventil, einem Niedrigtemperatur-Kühlmittelventil, einem Hochtemperatur-Kühlmittelventil und einem AGR-Lenkungsventil.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Ladeluftkühler, der zur Kühlung von Ansauggasen an einer Stelle zwischen dem Verdichter und dem Ansaugsystem ausgeführt ist, ein Ladeluftkühler-Bypassventil, das zur selektiven Umleitung der Ansauggase um den Ladeluftkühler ausgeführt ist, wobei das Ladeluftkühler-Bypassventil auf den Motorsteuerbefehl reagiert.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Hochtemperatur-Kühlmittel und ein Niedrigtemperatur-Kühlmittel, wobei die AGR-Temperatureinstellvorrichtung zur selektiven Kopplung des Hochtemperatur-Kühlmittels sowie des Niedrigtemperatur-Kühlmittels mit dem rezirkulierten Abgas ausgeführt ist.
System nach Anspruch 10, bei dem das AGR-System ferner einen einzigen AGR-Kühler umfasst, und bei dem die AGR-Temperatureinstellvorrichtung des Weiteren zur Bereitstellung einer wählbaren Menge des Hochtemperatur-Kühlmittels sowie des Niedrigtemperatur-Kühlmittels an das rezirkulierte Abgas im AGR-Kühler ausgeführt ist.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend eine variable Ventilsteuerung (VVT), wobei die variable Ventilsteuerung auf den Motorsteuerbefehl reagiert.
System nach Anspruch 1, bei dem das Kraftstoffsystem ferner zur Einspritzung eines Kraftstoffs direkt in den Brennraum ausgeführt ist.
System nach Anspruch 13, bei dem das Kraftstoffgemisch und der direkt in den Brennraum eingeleitete Kraftstoff unterschiedliche Kraftstoffarten umfassen.
Verfahren, umfassend: Auswerten eines Parameters, der Auswirkungen auf einen Betrieb eines Verbrennungsmotors hat; Bestimmen eines Klopfindexwerts als Reaktion auf den Parameter; und Reduzieren einer Temperatur des Ansaugkrümmers als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert einen Klopfschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Reduzieren der Temperatur des Ansaugkrümmers ein Reduzieren einer Abgasrückführungs-(AGR)-Gastemperatur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Reduzieren der AGR-Gastemperatur ein Betreiben eines AGR-Niedrigtemperaturkühlers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend ein Reduzieren eines Gegendrucks der Motorabgase als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert den Klopfschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Reduzieren des Gegendrucks der Motorabgase mindestens einen Betriebsvorgang umfasst, der aus den Betriebsvorgängen bestehend aus einem Reduzieren eines AGR-Durchflussdrucks, einem Einstellen einer AGR-Durchflussroute, einem Einstellen einer variablen Turbinengeometrieposition und einem Einstellen einer Abgasdrosselklappenposition ausgewählt wurde.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend ein Einstellen einer variablen Ventilsteuerung als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert den Klopfschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend die Kraftstoffversorgung des Motors zumindest teilweise durch Direkteinspritzung als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert den Klopfschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Reduzieren einer Temperatur des Ansaugkrümmers ein Betreiben eines Ladeluftkühler-Bypasses umfasst.
System, mit: einem Verbrennungsmotor mit einem Ansaugsystem, das zur Zufuhr von Ansauggas zu einem Ansaugkrümmer des Motors ausgeführt ist, und einem Kraftstoffsystem, das zum Liefern eines Kraftstoff-Luftgemisches in einem Brennraum des Motors ausgeführt ist; einem Verdichter, der mit einem Einlass des Ansaugsystems gekoppelt ist; einem Niederdruck-Abgasrückführungssystem (AGR), das zur Rückführung von Abgas zum Ansaugsystem ausgeführt ist; einer Einrichtung zur Bestimmung eines Klopfindexwerts; und einer Einrichtung zum Reduzieren einer Klopfwahrscheinlichkeit als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert einen Klopfschwellenwert überschreitet.
System nach Anspruch 23, ferner umfassend eine Einrichtung zur Regenerierung eines Partikelfilters, der betrieblich mit einer Motorabgasanlage gekoppelt ist, die einen Dreiwegekatalysator enthält.
System nach Anspruch 23, ferner umfassend eine Einrichtung zum Strömenlassen des AGR, wenn eine Temperatur des AGR sich unterhalb einer Kondensationsgrenztemperatur des AGR befindet.
