DE102011006056A1

DE102011006056A1 - Interne und externe Niederdruck-Agr für aufgeladene Motoren

Info

Publication number: DE102011006056A1
Application number: DE102011006056A
Authority: DE
Inventors: Daniel Joseph Styles; James Leiby
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2011-10-06
Also published as: CN102213159A; CN102213159B; US7934486B1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung von Verbrennung in einer Brennkammer eines turboaufgeladenen Motors beschrieben. Das Verfahren umfasst Einlassen einer ersten Abgasmenge von einem Einlasskrümmer des Motors in die Brennkammer vor der Zündung, wobei sich die erste Menge als Reaktion auf eine sich ändernde Motorlast mit einer ersten Rate ändert. Des Weiteren umfasst das Verfahren Zurückhalten einer zweiten Abgasmenge von der Brennkammer in der Brennkammer vor der Zündung, wobei sich die zweite Menge als Reaktion auf die sich ändernde Motorlast mit einer zweiten Rate, die größer ist als die erste Rate, ändert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und insbesondere den Lufteinlass und die Abgasrückführung in Kraftfahrzeugmotorsystemen.
Hintergrund und kurze Darstellung der Erfindung
Ein aufgeladener Motor kann höhere Verbrennungs- und Abgastemperaturen aufweisen als ein selbstansaugender Motor mit ähnlicher Ausgangsleistung. Solche höheren Temperaturen können erhöhte Stickoxid-Emissionen (NOX-Emissionen) von dem Motor bewirken und können Materialalterung beschleunigen, einschließlich Turbolader- und Abgasnachbehandlungskatalysatoralterung. Die Abgasrückführung (AGR) ist ein Lösungsansatz zum Entgegenwirken dieser Effekte. AGR funktioniert durch Verdünnen der Einlassluftladung mit Abgas, wodurch ihr Sauerstoffgehalt reduziert wird. Wenn das resultierende Luft-Abgas-Gemisch anstelle von gewöhnlicher Luft verwendet wird, um die Verbrennung in dem Motor zu unterstützen, kommt es zu niedrigeren Verbrennungs- und Abgastemperaturen. Die AGR kann auch die Kraftstoffökonomie in Benzinmotoren verbessern. Bei mittleren und hohen Lasten wird Kraftstoffökonomie aufgrund von Klopfminderung, wodurch eine effizientere Verbrennungsphaseneinstellung, ein verminderter Wärmeverlust an das Motorkühlmittel und geringere Abgastemperaturen gestattet werden – was wiederum den Bedarf an Anreicherung zum Kühlen der Abgaskomponenten reduziert –, verbessert. Bei niedrigen Lasten stellt die AGR den zusätzlichen Vorteil einer Reduktion von Drosselverlusten bereit.
Bei aufgeladenen Motorsystemen, die mit einem mechanisch mit einer abgasgetriebenen Turbine gekoppelten Verdichter ausgestattet sind, kann Abgas durch eine Hochdruck-(HP-)AGR-Schleife und/oder durch eine Niederdruck-(LP-)AGR-Schleife rückgeführt werden. In der HP-AGR-Schleife wird das Abgas stromaufwärts der Turbine entnommen und mit Einlassluft stromabwärts des Verdichters vermischt. Bei einer LP-AGR-Schleife wird das Abgas stromabwärts der Turbine entnommen und mit Einlassluft stromaufwärts des Verdichters vermischt. Des Weiteren stellen einige Motorsysteme eine so genannte ”interne AGR” bereit, bei der Verbrennung in einem oder mehreren Zylindern des Motors eingeleitet werden kann, wenn Abgas von einer vorherigen Verbrennung noch immer in den Zylindern vorhanden ist. Das Ausmaß der internen AGR kann unter Verwendung von variabler Einlass- und/oder Auslassventilsteuerung gesteuert werden.
Die HP- und LP-AGR-Strategien erreichen optimale Wirksamkeit in verschiedenen Bereichen im Last-Drehzahl-Kennfeld des Motors. Zudem hat jede Strategie ihre eigenen Steuersystemherausforderungen. Beispielsweise ist HP-AGR bei niedrigen Lasten am effektivsten, wo der Einlassunterdruck ausreichend Durchflusspotential liefert; bei höheren Lasten ist die Soll-AGR-Durchflussrate aufgrund von verringertem Durchflusspotential möglicherweise unerreichbar. Die an sich von Turbolader-Wastegate- und Drosselbedingungen abhängige HP-AGR kann eine komplexe Durchflussregelungsstrategie erfordern. Des Weiteren kann die HP-AGR eine schlechte AGR-/Luftladungs-Mischung erfahren und eine hohe Rate aktiver Kühlung erfordern, was auf die kurze Länge zwischen der HP-AGR-Entnahmestelle und den Einlasskrümmerrohren des Motors zurückzuführen ist.
Im Gegensatz zu HP-AGR liefert LP-AGR adäquaten Durchfluss von mittleren bis hohen Motorlasten in Bereichen, in denen HP-AGR durchflussbegrenzt ist, lässt sich leichter kühlen und kann unabhängiger von der Drossel und vom Wastegate gesteuert werden. LP-AGR reagiert jedoch möglicherweise schleppend auf sich ändernde Motorlast, Motordrehzahl oder Einlassluftstrom. Insbesondere bei Benzinmotoren kann solch ein nicht zufriedenstellendes instationäres Ansprechverhalten zu Verbrennungsinstabilität unter Tip-out-Bedingungen führen, wenn Frischluft erforderlich ist, um Verbrennung aufrechtzuerhalten, aber AGR-verdünnte Luft stromaufwärts des Drosselventils vorhanden ist. Des Weiteren kann es zu einer bedeutenden Verzögerung der AGR-Verfügbarkeit unter Tip-in-Bedingungen kommen, da die im Einlasskrümmer angesammelte AGR-Menge möglicherweise nicht dazu ausreicht, die gewünschte Verbrennung und/oder Abgasreinigungsleistung bereitzustellen.
Es sind turboaufgeladene Motorsysteme, die mehr als einen AGR-Modus verwenden, beschrieben worden. Die WIPO-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007/136142 beschreibt ein System, bei dem ein Verhältnis von interner zu externer LP-AGR in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen eingestellt wird. Dieser Verweis berücksichtigt jedoch nicht den gesamten Bereich von Steueroptionen, die möglich sind, wenn eine schnell reagierende interne AGR mit einer langsamer reagierenden externen LP-AGR koordiniert wird.
Deshalb stellt eine Ausführungsform ein Verfahren zur Steuerung von Verbrennung in einer Brennkammer eines turboaufgeladenen Motors bereit. Das Verfahren umfasst Einlassen einer ersten Abgasmenge von einem Einlasskrümmer des Motors in die Brennkammer vor der Zündung, wobei sich die erste Menge als Reaktion auf eine sich ändernde Motorlast mit einer ersten Rate ändert. Des Weiteren umfasst das Verfahren Zurückhalten einer zweiten Abgasmenge von der Brennkammer in der Brennkammer vor der Zündung, wobei sich die zweite Menge als Reaktion auf die sich ändernde Motorlast mit einer zweiten Rate, die größer ist als die erste Rate, ändert. Auf diese Weise kann externe LP-AGR dazu verwendet werden, eine geeignet verdünnte Einlassluftladung in einem Bereich von stationären Zuständen zuzuführen, während schneller reagierende interne AGR dazu verwendet werden kann, während instationärer Zustände einzuspringen.
