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GEBIET
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Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Verfahren und Systeme zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in ein Motorsystem.
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HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG
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Motoren können mit Direktkraftstoffeinspritzdüsen, die Kraftstoff direkt in einen Verbrennungszylinder einspritzen (Direkteinspritzung), und/oder mit Kanalkraftstoffeinspritzdüsen, die Kraftstoff in einen Zylinderkanal einspritzen (Kanalkraftstoffeinspritzung), konfiguriert sein. Die Direkteinspritzung ermöglicht, dass eine höhere Kraftstoffeffizienz und eine höhere Ausgangsleistung erreicht werden, zusätzlich zum besseren Ermöglichen einer Ladungskühlwirkung des eingespritzten Kraftstoffs.
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Motoren mit Direkteinspritzung erzeugen unter Umständen jedoch aufgrund von diffuser Flammenausbreitung, wobei der Kraftstoff sich nicht angemessen mit Luft vor der Verbrennung mischen kann, auch mehr Partikelmaterialemissionen (oder Ruß). Da die Direkteinspritzung von Natur aus eine relativ späte Kraftstoffeinspritzung ist, kann unzureichend Zeit zum Mischen des eingespritzten Kraftstoffs mit der Luft im Zylinder bestehen. Ebenso kann der eingespritzte Kraftstoff auf weniger Turbulenz treffen, wenn er durch die Ventile strömt. Folglich können Inseln von fetter Verbrennung vorhanden sein, die lokal Ruß erzeugen können, was die Abgasemissionen verändert.
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Folglich kann das obige Problem zumindest teilweise durch ein Verfahren zum Betreiben eines Motors mit einer ersten Einlassluftkanaldüse, die einen ersten Kraftstoff in einen Motorzylinder einspritzt, und einer zweiten Direkteinspritzdüse, die einen zweiten Kraftstoff in den Motorzylinder einspritzt, angegangen werden. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Einstellen einer Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder zwischen der ersten Einlassluftkanaldüse und der zweiten Direkteinspritzdüse auf der Basis der Rußbelastung des Motors.
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In einem Beispiel kann ein Motor mit sowohl Direkteinspritzung als auch Kanalkraftstoffeinspritzung in die Motorzylinder konfiguriert sein. Eine Kraftstoffeinspritzmenge, das heißt eine Menge an Kraftstoff, der in den Zylinder eingespritzt wird, zwischen der Direkteinspritzdüse und der Kanalkraftstoffeinspritzdüse kann auf der Basis der Menge an Partikelmaterial (PM), das durch den Motor erzeugt wird, (das heißt der Motorrußbelastung) eingestellt werden. In einem Beispiel kann die Menge an Partikelmaterial, das durch den Motor erzeugt wird, durch einen Partikelmaterialsensor erfasst und abgeschätzt werden. In einem anderen Beispiel kann die Menge an erzeugtem Partikelmaterial auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen wie z. B. einer Drehzahllastbedingung des Motors oder auf der Basis einer Druckdifferenz über einem Partikelmaterialfilter abgeleitet werden. Die Kraftstoffeinspritzmenge kann ferner auf dem Kraftstofftyp basieren.
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Auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen kann beispielsweise ein Kraftstoffeinspritzprofil mit einer Menge des ersten Kraftstoffs, der durch die erste Einlassluftkanaldüse eingespritzt wird, und einer zweiten Menge eines zweiten Kraftstoffs, der durch die zweite Direkteinspritzdüse eingespritzt wird, bestimmt werden. In einem Beispiel, wie z. B. bei höheren Motordrehzahlen und -lasten, kann die erste Menge der Einlassluftkanaleinspritzung kleiner sein als die zweite Menge der Direkteinspritzung. Die höhere Menge an Direkteinspritzung kann hierbei verwendet werden, um die höhere Kraftstoffeffizienz und Ausgangsleistung der präziseren Direkteinspritzung sowie die Ladungskühleigenschaften des eingespritzten Kraftstoffs zu nutzen.
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Eine Menge an Partikelmaterial (Rußbelastung), das während des Motorbetriebs erzeugt wird, kann durch einen Sensor abgeschätzt und/oder auf der Basis von Betriebsbedingungen abgeleitet werden. In einem Beispiel kann, wenn die Menge an erzeugtem Partikelmaterial einen Schwellenwert überschreitet, das Kraftstoffeinspritzverhältnis eingestellt werden. Wenn beispielsweise die Rußbelastung einen Schwellenwert überschreitet, kann eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse verringert werden, während eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse entsprechend erhöht werden kann. Zusätzliche Zündfunkenzeitpunkteinstellungen können auf der Basis der Kraftstoffeinspritzeinstellung durchgeführt werden, um Drehmomentstörungen zu kompensieren. Ferner kann ein alternativer Motorbetriebsparameter, wie z. B. VCT-Plan, Ladedruck, AGR usw., auch eingestellt werden, um die Drehmomentübergänge zu kompensieren.
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Die Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse kann auf dem Kraftstofftyp des ersten Kraftstoffs basieren, während die Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse auf dem Kraftstofftyp des zweiten Kraftstoffs basieren kann. An sich können Alkoholkraftstoffe weniger Partikelmaterial als Benzinkraftstoffe erzeugen. In einem Beispiel kann folglich, wenn der Alkoholgehalt des ersten Kraftstoffs höher ist, die Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse kleiner sein. In einem anderen Beispiel kann, wenn der Alkoholgehalt des zweiten Kraftstoffs höher ist, die Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse kleiner sein.
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Eine Änderungsrate der Kraftstoffeinspritzmengen kann ferner auf der Basis einer Anstiegsrate der Abgaspartikelmaterialpegel (oder Anstiegsrate der Rußbelastung) eingestellt werden. In einem Beispiel kann in Reaktion auf eine Anstiegsrate der Rußbelastung, die einen Schwellenwert überschreitet (das heißt ein plötzlicher und schneller Anstieg der Rußpegel), die Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse und die Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse erhöht werden. Der Übergang von einer größeren Menge an Direkteinspritzung zu einer größeren Menge an Einlassluftkanaleinspritzung kann beispielsweise im Wesentlichen sofort stattfinden. In einem anderen Beispiel kann in Reaktion darauf, dass eine Anstiegsrate des Rußes niedriger ist als der Schwellenwert (das heißt ein allmählicher Anstieg der Rußpegel), der Übergang von der höheren Menge an Direkteinspritzung zur höheren Menge an Einlassluftkanaleinspritzung mit einer langsameren Rate (beispielsweise allmählich) durchgeführt werden. Die Übergangsrate kann auch auf der Basis des Kraftstofftyps eingestellt werden.