Verfahren, umfassend: Betreiben eines Ottomotors; Strömenlassen einer Niederdruck-Abgasrückführung (AGR) von einem Auslass zu einem Einlass des Ottomotors; Auswerten eines Parameters, der Auswirkungen auf einen Betrieb des Ottomotors hat; Bestimmen eines Klopfindexwerts als Reaktion auf den Parameter; und Reduzieren einer Klopfwahrscheinlichkeit als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert einen Klopfschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem das Reduzieren der Klopfwahrscheinlichkeit ein Reduzieren einer Temperatur des Ansaugkrümmers des Ottomotors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem das Reduzieren der Temperatur des Ansaugkrümmers ein Vorbeileiten von mindestens einem Teil der Verdichterabgase und/oder mindestens ein teilweises Umgehen eines AGR-Kühlers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem das Reduzieren der Klopfwahrscheinlichkeit ein Reduzieren einer Kühlmitteltemperatur für einen AGR-Kühler umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem das Reduzieren der Klopfwahrscheinlichkeit ein Reduzieren eines Gegendrucks des Ottomotors umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem das Reduzieren der Klopfwahrscheinlichkeit ein Einstellen einer Ventilsteuerung für den Ottomotor umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem das Reduzieren der Klopfwahrscheinlichkeit eine zumindest teilweise Kraftstoffzuführung zum Ottomotor durch Direkteinspritzung umfasst.
System, mit: einem Verbrennungsmotor mit einem Ansaugsystem, das zur Zufuhr von Ansauggas zu einem Ansaugkrümmer des Motors ausgeführt ist, und ein Kraftstoffsystem, das zum Liefern eines Kraftstoff-Luftgemischs in einen Brennraum des Motors ausgeführt ist; einem Verdichter, der mit einem Einlass des Ansaugsystems gekoppelt ist und einen Druckluftstrom bereitstellt; einem Ladeluftkühler, der zur Kühlung mindestens eines Teils des Druckluftstroms ausgeführt ist, wobei der Ladeluftkühler eine Einrichtung mit variabler Kühlleistung umfasst; einem elektronischen Steuergerät (ECU), das ausgeführt ist zum: Auswerten eines Parameters, der Auswirkungen auf einen Betrieb des Motors hat; Bestimmen eines Klopfindexwerts als Reaktion auf den Parameter; und Bereitstellen eines Motorsteuerbefehls als Reaktion darauf, dass der Klopfindexwert einen Klopfschwellenwert überschreitet; und wobei die Einrichtung mit variabler Kühlleistung auf den Motorsteuerbefehl reagiert.
System nach Anspruch 33, bei dem die Einrichtung mit variabler Kühlleistung mindestens eine Abdeckung, eine Luftklappe oder eine Luftabführöffnung umfasst, die dazu ausgeführt sind, einen Umgebungsluftstrom durch den Ladeluftkühler einzustellen.
System nach Anspruch 33, bei dem die Einrichtung mit variabler Kühlleistung auf der Kühlmittelseite eine Einrichtung zur Änderung eines wirksamen Strömungsquerschnitts für den Ladeluftkühler umfasst.
System nach Anspruch 35, bei dem die Einrichtung zur Änderung eines wirksamen Strömungsquerschnitts auf der Kühlmittelseite eine Kühlmitteleinlasspositionssteuerung umfasst.
System nach Anspruch 35, bei dem die Einrichtung zur Änderung eines wirksamen Strömungsquerschnitts auf der Kühlmittelseite eine Kühlmittelauslasspositionssteuerung umfasst.
System nach Anspruch 33, bei dem die Einrichtung mit variabler Kühlleistung auf der Kühlmittelseite eine Einrichtung zur Änderung des Kühlmitteldurchflusses umfasst.
System nach Anspruch 33, bei dem die Einrichtung mit variabler Kühlleistung eine Einlasspositionssteuerung für den Druckluftstrom umfasst.
System nach Anspruch 33, bei dem die Einrichtung mit variabler Kühlleistung eine Auslasspositionssteuerung für den Druckluftstrom umfasst.
System nach Anspruch 33, bei dem die Einrichtung mit variabler Kühlleistung eine Einrichtung umfasst, die eine reduzierte Kühlleistung im Ladeluftkühler bereitstellt, wobei die Einrichtung ein Kühlen des gesamten Druckluftstroms beinhaltet.
System nach Anspruch 41, bei dem das ECU ferner zum Bereitstellen der reduzierten Kühlleistung als Reaktion auf eine Kondensationstemperatur des Druckluftstroms ausgeführt ist.
System nach Anspruch 33, bei dem das ECU ferner zum Auswerten einer Kondensationstemperatur des Druckluftstroms ausgeführt ist, und bei dem der Motorsteuerbefehl des Weiteren als Reaktion auf die Kondensationstemperatur ausgegeben wird.