Es versteht sich, dass der obige Hintergrund und die obige Kurzdarstellung dazu vorgesehen sind, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der folgenden ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie sollen keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche hierin angeführten Nachteile lösen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 und 2 zeigen schematisch Aspekte beispielhafter Motorsysteme gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
3 zeigt ein idealisiertes Kennfeld der Motorlast als Funktion der Motordrehzahl für einen beispielhaften turboaufgeladenen Motor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung von Verbrennung in einer Brennkammer eines turboaufgeladenen Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Umverteilen der relativen Mengen interner und externer AGR bei stationären Motor-Last-Zuständen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6 zeigt eine idealisierte Kurve der Soll-Gesamt-AGR-Rate als Funktion der Zeit in einem beispielhaften Szenarium gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
7 und 8 zeigen idealisierte Kurven der externen AGR-Durchflussrate als Funktion der Zeit in beispielhaften Szenarien gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
9 zeigt eine idealisierte Kurve der internen AGR-Rate als Funktion der Zeit in einem beispielhaften Szenarium gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Ausführliche Beschreibung
Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung wird nunmehr beispielhaft und unter Bezugnahme auf bestimmte dargestellte Ausführungsformen beschrieben. Komponenten, Verfahrensschritte und andere Elemente, die in einer oder mehr Ausführungsformen im Wesentlichen gleich sein können, werden gleichgestellt identifiziert und unter minimaler Wiederholung beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass gleichgestellt identifizierte Elemente zumindest zu einem gewissen Grad unterschiedlich sein können. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass die in dieser Offenbarung enthaltenen Zeichnungsfiguren schematisch und allgemein nicht maßstäblich sind. Die verschiedenen Zeichnungsmaßstäbe, Aspektverhältnisse und Anzahlen der in den Figuren gezeigten Komponenten können vielmehr absichtlich verzerrt sein, um ausgewählte Merkmale oder Beziehungen leichter ersichtlich zu machen.
1 zeigt schematisch Aspekte eines beispielhaften Motorsystems 10 gemäß einer Ausführungsform. Im Motorsystem 10 wird Frischluft über einen Luftfilter 12 eingelassen und strömt zum Verdichter 14. Bei Ausführungsformen, die mit der vorliegenden Offenbarung voll vereinbar sind, kann der Verdichter ein geeigneter Einlassluftverdichter – zum Beispiel ein motorgetriebener oder ein antriebswellengetriebener Laderverdichter sein. In dem Motorsystem 10 ist der Verdichter jedoch ein Turbolader-Verdichter, der mit einer Turbine 16 mechanisch verbunden ist, wobei die Turbine durch expandierendes Motorabgas vom Auslasskrümmer 18 angetrieben wird. Bei einer Ausführungsform können der Verdichter und die Turbine innerhalb eines zweiflutigen Turboladers verbunden sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader ein Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) sein, wobei die Turbinengeometrie als Funktion der Motordrehzahl aktiv verändert wird.
Im Motorsystem 10 ist der Verdichter 14 über einen Ladeluftkühler 22 und ein Drosselventil 24 mit dem Einlasskrümmer 20 strömungsverbunden. Demgemäß strömt die druckbeaufschlagte Luftladung vom Verdichter durch den Ladeluftkühler und das Drosselventil auf dem Weg zum Einlasskrümmer. Der Ladeluftkühler kann ein geeigneter Wärmetauscher sein, der dazu konfiguriert ist, die Einlassluftladung für die Sollverbrennungs- und Abgasreinigungsleistung zu kühlen. Wie in 1 gezeigt, ist ein Verdichter-Bypassventil 26 zwischen dem Einlass und dem Auslass des Verdichters gekoppelt. Das Verdichter-Bypassventil kann ein normalerweise geschlossenes Ventil sein, das dazu konfiguriert ist, sich bei Ansteuerung durch ein elektronisches Steuersystem (siehe unten) zu öffnen, um übermäßigen Ladedruck unter ausgewählten Betriebsbedingungen zu entlasten. Das Verdichter-Bypassventil kann unter Bedingungen abnehmender Motordrehzahl geöffnet werden, um ein Pumpen des Verdichters abzuwenden. Wenn das Verdichter-Bypassventil geöffnet ist, kann unkomprimierte Frischluft durch das Rückschlagventil 28 zum Drosselventil 24 strömen, oder komprimierte Luft kann um den Verdichter zur stromaufwärtigen Seite lecken. Des Weiteren ermöglicht das Rückschlagventil 28 Frischluftumgehung der meisten AGR-verdünnten Luftladung stromaufwärts des Drosselventils. Dieses Merkmal kann die Auswirkung von AGR-verdünnter Restluft im Motorsystem bei Tip-out verringern.
Im Motorsystem 10 sind der Auslasskrümmer 18 und der Einlasskrümmer 20 durch eine Reihe von Auslassventilen 32 bzw. Einlassventilen 34 mit einer Reihe von Brennkammern 30 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile elektronisch betätigt werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann jedes der Auslass- und Einlassventile durch Nocken betätigt werden. Ob elektronisch betätigt oder durch Nocken betätigt, kann die Steuerzeit des Auslass- und Einlassventil-Öffnens und -Schließens nach Bedarf für für eine Sollverbrennungs- und -abgasreinigungsleistung eingestellt werden. Insbesondere kann die Ventilsteuerung so eingestellt werden, dass die Verbrennung eingeleitet wird, wenn eine gesteuerte Menge an Abgas von einer vorherigen Verbrennung immer noch in einer oder mehreren Brennkammern vorhanden ist. Solches Abgas kann in der Brennkammer zurückgehalten werden (zum Beispiel aus der Brennkammer beim Auslasshub nicht ausgestoßen oder nicht vollständig ausgestoßen werden) oder als Alternative während des Einlasshubs über ein noch geöffnetes Auslassventil aus dem Auslasskrümmer wieder in die Brennkammer eingelassen werden. Auf diese Weise kann die eingestellte Ventilsteuerzeit einen Modus mit ”interner AGR” ermöglichen, der zum Verringern von Spitzenverbrennungstemperaturen unter ausgewählten Betriebsbedingungen nützlich ist. Wenn die Schließsteuerzeit des Auslassventils zum Beispiel vom oT des Auslasshubs weg bewegt wird, können in Abhängigkeit von Parametern, wie zum Beispiel Motordrehzahl, Motorlast usw., erhöhte Abgasmengen zurückgehalten werden. Insbesondere kann ein frühes Schließen des Auslassventils (vor dem oT des Auslasshubs) dazu verwendet werden, den Ausstoß von Abgasen zu begrenzen und Restabgase, die für das nächste Verbrennungsereignis in dem bestimmten Zylinder zurückgehalten werden, zu vermehren. In einem anderen Beispiel kann das späte Schließen des Auslassventils (zum Beispiel Schließen des Auslassventils während des Einlasshubs eines nachfolgenden Zylinderzyklus) von dem Auslasskrümmer während des Einlasshubs zum Zylinder gesaugte Abgase vermehren, wodurch wiederum interne AGR verstärkt wird. Auf diese Weise können Ventileinstellungen die AGR-Menge in dem allernächsten Verbrennungsereignis in dem Zylinder beeinflussen. Bei einigen Ausführungsformen kann eine verstellte Ventilsteuerzeit zusätzlich zu den im Folgenden beschriebenen Modi mit ”externer AGR” verwendet werden. Über irgendeine geeignete Kombination oder Koordination der Modi mit interner und externer AGR kann das Motorsystem dazu konfiguriert sein, unter ausgewählten Betriebsbedingungen Abgas in die Brennkammern 30 zurückzuführen.
