DE102012200317A1

DE102012200317A1 - Verfahren und System zum Regeln eines Motors

Info

Publication number: DE102012200317A1
Application number: DE102012200317A
Authority: DE
Inventors: Stephen George Russ; Phil Andrew Fabien
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2012-07-12
Also published as: CN102588127B; CN102588127A; US20120116648A1; US20110191010A1; US8103428B2; US8352163B2; RU2012100226A; RU2573091C2

Abstract

Es wird ein Verfahren für den Betrieb eines Motors offenbart. In einem Beispiel passt das Verfahren eine Drehmomentbegrenzung des Motors als Reaktion auf eine AGR-Menge in einem Motorzylinder an. Der Lösungsvorschlag kann die Möglichkeit einer Frühzündung für Lademotoren verringern.

Description

HINTERGRUND/ZUSAMMENFASSUNG
Lademotoren, z. B. unter Verwendung eines Turboladers, bieten die Leistung größerer Hubkolbenmotoren mit geringerer Motorpumparbeit. Bei höheren Motorlasten und niedrigeren Motordrehzahlen kann die Verbrennung in einem Motorzylinder aber automatisch ohne Erzeugen eines Funkens eingeleitet werden. Insbesondere kann ein Kraftstoff-Luft-Gemisch als Ergebnis des Verdichtens eines Kraftstoff-Luft-Gemischs mit höherer Temperatur frühzünden. Das Frühzünden des Kraftstoff-Luft-Gemischs kann auch die Zylinderdrücke weiter erhöhen, so dass im Zylinder verbleibende Zylinder-Endgase automatisch zünden, wodurch ein höherer Klopfpegel des Motors verursacht wird. Die Möglichkeit der Frühzündung kann durch Einführen gekühlter Abgasreste mittels eines Systems der Abgasrückführung (AGR) zum Zylinder verringert oder begrenzt werden. Das Einführen von gekühltem Abgas in einen Zylinder kann die chemische Kinetik verlangsamen, wodurch die Möglichkeit der Frühzündung gesenkt wird. Zusätzlich verbreitet eine gekühlte AGR Sauerstoff im Zylinder und verringert die Wärmefreisetzungsrate eines verbrannten Kraftstoff-Luft-Gemischs, so dass die Möglichkeit des Zündens von Endgasen verringert wird. Eine gekühlte AGR steht aber möglicherweise nicht immer zur Verfügung, um die Möglichkeit einer Frühzündung zu verringern. Zum Beispiel kann keine ausreichende Menge von gekühlter AGR zur Verfügung stehen, um die Möglichkeit einer Frühzündung unter transienten Bedingungen zu begrenzen, da es schwierig sein kann, die AGR-Menge an die transienten Bedingungen anzupassen. Weiter kann kurz nach einem Start des Motors keine AGR in dem AGR-System zur Verfügung stehen, da Sauerstoff während eines Anhaltens des Motors in das Abgassystem eingedrungen sein kann. Dementsprechend kann die AGR verwendet werden, um die Regelung der Frühzündung unter manchen Bedingungen zu unterstützen, kann aber – unter anderen Bedingungen – nicht in der Lage sein, die Möglichkeit der Frühzündung bei allen Motorbetriebszuständen zu begrenzen.
Die Erfinder haben die obigen Nachteile erkannt und ein Verfahren zum Regeln eines Motors entwickelt, mit dem eine Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine AGR-Menge in einem Zylinder des Motors eine effiziente Anpassung erlaubt.