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Noch ferner kann die Kraftstoffeinspritzung auf der Basis eines Regenerationsvorgangs eines Partikelfilters, der dazu konfiguriert ist, Abgas-PMs zu speichern, eingestellt werden. Beispielsweise kann vor der Filterregeneration eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse verringert werden und eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse kann erhöht werden, wenn die Rußbelastung des Filters höher ist. Nach der Regeneration, wenn die Rußbelastung des Filters niedriger ist und der Filter mehr Abgas-PMs speichern kann, kann dann die Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse erhöht werden und die Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse kann verringert werden. Durch Erhöhen der Menge an Direkteinspritzung nach der Filterregeneration können hierin die Kraftstoffsparsamkeitsvorteile der Direkteinspritzung erreicht werden, während die durch die Direkteinspritzung erzeugten Abgas-PMs im Filter gespeichert werden.
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Durch zumindest vorübergehendes Umstellen auf eine relativ höhere Menge an Einlassluftkanaleinspritzung im Vergleich zur Direkteinspritzung in Reaktion auf einen Anstieg der Partikelmaterialpegel (PM-Pegel) können in dieser Weise Abgas-PM-Emissionen verringert werden, ohne sich wesentlich auf die Motorkraftstoffsparsamkeit auszuwirken. Durch Optimieren der Motoreinspritzung für eine definierte Grenze von PMs können ferner die Vorteile von sowohl Direkteinspritzungen als auch Einlassluftkanaleinspritzungen genützt werden.
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Selbstverständlich ist die obige Zusammenfassung vorgesehen, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, dessen Schutzbereich nur durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen begrenzt, die irgendwelche vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile lösen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine Beispielbrennkammer.
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2–3 zeigen Ablaufpläne hoher Ebene zum Einstellen der Kraftstoffeinspritzung auf der Basis einer Motorrußbelastung.
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4–5 zeigen Beispielabbildungen von Einstellungen von Kraftstoffeinspritzverhältnissen in Reaktion auf erhöhte Rußbelastungen für variierende Kraftstofftypen.
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6 zeigt einen Beispiel-Kraftstoffeinspritzvorgang in Reaktion auf die Motorrußbelastung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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7 zeigt einen Beispiel-Kraftstoffeinspritzvorgang in Reaktion auf die Filterregeneration gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Einstellen einer Motorkraftstoffeinspritzung wie z. B. in dem Motorsystem von 1 auf der Basis einer Rußbelastung des Motors. Wie hierin mit Bezug auf 2–3 ausgearbeitet, kann ein Motorcontroller eine Kraftstoffeinspritzung, insbesondere eine Menge an Kraftstoff, der direkt eingespritzt wird, zu einer Menge an Kraftstoff, der in einen Motorzylinder über einen Kanal eingespritzt wird, auf der Basis einer Menge an durch den Motor erzeugtem Partikelmaterial einstellen. Die Rußbelastung kann durch einen Sensor im Motorauslass abgeschätzt werden und/oder kann auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen abgeleitet werden. Wie mit Bezug auf 4–5 ausgearbeitet, kann die Einstellung auf dem für die Direkteinspritzung und Einlassluftkanaleinspritzung verfügbaren Kraftstofftyp basieren. Die Einstellung kann beispielsweise auf dem Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der in den Zylinder direkt eingespritzt wird und/oder in den Zylinder über einen Kanal eingespritzt wird, basieren. Durch Überführen der Kraftstoffeinspritzung von einer relativ höheren Menge an Direkteinspritzung zu einer relativ höheren Menge an Einlassluftkanaleinspritzung, wenn die Rußbelastung zunimmt, können Abgasemissionen kontrolliert werden. Wie in der Beispieleinstellung von 6 gezeigt, kann der Übergang nicht nur auf der Basis der Kraftstofftypen in den Einspritzdüsen, sondern auch auf der Basis einer Anstiegsrate der Rußbelastung eingestellt werden. Durch Verringern einer Menge an Direkteinspritzung und Erhöhen einer Menge an Einlassluftkanaleinspritzung, wenn eine Rußbelastung einen Schwellenwert übersteigt, können Abgasemissionen kontrolliert werden, ohne die Motorkraftstoffsparsamkeit zu verschlechtern.
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1 stellt eine Beispielausführungsform einer Brennkammer oder eines Zylinders eines Verbrennungsmotors 10 dar. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem mit einem Controller 12 und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugfahrer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert werden. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (d. h. die Brennkammer) 14 des Motors 10 kann Brennkammerwände 136 umfassen, wobei ein Kolben 138 darin angeordnet ist. Der Kolben 138 kann mit einer Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, so dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann mit mindestens einem Antriebsrad des Personenkraftwagens über ein Getriebesystem gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor mit der Kurbelwelle 140 über ein Schwungrad gekoppelt sein, um einen Startvorgang der Motor 10 zu ermöglichen.
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Der Zylinder 14 kann Einlassluft über eine Reihe von Einlassluftkanälen 142, 144 und 146 empfangen. Der Einlassluftkanal 146 kann mit anderen Zylindern des Motors 10 zusätzlich zum Zylinder 14 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann einer oder können mehrere der Einlassdurchgänge eine Aufladungsvorrichtung wie z. B. einen Turbolader oder einen Lader umfassen. 1 zeigt beispielsweise den Motor 10 mit einem Turbolader mit einem Kompressor 174, der zwischen den Einlassluftkanälen 142 und 144 angeordnet ist, und einem Auslassturbinenrad 176, das entlang des Auslassdurchgangs 148 angeordnet ist, konfiguriert. Der Kompressor 174 kann zumindest teilweise durch das Auslassturbinenrad 176 über eine Welle 180 angetrieben werden, wobei die Aufladungsvorrichtung als Turbolader konfiguriert ist. In anderen Beispielen, wie z. B. wenn der Motor 10 mit einem Lader versehen ist, kann jedoch das Auslassturbinenrad 176 wahlweise weggelassen werden, wobei der Kompressor 174 durch eine mechanische Eingabe von einem elektrischen Motor oder dem Motor angetrieben werden kann. Eine Drosselklappe 162 mit einer Drosselplatte 164 kann entlang eines Einlassdurchgangs der Motor vorgesehen sein, um die Durchflussrate und/oder den Druck von Einlassluft, die zu den Motorzylindern geliefert wird, zu verändern. Die Drosselklappe 162 kann beispielsweise stromabwärts des Kompressors 174 angeordnet sein, wie in 1 gezeigt, oder kann alternativ stromaufwärts des Kompressors 174 vorgesehen sein.