1 zeigt das elektronische Steuersystem 36, das ein elektronisches Steuersystem des Fahrzeugs sein kann, in dem das Motorsystem 10 installiert ist. Bei Ausführungsformen, bei denen mindestens ein Einlass- oder Auslassventil dazu konfiguriert ist, sich gemäß einer einstellbaren Steuerzeit zu öffnen und zu schließen, kann die einstellbare Steuerzeit über das elektronische Steuersystem gesteuert werden, um eine Menge an Abgas, das in einer Brennkammer zum Zeitpunkt der Zündung vorhanden ist, zu regeln. Um die Betriebsbedingungen in Verbindung mit den Steuerfunktionen des Motorsystems zu bewerten, kann das elektronische Steuersystem mit mehreren Sensoren wirkverbunden sein, die über das ganze Motorsystem angeordnet sind – Durchflusssensoren, Temperatursensoren, Pedalstellungssensoren, Drucksensoren usw. In 1 wird zum Beispiel der mit dem Einlasskrümmer 20 gekoppelte Einlasskrümmerdrucksensor 38 gezeigt. Bei dieser und anderen Ausführungsformen können auch verschiedene andere Sensoren vorgesehen werden.
Den Brennkammern 30 können ein oder mehrere verschiedenster Kraftstoffe zugeführt werden: Benzin, Alkohole, Diesel, Biodiesel, verdichtetes Erdgas usw. Der Kraftstoff kann über Direkteinspritzung, Einlasskanaleinspritzung, Drosselkörper-Einspritzung oder irgendeine Kombination davon den Brennkammern zugeführt werden. Im Motorsystem 10 wird Verbrennung über Funkenzündung eingeleitet. Demgemäß enthält das Motorsystem eine Reihe von Zündkerzen 40, die dazu konfiguriert sind, zeitgesteuerte Spannungsimpulse von dem elektronischen Zündsystem 42 zu erhalten. Bei anderen Ausführungsformen kann Verbrennung über Funkenzündung und/oder Kompressionszündung in einer beliebigen Variante eingeleitet werden.
Wie oben erwähnt, strömt das Abgas vom Auslasskrümmer 18 zur Turbine 16, um die Turbine anzutreiben. Wenn ein verringertes Turbinendrehmoment erwünscht ist, kann ein Teil des Abgases stattdessen durch ein Wastegate 44 gelenkt werden, wobei es die Turbine umgeht. Die kombinierte Strömung von der Turbine und vom Wastegate strömt dann durch Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 46 und 48. Die Art, die Anzahl und die Anordnung der Abgasnachbehandlungsvorrichtungen können sich bei den verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung unterscheiden. Im Allgemeinen können die Abgasnachbehandlungsvorrichtungen mindestens einen Abgasnachbehandlungskatalysator aufweisen, der dazu konfiguriert ist, den Abgasstrom katalytisch zu behandeln und dadurch eine Menge von einer oder mehreren Substanzen im Abgasstrom zu reduzieren. Ein Abgasnachbehandlungskatalysator kann beispielsweise dazu konfiguriert sein, NOX von dem Abgasstrom abzufangen, wenn der Abgasstrom mager ist, und das abgefangene NOX zu reduzieren, wenn der Abgasstrom fett ist. In anderen Beispielen kann ein Abgasnachbehandlungskatalysator dazu konfiguriert sein, NOX zu disproportionieren oder NOX mit Hilfe eines Reduktionsmittels selektiv zu reduzieren. In anderen Beispielen kann ein Abgasnachbehandlungskatalysator dazu konfiguriert sein, restliche(s) Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenmonoxid im Abgasstrom zu oxidieren. Verschiedene Abgasnachbehandlungskatalysatoren mit irgendeiner derartigen Funktionalität können in Zwischenschichten oder anderswo in den Abgasnachbehandlungsvorrichtungen entweder separat oder zusammen angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Abgasnachbehandlungsvorrichtungen einen regenerierbaren Rußfilter aufweisen, der dazu konfiguriert ist, Rußpartikel im Abgasstrom einzufangen und zu oxidieren.
Weiterhin kann in 1 sämtliches oder ein Teil des behandelten Abgases von den Abgasnachbehandlungsvorrichtungen über einen Schalldämpfer 50 in die Umgebung freigesetzt werden. Im Motorsystem 10 strömt das behandelte Abgas über ein Abgasgegendruckventil 52 zum Schalldämpfer. Das Abgasgegendruckventil kann unter normalen Betriebsbedingungen ganz geöffnet gehalten werden, aber bei geringen Motorlasten dahingehend angesteuert werden, sich teilweise zu schließen, wie im Folgenden näher beschrieben.
In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen kann ein Teil des behandelten Abgases durch eine strömungsdrosselnde AGR-Blende 54 und einen AGR-Kühler 56 umgelenkt werden. Das Abgas kann zum Beispiel durch Öffnen eines in Reihe mit dem AGR-Kühler gekoppelten AGR-Sperrventils 58 umgelenkt werden. Der AGR-Kühler kann ein geeigneter Wärmetauscher sein, der dazu konfiguriert ist, den Abgasstrom auf Temperaturen zu kühlen, die sich zum Einmischen in die Einlassluftladung eignen. Auf diese Weise kann ein Teil des Abgases dem Einlasskrümmer über eine stromabwärts der Turbine und stromaufwärts des Verdichters gekoppelte gekühlte Leitung zugeführt werden. Vom AGR-Kühler 56 strömt das gekühlte Abgas zum AGR-Sperrventil 58; vom AGR-Sperrventil strömt es durch den AGR-Durchflusssensor 60 auf dem Weg zu Verdichter 14. Die Drehung des Verdichters sorgt zusätzlich zu dem relativ langen LP-AGR-Durchflussweg im Motorsystem 10 für eine ausgezeichnete Homogenisierung des Abgases in der Einlassluftladung. Des Weiteren gewährleistet die Anordnung der AGR-Entnahme- und -mischstellen eine sehr effektive Kühlung des Abgases; wie in 1 gezeigt, durchquert das rückgeführte Abgas die Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 46 und 48, den AGR-Kühler 56 sowie den Ladeluftkühler 22.