Die Möglichkeit einer Frühzündung kann durch Senken der Motordrehmomentbegrenzung des Motors verringert werden, wenn die AGR-Menge in den Motorzylindern verringert wird. Zum Beispiel kann die Motordrehmomentbegrenzung so abgesenkt werden, dass Zylinderdrücke im Motor weniger Möglichkeit haben, Pegel zu erreichen, die die Frühzündung erleichtern, wenn die Stellung einer Drossel schnell angepasst wird. Wenn der Prozentsatz an AGR-Ladung, der in die Motorzylinder eintritt, nicht in einem Maße angepasst werden kann, das die Möglichkeit einer Frühzündung verringert, kann die Motordrehmomentbegrenzung so abgesenkt werden, dass Zylinderdrücke weniger Möglichkeit haben, Drücke zu erreichen, bei denen eine Frühzündung wahrscheinlich ist. Weiter, wenn eine AGR gefordert wird und etwas Luft anstelle von AGR durch das AGR-System in das Ansaugsystem des Motors eintritt, kann die Motordrehmomentbegrenzung abgesenktabgesenkt werden, bis die Luft aus dem AGR-System abgeführt und ein voller AGR-Anteil in der Zylinderladung vorhanden ist. Wenn die Luft aus dem AGR-System abgeführt ist, kann die Motordrehmomentbegrenzung angehoben werden, wenn der Prozentsatz an in die Motorzylinder eintretender AGR zunimmt.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile liefern. Insbesondere kann der Lösungsvorschlag die Möglichkeit einer Frühzündung während transienter Bedingungen verringern. Weiter kann der Lösungsvorschlag die Möglichkeit einer Frühzündung verringern, wenn weniger als ein gewünschter Pegel von AGR in Motorzylindern verfügbar ist. Noch weiter kann der Lösungsvorschlag auf viele Weisen implementiert werden, so dass kein besonderer Drehmomentantrieb erforderlich ist, um den Lösungsvorschlag zu erleichtern.
Die obigen und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung alleine oder im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen klar ersichtlich.
Es sollte klar sein, dass die obige Zusammenfassung in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten präsentiert, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll keine Haupt- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands festlegen, dessen Schutzumfang nur durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Weiter ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen begrenzt, die oben oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung erwähnte Nachteile beseitigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors;
2 zeigt simulierte Signale, die während des Motorbetriebs interessant sind; und
3 zeigt ein detailliertes Flussdiagramm eines Verfahrens für den Betrieb eines Motors, um die Möglichkeit einer Frühzündung zu verringern.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf die Verringerung der Möglichkeit einer Frühzündung in einem Motor. Der Lösungsvorschlag kann besonders für Lademotoren geeignet sein, wie in 1 gezeigt ist. Der Lösungsvorschlag kann bei Motorsystemen angewendet werden, die eine Hoch- oder Niederdruck-AGR verwenden. Alternativ kann der Lösungsvorschlag bei Motorsystemen angewendet werden, die eine Kombination von Hoch- und Niederdruck-AGR verwenden. 2 zeigt simulierte Signale, die interessant sind, wenn ein Motor gemäß dem Verfahren der 3 geregelt wird.
Unter Bezug auf 1 wird ein Verbrennungsmotor 10, der eine Vielzahl von Zylindern aufweist, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, vom elektronischen Motorregler 12 geregelt. Der Motor 10 umfasst den Brennraum 30 und die Zylinderwände 32 mit dem Kolben 36 darin positioniert und mit der Kurbelwelle 40 verbunden. Der Brennraum 30 ist mit dem Ansaugkrümmer 44 und dem Abgaskrümmer 48 über ein Ansaugventil 52 bzw. Abgasventil 54 verbunden gezeigt. Jedes Ansaug- und Abgasventil kann von einer Ansaugnocke 51 und einer Abgasnocke 53 betrieben werden. Die Position der Ansaugnocke 51 kann vom Ansaugnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position der Abgasnocke 53 kann vom Abgasnockensensor 57 bestimmt werden.