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Der Auslassdurchgang 148 kann Abgase von anderen Zylindern des Motors 10 zusätzlich zum Zylinder 14 empfangen. Ein Abgassensor 128 ist mit dem Auslassdurchgang 148 stromaufwärts der Emissionskontrollvorrichtung 178 gekoppelt gezeigt. Der Sensor 128 kann ein beliebiger geeigneter Sensor zum Vorsehen einer Angabe des Abgas-Luft/Kraftstoff-Gemisches sein, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universeller oder Breitbandabgassauerstoff), ein Sauerstoffsensor mit zwei Zuständen oder EGO (wie dargestellt), ein HEGO (erhitzter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Emissionskontrollvorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionskontrollvorrichtungen oder Kombinationen davon sein.
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Der Auslassdurchgang 148 kann ferner einen Partikelfilter (nicht dargestellt) stromaufwärts der Emissionskontrollvorrichtung 178 zum Speichern von Partikelmaterial oder Ruß, das/der im Motorabgas freigesetzt wird, umfassen. Der Filter kann periodisch regeneriert werden, um den gespeicherten Ruß abzubrennen und die Speicherkapazität des Filters wiederherzustellen. In einem Beispiel kann ein Drucksensor dazu konfiguriert sein, die Rußbelastung des Filters auf der Basis einer Druckdifferenz über dem Filter abzuschätzen, und wenn die Belastung einen Schwellenwert überschreitet, kann die Filterregeneration eingeleitet werden. Wie hierin mit Bezug auf 3 und 7 ausgearbeitet, kann eine Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder auf der Basis der Regeneration eingestellt werden.
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Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile umfassen. Beispielsweise ist der Zylinder 14 mit mindestens einem Einlasstellerventil 150 und mindestens einem Auslasstellerventil 156 gezeigt, die in einem oberen Bereich des Zylinders 14 angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Motor 10, einschließlich des Zylinders 14, mindestens zwei Einlasstellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile umfassen, die in einem oberen Bereich des Zylinders angeordnet sind.
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Das Einlassventil 150 kann durch den Controller 12 über einen Aktuator 152 gesteuert werden. Ebenso kann das Auslassventil 156 durch den Controller 12 über einen Aktuator 154 gesteuert werden. Während einiger Bedingungen kann der Controller 12 die zu den Aktuatoren 152 und 154 gelieferten Signale verändern, um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Position des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 können durch jeweilige Ventilpositionssensoren (nicht dargestellt) bestimmt werden. Die Ventilaktuatoren können vom elektrischen Ventilbetätigungstyp oder Nockenbetätigungstyp oder einer Kombination davon sein. Die Einlass- und Auslassventilzeitsteuerung kann gleichzeitig gesteuert werden oder irgendeine von einer Möglichkeit von variabler Einlassnockenzeitsteuerung, variabler Auslassnockenzeitsteuerung, dualer unabhängiger variabler Nockenzeitsteuerung oder fester Nockenzeitsteuerung kann verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken umfassen und kann ein oder mehrere Systeme zur Nockenprofilschaltung (CPS), variablen Nockenzeitsteuerung (VCT), variablen Ventilzeitsteuerung (VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (VVL) verwenden, die durch den Controller 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu verändern. Der Zylinder 14 kann beispielsweise alternativ ein Einlassventil, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung, einschließlich CPS und/oder VCT, gesteuert wird, umfassen. In anderen Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktuator oder ein gemeinsames Ventilbetätigungssystem oder einen Aktuator oder ein Betätigungssystem mit variabler Ventilzeitsteuerung gesteuert werden.
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Der Zylinder 14 kann ein Kompressionsverhältnis aufweisen, das das Verhältnis von Volumina, wenn sich der Kolben 138 am unteren Totpunkt befindet, zum oberen Totpunkt ist. Herkömmlich liegt das Kompressionsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen verschiedene Kraftstoffe verwendet werden, kann jedoch das Kompressionsverhältnis erhöht werden. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit höherer latenter Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Kompressionsverhältnis kann auch erhöht werden, wenn Direkteinspritzung aufgrund ihrer Wirkung auf Motorklopfen verwendet wird.
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In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten der Verbrennung umfassen. Das Zündsystem 190 kann einen Zündfunken zur Brennkammer 14 über die Zündkerze 192 in Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA vom Controller 12 unter ausgewählten Betriebsmodi liefern. In einigen Ausführungsformen kann jedoch die Zündkerze 192 weggelassen werden, wie z. B. wenn der Motor 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzung von Kraftstoff einleiten kann, wie es bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
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In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen zum Zuführen von Kraftstoff zu diesem konfiguriert sein. Als nicht begrenzendes Beispiel ist der Zylinder 14 mit zwei Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 gezeigt. Die Kraftstoffeinspritzdüse 166 ist direkt mit dem Zylinder 14 gekoppelt gezeigt zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in diesen im Verhältnis zur Impulsbreite eines Signals FPW-1, das vom Controller 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird. In dieser Weise sieht die Kraftstoffeinspritzdüse 166 das vor, was als Direkteinspritzung (nachstehend als ”DI” bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bekannt ist. Obwohl 1 die Einspritzdüse 166 als Seiteneinspritzdüse zeigt, kann sie auch über dem Kopf des Kolbens angeordnet sein, wie z. B. nahe der Position der Zündkerze 192. Eine solche Position kann das Mischen und die Verbrennung verbessern, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, aufgrund der geringeren Flüchtigkeit von einigen Kraftstoffen auf Alkoholbasis. Alternativ kann die Einspritzdüse über dem Kopf und nahe dem Einlassventil angeordnet sein, um das Mischen zu verbessern. Kraftstoff kann von einem Hochdruck-Kraftstoffsystem 1 mit der Referenznummer 172 mit einem Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und einer Kraftstoffverteilerleitung zur Kraftstoffeinspritzdüse 166 zugeführt werden. Alternativ kann Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe mit einem niedrigeren Druck zugeführt werden, in welchem Fall der Zeitpunkt der Direktkraftstoffeinspritzung während des Kompressionshubs begrenzter sein kann, als wenn ein Hochdruck-Kraftstoffsystem verwendet wird. Obwohl nicht gezeigt, kann der Kraftstofftank ferner einen Druckwandler aufweisen, der ein Signal zum Controller 12 liefert.