Bei einigen Ausführungsformen können das Drosselventil 24, das Verdichterbypassventil 26, das Wastegate 44, das Abgasgegendruckventil 52 und/oder das AGR-Sperrventil 58 elektronisch gesteuerte Ventile sein, die dazu konfiguriert sind, sich auf den Befehl des elektronischen Steuersystems 36 zu schließen und zu öffnen. Ferner kann eines oder können mehrere dieser Ventile stufenlos einstellbar sein. Das elektronische Steuersystem kann mit jedem der elektronisch gesteuerten Ventile wirkverbunden sein und dazu konfiguriert sein, ihr Öffnen, Schließen und/oder ihre Einstellung nach Bedarf anzufordern, um irgendeine der hierin beschriebenen Steuerfunktionen anzusteuern. Zur Überwachung des externen AGR-Stroms und zur Ermöglichung zusätzlicher Steuerung auf Grundlage des externen AGR-Stroms enthält das Motorsystem 10 einen AGR-Durchflusssensor 60. Der AGR-Durchflusssensor kann mit dem elektronischen Steuersystem wirkgekoppelt sein und dazu konfiguriert sein, als Reaktion auf externen AGR-Strom eine Ausgabe bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform kann das elektronische Steuersystem dazu konfiguriert sein, das AGR-Sperrventil mit einer ersten, niedrigeren Rate einzustellen und die variable Ventilsteuerzeit (siehe oben) mit einer zweiten, höheren Rate einzustellen, um eine Sollabgasrückführungsrate zur Brennkammer vor der Zündung bereitzustellen. Die erste und die zweite Rate können sich aufgrund der natürlich geringeren Reaktionsbandbreite für Änderungen der LP-AGR-Durchflussrate bezüglich der internen AGR-Rate auf diese Weise unterscheiden. Die geringere Reaktionsbandbreite ist auf eine vergleichsweise größere Abgasmenge, die zwischen der LP-AGR-Entnahmestelle und dem LP-AGR-Einspritzpunkt unter typischen Betriebsbedingungen vorhanden ist, zurückzuführen.
Bei einer Ausführungsform ist das AGR-Sperrventil 58 möglicherweise kein stufenlos einstellbares Ventil, sondern ein einfacheres Sperrventil mit zwei Zuständen. Insbesondere kann das AGR-Sperrventil zwei Zustände zulassen – einen weiter geöffneten Zustand und einen weniger geöffneten Zustand. Der weniger geöffnete Zustand des AGR-Sperrventils kann im Wesentlichen geschlossen sein, aber dazu konfiguriert sein, einen geringen AGR-Strom unter starker Druckbeaufschlagung zu lecken. Der weiter geöffnete Zustand des AGR-Sperrventils kann dazu konfiguriert sein, eine relativ geringe Strömungsdrosselung bereitzustellen, so dass der externe AGR-Strom natürlich auf Änderungen des Durchflusspotentials von der AGR-Entnahmestelle zur AGR-Mischstelle reagiert. Für eine leichtere Beschreibung wird der weiter geöffnete Zustand im Folgenden als ”geöffnet” bezeichnet, und der weniger geöffnete Zustand wird im Folgenden als ”geschlossen” bezeichnet; diese Begriffe werden in dem oben definierten nicht einschränkenden Kontext verstanden.
Durch geeignetes Steuern des AGR-Sperrventils 58 und durch Einstellen der Auslass- und/oder Einlassventilsteuerzeit kann das elektronische Steuersystem 36 ermöglichen, dass das Motorsystem 10 unter veränderlichen Betriebsbedingungen Einlassluft zu den Brennkammern 30 liefert. Dazu gehören Bedingungen, unter denen AGR von der Einlassluft weggelassen wird oder innerhalb jeder Brennkammer (beispielsweise über eine eingestellte Ventilsteuerzeit) vorgesehen wird; Bedingungen, unter denen AGR von einer LP-Entnahmestelle stromabwärts der Turbine 16 angesaugt und einer LP-Mischstelle stromaufwärts des Verdichters 14 zugeführt wird, und Bedingungen, unter denen diese beiden Strategien gemeinsam angewandt werden.
Wenn das AGR-Sperrventil 58 geöffnet ist, strömt demgemäß AGR unter Bedingungen mittlerer und hoher Motorlast als Reaktion auf den Druckgradienten zwischen der Entnahme- und der Mischstelle. Der Soll-AGR-Strom unter diesen Bedingungen kann aufgrund von Strömungsdrosselung der AGR-Blende 54 eingestellt oder zumindest eingegrenzt werden. Mit Zunahme der Motorlast und Auslaufen der internen AGR nimmt auch der Druckgradient zwischen diesen Stellen zu, der den externen AGR-Strom natürlich antreibt. Mit Abnahme der Motorlast nimmt auch der Druckgradient ab, so dass der externe AGR-Strom mit allmählicher Einführung interner AGR natürlich reduziert wird. Bei sehr geringen Motorlasten, die sich Leerlauf nähern, kann das AGR-Sperrventil geschlossen werden, um externem AGR-Strom entgegenzuwirken. Das AGR-Sperrventil kann auch unter Spitzenleistungsbetrieb geschlossen sein. Durch Bereitstellen eines kleinen Lecks in dem Ventil kann jedoch ein geringer externer AGR-Strom bei Spitzenleistung zugeführt werden, der durch den großen Druckgradienten am Ventil angetrieben wird. Solch ein externer AGR-Strom kann vorteilhafterweise Anreicherung reduzieren und Spitzenleistungsanforderungen aufrechterhalten. Somit ermöglicht die Kombination der AGR-Blende 54 mit einem einfachen Sperrventil die Steuerung des externen AGR-Stroms auf eine Weise, die Motorlast in niedrigen bis hohen Lastbereichen natürlich folgt. Durch Interferenz kann solch eine Steuerstrategie optimale Kraftstoffökonomie in einigen Ausführungsformen gewährleisten. Diese einfache Konfiguration beseitigt auch einen großen Teil der Steuerungskomplexität, die zur Betätigung eines voll proportionalen AGR-Ventils erforderlich ist.
Des Weiteren kann ein Abgasgegendruckventil 52 teilweise geschlossen sein, um adäquates Durchflusspotential in der externen AGR-Schleife aufrechtzuerhalten. Wenn das Abgasgegendruckventil teilweise geschlossen ist, baut sich Abgasdruck an der LP-AGR-Entnahmestelle auf, wodurch das externe AGR-Durchflusspotential erhöht wird. Durch teilweises Schließen des Abgasgegendruckventils kann auch die interne AGR-Rate erhöht werden.
2 zeigt schematisch Aspekte eines anderen beispielhaften Motorsystems 62 bei einer Ausführungsform. Das Motorsystem 62 hat kein Abgasgegendruckventil 52, enthält aber ein Reinluftdrosselventil 64, das stromabwärts des Luftfilters 12 gekoppelt ist. Das Reinluftdrosselventil kann ein elektronisch gesteuertes Ventil sein, das mit dem elektronischen Steuersystem 36 wirkgekoppelt ist. Das Reinluftdrosselventil kann unter normalen Betriebsbedingungen vollständig geöffnet gehalten werden, aber bei geringen Motorlasten teilweise geschlossen werden, um adäquates Durchflusspotential in der externen AGR-Schleife aufrechtzuerhalten. Wenn das Reinluftdrosselventil teilweise geschlossen ist, entsteht stromabwärts des Reinluftdrosselventils ein Teilvakuum, wodurch das externe AGR-Durchflusspotential erhöht wird.