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Die Kraftstoffeinspritzdüse 170 ist vielmehr im Einlassdurchgang 146 als im Zylinder 14 angeordnet in einer Konfiguration gezeigt, die das schafft, was als Einlassluftkanaleinspritzung von Kraftstoff (nachstehend als ”PFI” bezeichnet) in den Einlasskanal stromaufwärts des Zylinders 14 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 170 kann Kraftstoff im Verhältnis zur Impulsbreite eines Signals FPW-2, das vom Controller 12 über einen elektronischen Treiber 171 empfangen wird, einspritzen. Der Kraftstoff kann durch ein Kraftstoffsystem 2 mit der Referenznummer 173 mit einem Kraftstofftank, einer Kraftstoffpumpe und einer Kraftstoffverteilerleitung zur Kraftstoffeinspritzdüse 170 zugeführt werden. Es ist zu beachten, dass ein einzelner Treiber 168 oder 171 für beide Kraftstoffeinspritzsysteme verwendet werden kann oder mehrere Treiber, beispielsweise ein Treiber 168 für die Kraftstoffeinspritzdüse 166 und ein Treiber 171 für die Kraftstoffeinspritzdüse 170, verwendet werden können, wie dargestellt.
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Kraftstoff kann durch beide Einspritzdüsen während eines einzelnen Zyklus des Zylinders zum Zylinder zugeführt werden. Beispielsweise kann jede Einspritzdüse einen Teil einer gesamten Kraftstoffeinspritzung, die im Zylinder 14 verbrannt wird, zuführen. Ferner kann die Verteilung und/oder relative Menge von Kraftstoff, der von jeder Einspritzdüse zugeführt wird, mit den Betriebsbedingungen wie z. B. Motorlast und/oder -klopfen variieren, wie z. B. hierin nachstehend beschrieben. Die relative Verteilung des gesamten eingespritzten Kraftstoffs unter den Einspritzdüsen 166 und 170 kann als Einspritzverhältnis bezeichnet werden. Das Einspritzen einer größeren Menge des Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis über die (Direkt-)Einspritzdüse 166 kann beispielsweise ein Beispiel eines höheren Verhältnisses von Direkteinspritzung sein, während das Einspritzen einer größeren Menge des Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis über die (Kanal-)Einspritzdüse 170 ein höheres Verhältnis von Einlassluftkanaleinspritzung sein kann. Es ist zu beachten, dass diese nur Beispiele von verschiedenen Einspritzverhältnissen sind und verschiedene andere Einspritzverhältnisse verwendet werden können. Außerdem sollte erkannt werden, dass über den Kanal eingespritzter Kraftstoff während eines Ereignisses mit offenem Einlassventil, eines Ereignisses mit geschlossenem Einlassventil (z. B. im Wesentlichen vor dem Einlasshub) sowie während eines Betriebs mit sowohl offenem als auch geschlossenem Einlassventil zugeführt werden kann. Ebenso kann direkt eingespritzter Kraftstoff während eines Einlasshubs sowie teilweise während eines vorherigen Auslasshubs, während des Einlasshubs und teilweise während des Kompressionshubs beispielsweise zugeführt werden. Selbst für ein einzelnes Verbrennungsereignis kann an sich der eingespritzte Kraftstoff zu verschiedenen Zeitpunkten von einer Kanal- und einer Direkteinspritzdüse eingespritzt werden. Für ein einzelnes Verbrennungsereignis können ferner mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Kompressionshubs, des Einlasshubs oder irgendeiner geeigneten Kombination davon durchgeführt werden.
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Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. An sich kann jeder Zylinder ebenso seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzdüse(n), Zündkerze usw. umfassen.
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Die Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 können verschiedene Eigenschaften aufweisen. Diese umfassen Unterschiede in der Größe, beispielsweise kann eine Einspritzdüse ein größeres Einspritzloch aufweisen als die andere. Andere Unterschiede umfassen verschiedene Sprühwinkel, verschiedene Betriebstemperaturen, unterschiedliches Zielen, unterschiedliche Einspritzzeitsteuerung, verschiedene Sprayeigenschaften, verschiedene Orte usw., ohne jedoch darauf begrenzt zu sein. In Abhängigkeit vom Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs unter den Einspritzdüsen 170 und 166 können überdies verschiedene Effekte erreicht werden.
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Die Kraftstofftanks in den Kraftstoffsystemen 172 und 173 können Kraftstoff mit verschiedenen Kraftstoffqualitäten wie z. B. verschiedenen Kraftstoffzusammensetzungen enthalten. Diese Unterschiede können einen unterschiedlichen Alkoholgehalt, eine unterschiedliche Oktanzahl, eine unterschiedliche Verdampfungswärme, verschiedene Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen davon usw. umfassen. In einem Beispiel könnten Kraftstoffe mit unterschiedlichen Alkoholgehalten umfassen, dass ein Kraftstoff Benzin ist und der andere Ethanol oder Methanol ist. In einem anderen Beispiel kann der Motor Benzin als ersten Kraftstoff und einen Alkohol, der ein Kraftstoffgemisch wie z. B. E85 (das ungefähr 85% Ethanol und 15% Benzin ist) oder M85 (das ungefähr 85% Methanol und 15% Benzin ist) enthält, als zweiten Kraftstoff verwenden. Andere Alkohol enthaltende Kraftstoffe könnten ein Gemisch von Alkohol und Wasser, ein Gemisch von Alkohol, Wasser und Benzin usw. sein. In noch einem weiteren Beispiel können beide Kraftstoffe Alkoholgemische sein, wobei der erste Kraftstoff ein Benzin-Alkohol-Gemisch mit einem niedrigeren Verhältnis von Alkohol als ein Benzin-Alkohol-Gemisch eines zweiten Kraftstoffs mit einem größeren Verhältnis von Alkohol wie z. B. E10 (das ungefähr 10% Ethanol ist) als erster Kraftstoff und E85 (das ungefähr 85% Ethanol ist) als zweiter Kraftstoff sein kann. Außerdem können sich die ersten und zweiten Kraftstoffe auch in anderen Kraftstoffqualitäten wie z. B. Differenz in der Temperatur, Viskosität, Oktanzahl, latenten Verdampfungsenthalpie usw. unterscheiden.