Bei anderen Ausführungsformen, die mit der vorliegenden Offenbarung voll vereinbar sind, kann das Motorsystem sowohl ein Abgasgegendruckventil als auch ein Reinluftdrosselventil enthalten. Bei noch anderen Ausführungsformen enthält das Motorsystem möglicherweise keines von beiden.
3 zeigt ein idealisiertes Kennfeld der Motorlast als Funktion der Motordrehzahl für einen beispielhaften turboaufgeladenen Benzinmotor gemäß einer Ausführungsform. Das Kennfeld ist auf Grundlage davon, wie AGR den Brennkammern im Motor zugeführt wird, in drei Bereiche unterteilt: einen Niedriglastbereich, in dem interne AGR, aber keine externe AGR zugeführt wird, einen Mittellastbereich, in dem eine gesteuerte Mischung von interner und externer AGR zugeführt wird, und einen Hochlastbereich, in dem externe LP-AGR, aber keine interne AGR zugeführt wird. Im Folgenden werden verschiedene Steuermerkmale zur Regelung von AGR-Versorgung gemäß solch einem Kennfeld beispielhaft beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die hier beschriebenen Steuermerkmale gleichermaßen mit anderen Motorkennfeldern kompatibel sind, darunter jene, in denen die externe AGR eine gewisse Menge von HP-AGR enthält – nämlich von einer HP-Entnahmestelle stromaufwärts einer Turbine angesaugte AGR, die einer HP-Einspritzstelle stromabwärts eines Verdichters zugeführt wird. Bei solchen Ausführungsformen kann der in 3 dargestellte Mittellastbereich einen Bereich mit geringer Drehzahl und einen Bereich mit hoher Drehzahl enthalten. Im Bereich mit geringer Drehzahl kann eine gesteuerte Mischung aus interner und externer HP-AGR zugeführt werden. Und in dem Bereich mit hoher Drehzahl kann externe HP-AGR, aber keine interne AGR zugeführt werden. Bei noch anderen Ausführungsformen kann der Hochlastbereich, in dem externe LP-AGR, aber keine interne AGR zugeführt wird, weggelassen werden.
Die oben beschriebenen Konfigurationen ermöglichen verschiedene Verfahren zur Steuerung von Verbrennung in einer Brennkammer eines turboaufgeladenen Motors. Demgemäß werden nunmehr einige solcher Verfahren beispielhaft beschrieben, wobei weiter auf die obigen Konfigurationen Bezug genommen wird. Es versteht sich jedoch, dass die hier beschriebenen Verfahren und andere, die vollkommen im Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung liegen, auch durch andere Konfigurationen ermöglicht werden können. Die hier dargestellten Verfahren umfassen verschiedene Mess- und/oder Erfassungsereignisse, die über einen oder mehrere im Motorsystem angeordnete Sensoren angesteuert werden können. Die Verfahren enthalten auch verschiedene Berechnungs-, Vergleichs- und Entscheidungsfindungsereignisse, die in einem mit den Sensoren wirkgekoppelten elektronischen Steuersystem angesteuert werden können. Weiterhin enthalten die Verfahren verschiedene Hardware-Betätigungsereignisse, die das elektronische Steuersystem als Reaktion auf die Entscheidungsfindungsereignisse ansteuern kann.
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 66 zur Steuerung von Verbrennung in einer Brennkammer eines turboaufgeladenen Motors gemäß einer Ausführungsform. In das Verfahren kann bei Betrieb des Motorsystems eingetreten werden.
Das Verfahren 66 beginnt bei 68, wo die Motordrehzahl erfasst wird. Die Motordrehzahl kann direkt oder indirekt zum Beispiel durch Abfragen eines auf Motordrehzahl reagierenden Sensors erfasst werden. Solche Sensoren können einen Motordrehungssensor, einen Luftmassensensor usw. umfassen. Dann geht das Verfahren zu 70 über, wo die Motorlast erfasst wird. Die Motorlast kann direkt oder indirekt durch Abfragen eines auf Motorlast ansprechenden Sensors – zum Beispiel eines Einlasskrümmerdrucksensors – erfasst werden.
Auf Grundlage der Überwachung der Motordrehzahl und Motorlast bestimmt das elektronische Steuersystem bei 72, ob Tip-out vor kurzem aufgetreten ist. Wenn Tip-out aufgetreten ist, dann wird bei 74 ein am Einlassluftverdichter gekoppeltes Verdichterbypassventil geöffnet, wodurch übermäßiger Aufladungsdruck entlastet und ein Großteil der stromaufwärts des Drosselventils gespeicherten angesammelten AGR abgeführt wird. Nach diesem Vorgang, oder wenn kein Tip-out erfasst wurde, geht das Verfahren 66 zu 76 über, wo bestimmt wird, ob die erfasste Motordrehzahl und Motorlast einem Bereich des idealisierten Motorkennfelds entsprechen (zum Beispiel 3), wo nur interne AGR den Brennkammern des Motors zugeführt werden soll. Wenn die erfasste Motordrehzahl und Motorlast solch einer Bedingung nicht entsprechen, dann geht das Verfahren zu 78 über, wo ein externe AGR zuführendes AGR-Sperrventil geschlossen wird. Ansonsten geht das Verfahren zu 80 über, wo das AGR-Sperrventil geöffnet wird. Bei einer Ausführungsform kann ein geeigneter AGR-Modus auf Grundlage des Betriebspunkts des Motors durch Vergleich der Motordrehzahl und/oder Motorlast mit einem oder mehreren Schwellwerten gewählt werden. Externe AGR kann zum Beispiel nur dann verwendet werden, wenn die Motorlast über einem ersten, höheren Motorlastschwellwert liegt, und interne AGR kann nur dann verwendet werden, wenn die Motordrehzahl unter einem zweiten, geringeren Motorlastschwellwert liegt.
Demgemäß wird bei 80 eine erste Abgasmenge vom Einlasskrümmer des Motors vor der Zündung in die Brennkammern eingelassen. Die über externe LP-AGR zugeführte erste Menge kann als Reaktion von sich ändernder Motorlast von einem Verbrennungszyklus zum nächsten oder anschließenden Verbrennungszyklus geändert (erhöht oder verringert) werden. Die Änderbarkeit kann von mindestens zwei Mechanismen abgeleitet werden. Erstens nimmt das Durchflusspotential in der LP-AGR-Schleife mit zunehmender Motorlast zu und mit abnehmender Motorlast ab. Selbst wenn der Öffnungsgrad des AGR-Sperrventils der gleiche bleibt, ändert sich daher die erste Abgasmenge als Funktion der Motorlast. Zweitens wird die Entscheidung, das AGR-Sperrventil zu öffnen oder nicht zu öffnen bei 76 dynamisch und als Reaktion auf sich ändernde Motorlast getroffen.
Nichtsdestotrotz kann die Rate, mit der die erste Abgasmenge geändert werden kann, durch das bedeutende Volumen des LP-AGR-Durchflusswegs begrenzt sein, wie oben erwähnt. Somit kann sich die erste Menge mit einer begrenzten ersten Rate als Reaktion auf sich ändernde Motorlast ändern.
Weiter auf 4 Bezug nehmend, geht das Verfahren 66 von 80 zu 82 über, wo der externe AGR-Strom erfasst wird. Der externe AGR-Strom kann durch Abfragen eines AGR-Durchflusssensors, der in einer AGR-Leitung im Motorsystem gekoppelt ist, erfasst werden. Dann geht das Verfahren zu 84 über, wo eine Einlass- und/oder Auslassventilsteuerzeit auf Grundlage des erfassten externen AGR-Stroms eingestellt wird. Bei einer Ausführungsform kann solch eine Einstellung Betätigen eines variablen Nockensteuermechanismus des Motors umfassen. Auf diese Weise kann eine zweite Abgasmenge von der Brennkammer vor der Zündung in der Brennkammer zurückgehalten werden. Wie die oben genannte erste Menge kann die zweite Menge mit zunehmender Motorlast erhöht und mit abnehmender Motorlast verringert werden. Wenn das AGR-Sperrventil geschlossen ist, kann die Ventilsteuerzeit eingestellt werden, um sämtliches Soll-AGR den Brennkammern des Motors zuzuführen. Wenn das AGR-Sperrventil geöffnet ist, kann die Ventilsteuerzeit eingestellt werden, um eine zusätzliche zweite Menge interner AGR zusätzlich zu der extern zugeführten ersten Menge zuzuführen, so dass sich die Gesamt-AGR-Menge (externe plus interne, erste plus zweite) der Sollmenge nähert. Somit kann die zweite Menge als Reaktion auf die sich ändernde erste Menge geändert (erhöht oder verringert) werden. Da sich die erste Menge als Reaktion auf sich ändernde Motorlast ändert, ändert sich auch die zweite Menge als Reaktion auf sich ändernde Motorlast. Im Allgemeinen kann der variable Ventilsteuermechanismus, der interne AGR ermöglicht, die zweite Abgasmenge, die in der Brennkammer zurückgehalten wird, schneller ändern als das Einstellen des AGR-Sperrventils die in die Brennkammer eingelassene erste Abgasmenge ändern kann. Somit kann sich die zweite Menge als Reaktion auf sich ändernde Motorlast mit einer zweiten Rate ändern, die größer ist als die erste Rate.
Dann geht das Verfahren 66 zu 86 über, wo der stationäre AGR-Strom (falls vorhanden) zwischen interner und externer AGR umverteilt wird. Insbesondere kann die Umverteilung der stationären AGR die relativen Mengen interner und externer AGR, die den Brennkammern des Motors im stationären Zustand zugeführt werden, eine schnellere Reaktion auf einen anschließenden instationären Zustand ermöglichen, wie unten unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Nach 86 geht das Verfahren zu 88 über, wo der Zündzeitpunkt des Motors auf Grundlage der Motordrehzahl, Motorlast und AGR-Rate eingestellt wird. Bei einer Ausführungsform kann ein gegebenes Ausmaß von Zündungs-Frühverstellung unter Bedingungen angewandt werden, unter denen externe AGR, die für Istgeschwindigkeit und -lastbedingungen adäquat ist, zur Verfügung steht. Wenn adäquate externe AGR nicht zur Verfügung steht, kann die Zündungs-Frühverstellung jedoch verringert oder verzögert werden. Externe AGR steht möglicherweise zum Beispiel aufgrund von Transportverzögerungszeit bei Start oder Tip-in nicht zur Verfügung. Auf diese Weise kann der Zündzeitpunkt als Reaktion auf die erste Abgasmenge eingestellt werden. Da jedoch externe AGR über das gesamte Motorkennfeld verwendet wird, können Bedingungen, unter denen solche Maßnahmen erforderlich sind, verringert werden.
5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 86 zum Umverteilen der relativen Mengen interner und externer AGR bei stationären Motor-Last-Zuständen. Bei Durchführung des Verfahrens wird die erste Abgasmenge reduziert und die zweite Abgasmenge erhöht, beides mit einer dritten Rate, die kleiner gleich der oben erwähnten ersten Rate ist. Auf diese Weise kann die gesamte Abgasmenge, die in der Brennkammer zurückgehalten und eingelassen wird, im Wesentlichen unverändert bleiben. Dieser Vorgang verstärkt ein Einflussvermögen der zweiten Menge über eine Verbrennungstemperatur in der Brennkammer, wodurch Flexibilität für die Handhabung anschließender instationärer Motorzustände bereitgestellt wird. In das Verfahren 86 kann bei Durchführung des obigen Verfahrens 66 als beispielsweise ein bestimmtes Beispiel für Schritt 86 eingetreten werden.
Das Verfahren 86 beginnt bei 90, wo bestimmt wird, ob ein stationärer AGR-Strom im Motorsystem über einem ersten Schwellwert liegt. In diesem Zusammenhang soll der Begriff ”stationärer” AGR-Strom bedeuten, dass ein AGR-Strom, der sich nicht ändert oder mit einer relativ geringen Rate ändert, durch eine relativ lange Zeitkonstante usw. gekennzeichnet ist. Im stationären Zustand hat der AGR-Strom die AGR für aktuelle Betriebsbedingungen des Motors eingeholt und liefert die Sollmenge dafür.
Die in den 6 und 7 gezeigten hypothetischen Kurven zeigen die obige Unterscheidung. 6 zeigt die Gesamt-AGR-Rate als Funktion der Zeit aufgetragen. Die Kurve verläuft durch Ereignis A, das ein Öffnen der Drossel umfassen kann, und Ereignis B, das ein Schließen der Drossel umfassen kann. 7 zeigt eine mögliche Reaktion des externen AGR-Stroms durch die gleichen Ereignisse A und B. Insbesondere 7 zeigt eine Transportverzögerung von A nach C, wo der zur Verfügung stehende AGR-Strom nicht die Soll-Gesamt-AGR-Rate liefert. Des Weiteren zeigt 7, dass der Ausschnitt des externen AGR-Stroms bei B nicht so schnell wie erwünscht auftritt, da eine große AGR-Menge stromaufwärts des Drosselventils eingeschlossen sein kann und lange Zeit braucht, um aus dem Motorsystem heraus zu diffundieren. In 7 sind der Zeitbereich von A bis C und der Zeitbereich hinter B jene, in denen der externe AGR-Strom instationär ist; der Zeitbereich von C bis B ist einer, in dem der externe AGR-Strom stationär ist.