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Der Controller 12 ist in 1 als Mikrocomputer mit einer Mikroprozessoreinheit 106, Eingabe/Ausgabe-Anschlüssen 108, einem elektronischen Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das als Festwertspeicherchip 110 in diesem speziellen Beispiel gezeigt ist, einem Direktzugriffsspeicher 112, einem Haltespeicher 114 und einem Datenbus gezeigt. Der Controller 12 kann verschiedene Signale von Sensoren empfangen, die mit dem Motor 10 gekoppelt sind, zusätzlich zu den vorher erörterten Signalen, einschließlich der Messung der angesaugten Luftmassenströmung (MAF) vom Luftmassensensor 122; der Motorkühlmitteltemperatur (ECT) vom Temperatursensor 116, der mit einer Kühlhülse 118 gekoppelt ist; eines Profilzündaufnahmesignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder anderen Typ), der mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappenpositionssensor; und eines Absolutkrümmerdrucksignals (MAP) vom Sensor 124. Ein Motordrehzahlsignal RPM kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe eines Unterdrucks oder Drucks im Einlasskrümmer zu liefern.
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Der Controller 12 kann eine Rußbelastung des Motors (das heißt eine Menge an Partikelmaterial, das durch den Motor erzeugt wird) abschätzen und dementsprechend ein Verhältnis des durch die Direkteinspritzdüse und Einlassluftkanaldüse eingespritzten Kraftstoffs einstellen. Wie hierin mit Bezug auf 2–3 ausgearbeitet, kann der Controller eine Menge an Kraftstoff, der über den Kanal eingespritzt wird, erhöhen und eine Menge an Kraftstoff, der direkt eingespritzt wird, verringern, wenn die Rußbelastung des Motors zunimmt. Die Rußbelastung kann durch den Controller 12 auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen (wie z. B. Motordrehzahl und -last) abgeschätzt werden. Außerdem oder wahlweise kann die Rußbelastung durch einen Partikelmaterialsensor (PM-Sensor) 188, der im Auslassdurchgang 148, beispielsweise stromabwärts der Emissionskontrollvorrichtung 178, enthalten ist, erfasst werden.
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Der Speichermedium-Festwertspeicher 110 kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Befehle darstellen, die vom Prozessor 106 ausführbar sind, um die nachstehend beschriebenen Verfahren sowie andere Varianten durchzuführen, die erwartet, aber nicht speziell aufgelistet werden.
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Wenn man sich nun 2 zuwendet, ist eine Beispielroutine 200 zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in einen Motorzylinder mit einer (ersten) Einlassluftkanaldüse und einer (zweiten) Direkteinspritzdüse auf der Basis einer Menge an Partikelmaterial, das durch den Motor erzeugt wird, gezeigt.
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Bei 202 können die Motorbetriebsbedingungen abgeschätzt und/oder gemessen werden. Diese können beispielsweise die Motordrehzahl, die Motorlast, das Verhältnis von Zylinderluft zum eingespritzten Kraftstoff (AFR), die Motortemperatur (beispielsweise wie von einer Motorkühlmitteltemperatur abgeleitet), die Abgastemperatur, die Katalysatortemperatur (Tcat), das gewünschte Drehmoment, die Aufladung usw. umfassen.
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Bei 204 kann festgestellt werden, ob eine Startbedingung vorliegt. In einem Beispiel kann die Startbedingung eine Motorkaltstartbedingung umfassen. In einem anderen Beispiel kann die Startbedingung eine Motorneustartbedingung umfassen (wie z. B. einen Neustart bald nach einem vorangehenden Motorabschalten). An sich können die Motortemperatur und/oder die Katalysatortemperatur unter einer Startbedingung unter einem gewünschten Schwellenwert liegen. Die Katalysatortemperatur kann beispielsweise unter einer Katalysatoranspring-Schwellentemperatur liegen. Wenn eine Startbedingung vorliegt, dann kann ein Controller bei 208 die Kraftstoffeinspritzung in den Motor so einstellen, dass sie eine relativ höhere Menge an Einlassluftkanaleinspritzung und eine relativ kleinere Menge an Direkteinspritzung des eingespritzten Kraftstoffs umfasst. Hierin kann die Einlassluftkanaleinspritzung von Kraftstoff vorteilhafterweise verwendet werden, um den Motor und den Katalysator zu erwärmen, wodurch die Motor- und Katalysatorleistung unter Motorstartbedingungen verbessert wird. Bei 210 kann bestätigt werden, ob die Motortemperatur und/oder die Katalysatortemperatur innerhalb eines Schwellenbereichs der gewünschten Schwellentemperatur liegt. Wenn die Motor- und/oder Katalysatortemperatur nicht ausreichend zugenommen hat, dann kann bei 214 die Kraftstoffeinspritzung mit der höheren Menge an Einlassluftkanaleinspritzung zur Direkteinspritzung fortgesetzt werden. Die Routine kann dann zu 216 weitergehen, wo die Motorrußbelastung bestimmt wird.
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Wenn die Motor- und/oder Katalysatortemperatur zugenommen hat und innerhalb eines Schwellenbereichs der Schwellentemperatur liegt, dann kann im Vergleich bei 212 der Controller das Überführen der Kraftstoffeinspritzung in den Motorzylinder von der relativ höheren Menge an Kanalkraftstoffeinspritzung zu einer relativ höheren Menge an Direktkraftstoffeinspritzung beginnen. Der Übergang kann auf der Basis eines Abstandes der Motor- und/oder Katalysatortemperatur von der Schwellentemperatur eingestellt werden. Sobald die Temperatur innerhalb eines Schwellenbereichs der Schwellentemperatur liegt, kann beispielsweise eine Rate des Übergangs erhöht werden, wenn der Abstand von der Schwellentemperatur zunimmt. Dies kann das allmähliche Deaktivieren der Einlassluftkanaldüse, während die Direkteinspritzdüse allmählich aktiviert wird, wenn sich die Temperatur der Schwellentemperatur nähert, umfassen. Bis sich die Motor- und/oder Katalysatortemperatur bei oder jenseits der Schwellentemperatur befindet, kann folglich die Kraftstoffeinspritzung auf eine höhere Menge an Direktkraftstoffeinspritzung und eine kleinere Menge an Kanalkraftstoffeinspritzung übergegangen sein. Unter Verwendung eines höheren Verhältnisses von Direkteinspritzung, wenn eine Motorlast (und folglich eine Motortemperatur) zunimmt, können hierbei die Ladungskühl- und verbesserten Kraftstoffsparsamkeitsvorteile eines direkt eingespritzten Kraftstoffs genutzt werden.