Nunmehr erneut auf 4 Bezug nehmend, kann bei einer Ausführungsform bei 90 bestimmt werden, ob der externe AGR-Strom den stationären Zuständen entspricht, und wenn dies der Fall ist, ob der stationäre externe AGR-Strom über einem ersten Schwellwert liegt. Wenn bestimmt wird, dass der stationäre AGR-Strom über dem ersten Schwellwert liegt, dann geht das Verfahren 86 zu 92 über, wo bestimmt wird, ob die interne AGR-Rate unter einem zweiten Schwellwert liegt. Ansonsten kehrt das Verfahren zurück. Wenn bestimmt wird, dass die interne AGR-Rate unter dem zweiten Schwellwert liegt, dann geht das Verfahren zu 94 über, wo der externe AGR-Strom allmählich reduziert wird, während stationäre Zustände aufrechterhalten werden, und zu 96, wo die interne AGR-Rate allmählich zum Ausgleich erhöht wird. Ansonsten kehrt das Verfahren zurück. Die Schritte 94 und 96 können im Wesentlichen gleichzeitig oder auf eine beliebige geeignete Weise durchgeführt werden, um Ausgleich des abnehmenden externen AGR-Stroms durch die zunehmende interne AGR-Rate zu bewirken, so dass die Gesamt-AGR-Rate auf der Soll-Höhe bleibt, die für Motorlast- und -drehzahlbedingungen geeignet sind. Nach 96 geht das Verfahren 86 zu 90 über.
In dem in 5 dargestellten beispielhaften Verfahren werden die relativen Mengen interner und externer AGR umverteilt, wenn der externe AGR-Strom über einem ersten Schwellwert liegt und wenn die interne AGR-Rate unter einem zweiten Schwellwert liegt. Bei einer Ausführungsform entsprechen solche Bedingungen einem Zwischenmotorlastbereich, wenn die Motorlast zwischen einem ersten und einem zweiten Motorlastschwellwert, wie zum Beispiel den oben im Zusammenhang mit Verfahren 66 erwähnten Motorlastschwellwerten, liegt. Wenn die Motorlast zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert liegt, kann somit während stationärer Motorlastzustände die erste Menge reduziert und die zweite Menge erhöht werden, beides mit einer dritten Rate, die kleiner gleich der ersten Rate ist.
Die Kurven der 7 und 8 zeigen die Umverteilung externer und interner AGR in einem beispielhaften Szenarium. 8 zeigt den externen AGR-Strom als Funktion der Zeit aufgetragen. Im stationären Bereich von C bis B wird der externe AGR-Strom von C bis D allmählich verringert und dann von D bis B stationär gehalten. Bei einer Ausführungsform kann das Intervall von C bis B durch das elektronische Steuersystem geändert werden, um eine stabile und flexible AGR-Steuerung bereitzustellen. Das Intervall von C bis B kann zum Beispiel das kürzeste Intervall sein, in dem der externe AGR-Strom auf die Sollhöhe reduziert werden kann, während stationäre Zustände aufrechterhalten werden. Bei einer Ausführungsform kann das D auf Grundlage solcher Faktoren wie stationärer Motordrehzahl gewählt werden. Die Dauer von C bis D kann zum Beispiel mit zunehmender Motordrehzahl verkürzt und mit abnehmender Motordrehzahl verlängert werden. 9 zeigt die interne AGR-Rate aufgetragen als Funktion der Zeit. Im stationären Bereich von C bis B wird die interne AGR-Rate von C bis D allmählich erhöht, von D bis B stationär gehalten und dann nach Bedarf abrupt verringert, um mit der Soll-Gesamt-AGR-Rate (6) übereinzustimmen.
Bei der beispielhaften Kurve von 9 nimmt die interne AGR-Rate bei C auf ein Mindestniveau ab und bei D auf ein Höchstniveau zu. Somit kann die interne AGR-Rate dahingehend angesteuert werden, sich über ihren gesamten Betriebsbereich zu ändern. Auf diese Weise kann die interne AGR-Rate ihr höchstmögliches Einflussvermögen über die Spitzenverbrennungstemperatur und andere Betriebsbedingungen, die von der Gesamt-AGR-Menge abhängig sind, ausüben. Demgemäß wird die Fähigkeit des Motorsystems, auf Lastübergänge zu reagieren, maximiert. Nichtsdestotrotz versteht sich, dass bei einigen Ausführungsformen, die mit der vorliegenden Offenbarung voll vereinbar sind, die interne AGR-Rate über weniger als ihren gesamten Betriebsbereich variieren kann.
Die oben gezeigten Verfahren zeigen, dass die relativen Mengen interner AGR und externer LP-AGR während stationärer Zustände umverteilt werden können, um das Einflussvermögen der schneller wirkenden internen AGR zu verstärken. Auf diese Weise kann bewirkt werden, dass die kombinierte AGR-Menge schneller auf Übergangsbedingungen reagiert. Weiterhin versteht sich, dass die relativen Mengen interner und externer gekühlter LP-AGR auch unter anderen Betriebsbedingungen, darunter Übergangsbedingungen, einstellbar sind. Somit können die relativen Mengen auf Grundlage von Stabilitätsanforderungen bei Tip-out und weiterhin auf Grundlage von Kühlanforderungen bei höheren Lasten eingestellt werden. Obgleich solch eine Funktionalität hier auf ein turboaufgeladenes Motorsystem, das für gekühlte LP-AGR konfiguriert ist, angewandt wird, kommen analoge Strategien auch für Systeme, die für HP-AGR oder für Kombinationen von HP- und LP-AGR konfiguriert sind, in Betracht.
Es sei darauf hingewiesen, dass die hier offenbarten beispielhaften Steuerungs- und Schätzungsroutinen mit verschiedenen Systemkonfigurationen verwendet werden können. Diese Routinen können eine oder mehrere verschiedener Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können die offenbarten Verarbeitungsschritte (Betätigungen, Funktionen und/oder Handlungen) einen in das computerlesbare Speichermedium in einem elektronischen Steuersystem zu programmierenden Code darstellen.
Es versteht sich, dass einige der hier beschriebenen und/oder dargestellten Verarbeitungsschritte bei einigen Ausführungsformen weggelassen werden können, ohne vom Schutzbereich dieser Offenbarung abzuweichen. Ebenso ist die gezeigte Abfolge der Prozessschritte möglicherweise nicht immer erforderlich, um die beabsichtigten Ergebnisse zu erzielen, ist aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen, Funktionen oder Betätigungen können in Abhängigkeit von der speziellen verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden.
Schließlich versteht sich, dass die hier beschriebenen Objekte, Systeme und Verfahren rein beispielhaft sind und dass diese speziellen Ausführungsformen oder Beispiele nicht in einem einschränkenden Sinne betrachtet werden sollen, da zahlreiche Variationen in Betracht kommen. Demgemäß enthält diese Offenbarung alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Verfahren, die hier offenbart werden, sowie jegliche und alle Äquivalente davon.
Bei einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Einlassen der zweiten Menge das Einstellen einer Einlassventilsteuerzeit und/oder einer Auslassventilsteuerzeit als Reaktion auf die sich ändernde Motorlast. Dies kann bevorzugt durch Betätigen eines variablen Nockensteuermechanismus des Motors bewirkt werden.
Bei einer weiteren Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung von Verbrennung in einer Brennkammer eines turboaufgeladenen Motors, ist Folgendes umfasst:
wenn sich die Motorlast über einem ersten Schwellwert befindet, Einlassen einer ersten Abgasmenge von einem Einlasskrümmer des Motors in die Brennkammer vor der Zündung, wobei sich die erste Menge als Reaktion auf eine sich ändernde Motorlast mit einer ersten Rate ändert; und
wenn sich die Motorlast unter einem zweiten Schwellwert befindet, Zurückhalten der zweiten Abgasmenge von der Brennkammer in der Brennkammer vor der Zündung, wobei sich die zweite Menge als Reaktion auf die sich ändernde Motorlast mit einer zweiten Rate, die größer ist als die erste Rate, ändert; und
wenn sich die Motorlast zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert befindet, Verringern der ersten Menge und Erhöhen der zweiten Menge mit einer dritten Rate, die kleiner gleich der ersten Rate ist, während stationärer Motorlastzustände.
Dabei lässt bevorzugt Verringern der ersten Menge und Erhöhen der zweiten Menge eine in der Brennkammer zurückgehaltene und darin eingelassene Gesamtabgasmenge im Wesentlichen unverändert und wird ein Einflussvermögen der zweiten Menge über eine Verbrennungstemperatur in der Brennkammer verstärkt.
Weiter bevorzugt umfasst Ändern mit der ersten Rate und Ändern mit der zweiten Rate Erhöhen mit zunehmender Motorlast und Verringern mit abnehmender Motorlast.
Weiter bevorzugt umfasst Einstellen der zweiten Menge als Reaktion auf die erste Menge.
Dabei umfasst bevorzugt Einstellen der zweiten Menge als Reaktion auf die erste Menge Erhöhen der zweiten Menge, wenn die erste Menge abnimmt, und Verringern der zweiten Menge, wenn die erste Menge zunimmt.
Ein erfindungsgemäßes System zur Steuerung von Verbrennung in einer Brennkammer eines turboaufgeladenen Motors umfasst Folgendes:
einen über ein Drosselventil mit einem Einlasskrümmer des Motors strömungsgekoppelten Verdichter;
eine mit dem Verdichter mechanisch gekoppelte Turbine, die durch expandierendes Motorabgas von einem Auslasskrümmer des Motors angetrieben wird;
eine stromabwärts der Turbine und stromaufwärts des Verdichters gekoppelte gekühlte Leitung, die dazu konfiguriert ist, dem Einlasskrümmer Abgas zuzuführen;
ein in der gekühlten Leitung gekoppeltes Sperrventil;
ein den Einlasskrümmer mit der Brennkammer koppelndes Einlassventil und ein den Auslasskrümmer mit der Brennkammer koppelndes Auslassventil, wobei das Einlassventil und/oder das Auslassventil für variable Ventilsteuerung konfiguriert sind; und
ein elektronisches Steuersystem, das dazu konfiguriert ist, das Sperrventil mit einer ersten, niedrigeren Rate und die variable Ventilsteuerung mit einer zweiten, höheren Rate einzustellen, um eine Sollabgasrückführungsrate zur Brennkammer vor der Zündung bereitzustellen.
Bevorzugt umfasst das System eine in der gekühlten Leitung gekoppelte strömungsdrosselnde Blende.
Weiter ist das Sperrventil ein Ventil mit zwei Zuständen, das einen weiter geöffneten und einen weniger geöffneten Zustand hat.
Weiter bevorzugt ist das Sperrventil dazu konfiguriert, unter einem ausreichend starkes Druckdifferenzial in dem weniger geöffneten Zustand zu lecken.
Weiter bevorzugt nimmt die Sollabgasrückführungsrate mit zunehmender Motorlast zu und mit abnehmender Motorlast ab.
Bezugszeichenliste
Fig. 4

: START
68: MOTORDREHZAHL ERFASSEN
70: MOTORLAST ERFASSEN
72: TIP-OUT-ZUSTAND?
YES: JA
NO: NEIN
74: BYPASSVENTIL ÖFFNEN
76: DREHZAHL UND LAST IN NUR-INTERNE-AGR-BEREICH?
78: AGR-VENTIL SCHLIESSEN
80: AGR-VENTIL ÖFFNEN
82: AGR-DURCHFLUSSRATE ERFASSEN
84: VENTILSTEUERZEIT AUF GRUNDLAGE VON AGR-DURCHFLUSSRATE EINSTELLEN
86: STATIONÄRE AGR UMVERTEILEN
88: ZÜNDZEITPUNKT AUF GRUNDLAGE VON AGR-DURCHFLUSSRATE EINSTELLEN
RETURN: → ZURÜCKKEHREN

: START
90: STATIONÄRER EXTERNER AGR-STROM ÜBER ERSTEM SCHWELLWERT?
NO: NEIN
YES: JA
92: INTERNE AGR-RATE UNTER ZWEITEM SCHWELLWERT?
94: EXTERNEN AGR-STROM REDUZIEREN
96: INTERNE AGR-RATE ERHÖHEN
RETURN: → ZURÜCKKEHREN

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2007/136142 [0006]

Claims

Verfahren zur Steuerung von Verbrennung in einer Brennkammer eines turboaufgeladenen Motors, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Einlassen einer ersten Abgasmenge von einem Einlasskrümmer des Motors in die Brennkammer vor der Zündung, wobei sich die erste Menge als Reaktion auf sich ändernde Motorlast mit einer ersten Rate ändert; und Zurückhalten einer zweiten Menge des Abgases von der Brennkammer in der Brennkammer vor der Zündung, wobei sich die zweite Menge als Reaktion auf sich ändernde Motorlast mit einer zweiten Rate, die größer ist als die erste Rate, ändert.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Verringern der ersten Menge und Vergrößern der zweiten Menge mit einer dritten Rate, die kleiner gleich der ersten Rate ist, während stationärer Motorlastzustände umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei Verringern der ersten Menge und Vergrößern der zweiten Menge eine in der Brennkammer zurückgehaltene und darin eingelassene Gesamtabgasmenge im Wesentlichen unverändert lässt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei Verringern der ersten Menge und Vergrößern der zweiten Menge ein Einflussvermögen der zweiten Menge über eine Verbrennungstemperatur in der Brennkammer verstärkt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Ändern mit der ersten Rate und Ändern mit der zweiten Rate Erhöhen mit zunehmender Motorlast und Verringern mit abnehmender Motorlast umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Leiten von Abgas auf dem Weg zum Einlasskrümmer durch ein geöffnetes Ventil umfasst, wobei ein Öffnungsgrad des geöffneten Ventils der gleiche bleibt, wenn die erste Menge geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin Einstellen der zweiten Menge als Reaktion auf die erste Menge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die zweite Menge einer Differenz zwischen einer in der Brennkammer zurückzuhaltenden und darin einzulassenden Sollgesamtabgasmenge minus der ersten Menge entspricht.
Verfahren nach Anspruch 7, das weiterhin Einstellen eines Zündzeitpunkts als Reaktion auf die erste Menge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Einlassen der zweiten Menge Einstellen einer Einlassventilsteuerzeit und/oder einer Auslassventilsteuerzeit als Reaktion auf die sich ändernde Motorlast umfasst.