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Wenn eine Motorstartbedingung bei 204 nicht bestätigt wird, dann kann bei 206 eine Kraftstoffeinspritzung auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen sowie des Kraftstofftyps bestimmt werden. Dies kann das Bestimmen einer Menge an einzuspritzendem Kraftstoff (oder von einzuspritzenden Kraftstoffen) sowie eines Verhältnisses des eingespritzten Kraftstoffs, der durch die Einlassluftkanaldüse und die Direkteinspritzdüse zugeführt wird, umfassen. In einem Beispiel, wenn eine Motordrehzahl, eine Motorlast und/oder ein gewünschtes Drehmoment zunimmt, kann eine Menge an durch die Direkteinspritzdüse eingespritztem Kraftstoff erhöht werden, während eine Menge an durch die Einlassluftkanaldüse eingespritztem Kraftstoff verringert werden kann. Hierbei kann die Direkteinspritzung des Kraftstoffs eine höhere Kraftstoffeffizienz und eine höhere Ausgangsleistung schaffen. Wenn der direkt eingespritzte Kraftstoff ein Alkoholkraftstoff ist, kann außerdem die Direkteinspritzung des Kraftstoffs verwendet werden, um die Ladungskühleigenschaften des Alkoholkraftstoffs zu nutzen.
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Bei 216 kann eine Rußbelastung des Motors bestimmt werden. In einem Beispiel kann die Rußbelastung auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen wie z. B. einer Motordrehzahl-Lastbedingung bestimmt werden. In einem anderen Beispiel kann die Rußbelastung durch einen Partikelmaterialsensor, der mit dem Motorausgang gekoppelt ist, abgeschätzt werden. In noch einem weiteren Beispiel kann die Rußbelastung auf der Basis einer Druckdifferenz über einem Partikelfilter im Motorausgang abgeleitet werden. Bei 218 kann bestimmt werden, ob die abgeschätzte Rußbelastung auf oder nahe einem Schwellenwert liegt. Wenn die Rußbelastung nicht über dem Schwellenwert liegt, dann kann bei 220 der Motorbetrieb mit der (bei 206 oder 212) bestimmten Kraftstoffeinspritzung fortfahren. In Reaktion darauf, dass die Rußbelastung den Schwellenwert überschreitet, kann bei 222 und wie weiter in 3 ausgearbeitet, im Vergleich die Kraftstoffeinspritzung auf der Basis der bestimmten Rußbelastung, das heißt der Menge an durch den Motor erzeugtem Partikelmaterial eingestellt werden. Bei 224 können Zündfunkenzeitpunkteinstellungen auf der Basis der Kraftstoffeinspritzeinstellung durchgeführt werden, um Drehmomentübergänge zu kompensieren. In Reaktion auf eine Verringerung der Menge an Kanalkraftstoffeinspritzung und einer Erhöhung der Menge an Direktkraftstoffeinspritzung kann beispielsweise der Zündfunkenzündzeitpunkt um ein Ausmaß verzögert werden. In alternativen Ausführungsformen können zusätzlich oder wahlweise Einstellungen an einem oder mehreren des Ladedrucks, der AGR, der VCT usw. vorgenommen werden, um Drehmomentübergänge zu kompensieren.
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Wenn man sich nun 3 zuwendet, ist eine Beispielroutine 300 zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritzmenge in einen Zylinder zwischen einer Einlassluftkanaldüse und einer Direkteinspritzdüse auf der Basis der Menge an durch den Motor erzeugtem Partikelmaterial und ferner auf der Basis des Kraftstofftyps gezeigt.
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Bei 302 kann bestätigt werden, dass die Rußbelastung auf oder nahe dem Schwellenwert liegt. Bei der Bestätigung kann bei 304 eine Anstiegsrate des Rußpegels (dPM/dt) abgeschätzt oder abgeleitet werden. Bei 306 kann in Reaktion darauf, dass die Rußbelastung einen Schwellenwert überschreitet, eine Kraftstoffeinspritzmenge zwischen der Einlassluftkanaldüse und der Direkteinspritzdüse eingestellt werden. Insbesondere kann eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse verringert werden, während eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse erhöht wird. Durch zumindest vorübergehendes Verschieben von einer höheren Menge an Direkteinspritzung zu einer höheren Menge an Einlassluftkanaleinspritzung in Reaktion auf den Anstieg der Rußbelastung kann hierbei die Rußerzeugung durch die Direkteinspritzung von Kraftstoff verringert werden, wodurch die Abgasemissionen verbessert werden.
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Bei 308 kann der Übergang der Kraftstoffeinspritzung auf der Basis des Kraftstofftyps in jeder Einspritzdüse sowie der Anstiegsrate der Rußbelastung eingestellt werden. Hierbei umfasst der Kraftstofftyp einen Kraftstoff, der durch die Direkteinspritzdüse zugeführt wird, und/oder einen Kraftstoff, der durch die Einlassluftkanaldüse zugeführt wird. In einem Beispiel kann dies ferner einen Alkoholgehalt des Kraftstoffs, der durch die Direkteinspritzdüse zugeführt wird, umfassen. In einem anderen Beispiel kann der Kraftstofftyp eine relative Menge an Alkohol in dem durch die Direkteinspritzdüse im Vergleich zur Einlassluftkanaldüse zugeführten Kraftstoff umfassen. In einem Beispiel kann folglich die Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse auf der Basis eines ersten Kraftstoffs, der durch die Einlassluftkanaldüse eingespritzt wird, eingestellt werden, während die Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse auf der Basis eines zweiten Kraftstoffs, der durch die Direkteinspritzdüse eingespritzt wird, eingestellt werden kann.
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In einem Beispiel können die Einlassluftkanaldüse und die Direkteinspritzdüse dazu konfiguriert sein, denselben Kraftstoff einzuspritzen. Wie in der Abbildung 400 von 4 gezeigt, kann hierbei die Verringerung der Kraftstoffeinspritzung von der Direkteinspritzdüse und die Erhöhung der Kraftstoffeinspritzung von der Einlassluftkanaldüse kleiner sein, wenn der Alkoholgehalt des Kraftstoffs zunimmt. In einem anderen Beispiel können die Einlassluftkanaldüse und die Direkteinspritzdüse dazu konfiguriert sein, verschiedene Kraftstoffe mit unterschiedlichem Alkoholgehalt einzuspritzen. Wie in der Abbildung 500 von 5 gezeigt, kann hierbei, wenn der Alkoholgehalt des durch die Direkteinspritzdüse zugeführten Kraftstoffs höher ist und die Menge an Partikelmaterial größer ist als der Schwellenwert, eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse um eine erste, kleinere Menge verringert werden, während eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse um die erste Menge erhöht wird. Wenn der Alkoholgehalt des durch die Direkteinspritzdüse zugeführten Kraftstoffs niedriger ist und die Menge an Partikelmaterial größer ist als der Schwellenwert, kann im Vergleich die Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse um eine zweite, größere Menge verringert werden, während die Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse um die zweite Menge erhöht wird. Das heißt, die Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse ist kleiner, wenn der Alkoholgehalt des ersten Kraftstoffs höher ist, und die Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse ist kleiner, wenn der Alkoholgehalt des zweiten Kraftstoffs höher ist.
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Die Erhöhung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse und die Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse können ferner auf der Basis der Anstiegsrate der Motorrußbelastung eingestellt werden. In einem Beispiel kann die Einstellung das Erhöhen einer Erhöhungsrate der Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse und das Erhöhen einer Verringerungsrate der Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse umfassen, wenn die Anstiegsrate einen Schwellenwert überschreitet. Das heißt, eine Verringerungsrate der Kraftstoffeinspritzung von der Direkteinspritzdüse und eine Erhöhungsrate der Kraftstoffeinspritzung von der Einlassluftkanaldüse können in Reaktion auf einen plötzlichen und schnellen Anstieg der Menge an Partikelmaterial erhöht (beispielsweise im Wesentlichen unmittelbar geändert) werden, während die Raten in Reaktion auf eine allmähliche Erhöhung des Anstiegs der Rußbelastung verringert (beispielsweise allmählich geändert) werden können.
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Wenn man zu 3 zurückkehrt, kann beispielsweise bei 310 festgestellt werden, ob Filterregenerationsbedingungen vorliegen. An sich kann eine Filterregeneration beispielsweise in Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen, einschließlich Abgastemperatur, einer Rußbelastung des Filters, die einen Schwellenwert überschreitet, und/oder einer Druckdifferenz über dem Filter, die einen Schwellenwert überschreitet, bestimmt werden. Wenn Filterregenerationsbedingungen nicht bestätigt werden, kann die Routine enden und keine weiteren Kraftstoffeinspritzeinstellungen können durchgeführt werden. Wenn eine Regeneration bestätigt wird, dann können im Vergleich bei 312 die Kraftstoffeinspritzmengen weiter in Reaktion auf die Filterregeneration eingestellt werden. Insbesondere kann vor der Regeneration in Reaktion darauf, dass die Motorrußbelastung einen Schwellenwert überschreitet, eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse verringert werden und eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse kann erhöht werden. Nach der Regeneration kann in Reaktion darauf, dass die Motorrußbelastung einen Schwellenwert überschreitet, im Vergleich eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse erhöht (oder um eine kleinere Menge verringert) werden und eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse kann verringert (oder um eine kleinere Menge erhöht) werden.
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An sich kann vor der Regeneration die Rußbelastung des Partikelfilters höher sein und folglich kann die Speicherkapazität niedriger sein. Unter diesen Bedingungen kann folglich in Reaktion auf eine höhere Rußbelastung des Motors die Kraftstoffeinspritzung eingestellt werden, um eine Menge an Kraftstoff, der direkt eingespritzt wird, zu verringern, wodurch eine Menge an PMs, die durch den Motor erzeugt werden, verringert wird, wodurch die zusätzliche Rußbelastung, die zum Filter hinzugefügt worden wäre, präventiv verringert wird. Im Vergleich kann nach der Regeneration die Rußbelastung eines Partikelfilters niedriger sein und die Speicherkapazität kann höher sein. Unter diesen Bedingungen kann folglich die Fähigkeit des Filters, Abgas-PMs zu speichern, die durch die Direkteinspritzung erzeugt werden, höher sein. Folglich können eine Verringerung der Direkteinspritzung und eine Erhöhung der Einlassluftkanaleinspritzung nicht erforderlich sein oder können verringert werden. Drehmomentübergänge, die während des Übergangs erzeugt werden, können unter Verwendung der Spätzündung kompensiert werden.
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In alternativen Ausführungsformen kann die Regeneration des Partikelfilters (beispielsweise die Einleitung der Filterregeneration) ferner auf der Basis der eingestellten Kraftstoffeinspritzmengen und Kraftstofftypen eingestellt werden.
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Wenn man sich nun 6 zuwendet, ist eine Beispiel-Kraftstoffeinspritzeinstellung in Reaktion auf eine Rußbelastung eines Motors gezeigt. Der Motor kann eine erste Einlassluftkanaldüse, die einen ersten Kraftstoff in einen Motorzylinder einspritzt, und eine zweite Direkteinspritzdüse, die einen zweiten Kraftstoff in den Zylinder einspritzt, umfassen. Ein Steuersystem mit einem Controller kann mit computerlesbaren Befehlen zum Aktivieren und Deaktivieren der ersten Einlassluftkanaldüse und der zweiten Direkteinspritzdüse in Reaktion auf eine Menge an Partikelmaterial, das durch den Motor erzeugt wird, beispielsweise wie durch einen Partikelmaterialsensor erfasst, konfiguriert sein. Die Abbildung 600 zeigt Änderungen der Motorrußbelastung am Graphen 602, die Einstellung auf eine Kraftstoffeinspritzmenge der Direkteinspritzdüse am Graphen 604 und entsprechende Einstellungen an einer Kraftstoffeinspritzmenge der Einlassluftkanaldüse am Graphen 606.
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Vor t1 kann auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen eine Kraftstoffeinspritzmenge zwischen der Direkteinspritzdüse und der Einlassluftkanaldüse bestimmt werden. Im dargestellten Beispiel können eine höhere Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse und eine niedrigere Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse bestimmt werden. Eine Rußbelastung des Motors kann überwacht werden. Wie gezeigt, kann die Rußbelastung zunehmen und eine Anstiegsrate der Rußbelastung kann bestimmt werden. In einem Beispiel kann vor t1 die Rußbelastung mit einer ersten, niedrigeren Anstiegsrate ansteigen. Bei t1 kann in Reaktion darauf, dass die Motorrußbelastung einen Schwellenwert 603 überschreitet, die Kraftstoffeinspritzung eingestellt werden, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse verringert wird, während die Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse entsprechend erhöht wird.
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Wenn die Menge des Kraftstoffs, der direkt eingespritzt wird, verringert wird, kann die Motorrußbelastung beginnen abzunehmen und unter den Schwellenwert fallen. Wenn die Rußbelastung unter den Schwellenwert gefallen ist, kann die Kraftstoffeinspritzung wieder auf die höhere Menge an Einlassluftkanaleinspritzung und die niedrigere Menge an Direkteinspritzung eingestellt werden.
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Vor t2 kann die Rußbelastung wieder beginnen anzusteigen, jedoch mit einer zweiten, höheren Anstiegsrate. Folglich kann bei t2 in Reaktion darauf, dass die Motorrußbelastung den Schwellenwert 603 überschreitet, die Kraftstoffeinspritzung wieder eingestellt werden, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse verringert wird, während die Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse entsprechend erhöht wird. Hierbei können die Erhöhung der Einlassluftkanalmenge und die Verringerung der Direkteinspritzmenge mit einer schnelleren Rate (beispielsweise wie hierin dargestellt, im Wesentlichen unverzüglich) in Reaktion auf die Anstiegsrate der Rußbelastung, die einen Schwellenwert überschreitet, stattfinden.
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Obwohl nicht dargestellt, können die Einspritzmengen ferner auf der Basis des Kraftstofftyps des eingespritzten Kraftstoffs eingestellt werden. Wenn beispielsweise der zweite Kraftstoff, der durch die Direkteinspritzdüse eingespritzt wird, einen höheren Alkoholgehalt aufweist (wie z. B. E85), kann die Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse im Vergleich dazu kleiner sein, wenn der zweite Kraftstoff, der durch die Direkteinspritzdüse eingespritzt wird, einen niedrigeren Alkoholgehalt aufweist (wie z. B. E10 oder Benzin). In einem anderen Beispiel kann, wenn der erste Kraftstoff, der durch die Einlassluftkanaldüse eingespritzt wird, einen kleineren Alkoholgehalt aufweist (wie z. B. Benzin), die Verringerung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse im Vergleich dazu kleiner sein, wenn der erste Kraftstoff einen höheren Alkoholgehalt aufweist (wie z. B. E85).
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Wenn man sich nun 7 zuwendet, ist eine Beispiel-Kraftstoffeinspritzeinstellung in Koordination mit der Filterregeneration gezeigt. Die Abbildung 700 zeigt Änderungen der momentanen Motorrußbelastung am Graphen 702, die Einstellung auf eine Kraftstoffeinspritzmenge der Einlassluftkanaldüse am Graphen 704, Einstellungen an einer Kraftstoffeinspritzmenge der Direkteinspritzdüse am Graphen 706, eine Partikelfilter-Rußbelastung bei 708 und Zündfunkenzeitpunkteinstellungen bei 710.
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Vor t1 kann auf der Basis von Motorbetriebsbedingungen eine Kraftstoffeinspritzmenge zwischen der Direkteinspritzdüse und der Einlassluftkanaldüse bestimmt werden. Im dargestellten Beispiel können eine höhere Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse (704) und eine niedrigere Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse (706) bestimmt werden. Eine Rußbelastung des Motors (702) und des Partikelfilters (708) kann überwacht werden.
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Bei t1 kann in Reaktion auf Motorklopfen eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse erhöht werden, während eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse verringert wird. Hierbei kann die Direkteinspritzung von Kraftstoff vorteilhafterweise verwendet werden, um eine Zylinderladungskühlung vorzusehen und das Klopfen zu verringern. An sich kann die Kraftstoffeinspritzung mit einer höheren Menge an Direkteinspritzung und einer niedrigeren Menge an Einlassluftkanaleinspritzung für eine Zeitdauer fortgesetzt werden. Wenn die Direkteinspritzung von Kraftstoff fortfährt, kann eine Menge an PM, das durch den Motor erzeugt wird, zunehmen, wodurch die Rußbelastung des Motors und des Filters erhöht wird. Bei t2 kann in Reaktion darauf, dass die Motorrußbelastung einen Schwellenwert 703 überschreitet, die Kraftstoffeinspritzung eingestellt werden, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse verringert wird, während die Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse entsprechend erhöht wird.
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Wenn die Menge an Kraftstoff, der direkt eingespritzt wird, verringert wird, kann die momentane Motorrußbelastung beginnen abzunehmen und unter den Schwellenwert fallen. Die Rußbelastung des Partikelfilters kann jedoch weiterhin zunehmen, wenn der Motorbetrieb fortfährt. Bei t3 kann in Reaktion darauf, dass die Filterrußbelastung einen Schwellenwert 709 überschreitet, die Filterregeneration eingeleitet werden. Wenn die Filterregeneration fortfährt, kann die Rußbelastung des Filters beginnen zu fallen, wodurch die Speicherkapazität des Filters erhöht wird. Nach der Regeneration kann folglich bei t4 in Reaktion darauf, dass die Motorrußbelastung über den Schwellenwert zunimmt, in Erwartung dessen, dass der Filter zusätzlichen Ruß, der durch die Direkteinspritzung erzeugt wird, speichern kann, die Kraftstoffeinspritzmenge von der Direkteinspritzdüse erhöht werden (oder auf der höheren Menge gehalten werden) und eine Kraftstoffeinspritzmenge von der Einlassluftkanaldüse kann verringert werden (oder auf der niedrigeren Menge gehalten werden). Drehmomenteinstellungen können durch Einstellen eines Zündfunkenzeitpunkts, beispielsweise durch vorübergehendes Verzögern des Zündfunkens, wie bei 710 gezeigt, vorgesehen werden. In dieser Weise kann die Kraftstoffeinspritzeinstellung mit der Filterregeneration koordiniert werden.
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Durch Einstellen einer Motorkraftstoffeinspritzmenge zwischen einer Direkteinspritzdüse und einer Einlassluftkanaldüse auf der Basis der Rußbelastung des Motors und ferner auf der Basis des Kraftstofftyps können in dieser Weise die Kraftstoffeffizienz- und Ausgangsleistungsvorteile der Direkteinspritzung erreicht werden, ohne die Abgasemissionen zu verschlechtern.
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Es ist zu beachten, dass die hierin enthaltenen Beispiel-Steuer- und -Abschätzroutinen bei verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. durch ein Ereignis gesteuert, durch eine Unterbrechung gesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. An sich können verschiedene dargestellte Schritte, Operationen oder Funktionen in der dargestellten Sequenz, parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Beispielausführungsformen zu erreichen, sondern ist für eine leichte Erläuterung und Beschreibung vorgesehen. Einer oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten speziellen Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Schritte graphisch einen in das computerlesbare Speichermedium im Motorsteuersystem zu programmierenden Code darstellen.
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Ferner ist zu erkennen, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen dem Wesen nach beispielhaft sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einer begrenzenden Hinsicht betrachtet werden sollen, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
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Die folgenden Ansprüche weisen speziell auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf ”ein” Element oder ”ein erstes” Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten als die Integration von einem oder mehreren solchen Elementen umfassend verstanden werden, wobei sie zwei oder mehr solche Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob sie im Schutzbereich gegenüber den ursprünglichen Ansprüchen breiter, schmäler, gleich oder anders sind, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