Ein Kraftstoffeinspritzventil 66 ist am Brennraum positioniert gezeigt, um Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einzuspritzen, was dem Fachmann als direkte Einspritzung bekannt ist. Alternativ kann Kraftstoff an einem Ansaugport des Ansaugkrümmers eingespritzt werden, was dem Fachmann als Porteinspritzung bekannt ist. Das Kraftstoffeinspritzventil 66 liefert flüssigen Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des FPW-Signals vom Regler 12. Der Kraftstoff wird an das Kraftstoffeinspritzventil 66 von einem Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) geliefert, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler enthält (nicht gezeigt). Das Kraftstoffeinspritzventil 66 wird mit Betriebsstrom vom Antrieb 68 beliefert, der auf den Regler 12 reagiert. Zusätzlich ist der Ansaugkrümmer 44 in Verbindung mit einer optionalen elektronischen Drossel 62 gezeigt, die eine Position der Drosselklappe 64 anpasst, um den Luftstrom von der Ansaug-Ladekammer 46 zum Ansaugkrümmer 44 zu regeln.
Der Verdichter 162 saugt Luft aus dem Lufteinlass 42, um die Ladekammer 46 zu versorgen. Abgase drehen die Turbine 164, die mit dem Verdichter 162 über die Welle 160 (in Kombination als Turbolader bezeichnet) gekoppelt ist. Ein vakuumbetriebener Wastegate-Stellantrieb 72 ermöglicht es den Abgasen, die Turbine 164 zu umgehen, so dass der Ladedruck bei variierenden Betriebszuständen geregelt werden kann. Vakuum wird an den Wastegate-Stellantrieb 72 über Vakuumbehälter und -leitung (nicht gezeigt) geliefert.
Die AGR tritt über das AGR-Hochdruckrohr 80 oder das AGR-Niederdruckrohr 90 in das Motor-Luftansaugsystem ein. Abgase treten über den Abgaskrümmer 48 in das AGR-Hochdruckrohr 80 ein. Das AGR-Ventil 84 lenkt die Abgase zum AGR-Kühler 82 oder zum Bypass-Kanal 83. Das AGR-Ventil 81 regelt die Durchflussmenge der AGR vom AGR-Kühler 82 oder vom Bypass-Kanal 83 durch das AGR-Rohr 80. Die Abgase treten hinter der Turbine 164 in das AGR-Niederdruckrohr 90 ein. Das AGR-Ventil 94 lenkt die Abgase durch das AGR-Rohr 90 zum AGR-Kühler 92 oder zum Bypass-Kanal 93. Das AGR-Ventil 91 regelt die Durchflussmenge der AGR vom AGR-Kühler 92 oder vom Bypass-Kanal 93 durch das AGR-Rohr 90. Die AGR-Kühler 82 und 92 können Abgase mittels eines flüssigen Kühlmittels oder durch eine Kombination von Luft und Flüssigkühlung kühlen.
Das verteilerlose Zündsystem 88 liefert einen Zündfunken an den Brennraum 30 über die Zündkerze 98 als Reaktion auf den Regler 12. Ein UEGO-Sensor (Universal Exhaust Gas Oxygen – Breitband-Abgassauerstoff) 126 ist mit dem Abgaskrümmer 48 vor dem Katalysator 70 gekoppelt gezeigt. Alternativ kann ein Zweizustands-Abgassauerstoff-Sensor den UEGO-Sensor 126 ersetzen.
Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel eine Vielzahl von Katalysator-Bricks enthalten. In einem anderen Beispiel können viele Emissionsregelvorrichtungen, jede mit einer Vielzahl von Bricks, verwendet werden. Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel ein Dreiwege-Katalysator sein.
Der Regler 12 ist in 1 als ein üblicher Mikrocomputer gezeigt, der enthält: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingabe-/Ausgabe-Ports 104, einen Nur-Lese-Speicher 106, einen Schreib-Lese-Speicher 108, einen batteriestromgestützten Speicherchip 110 und einen üblichen Datenbus. Der Regler 12 ist als zusätzlich zu den oben erörterten Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangend gezeigt, einschließlich: die Motortemperatur (ECT) vom Temperaturfühler 112 gekoppelt mit der Kühlhülse 114; ein Positionssensor 134 gekoppelt mit einem Gaspedal 130 zum Erfassen der vom Fuß 132 angepassten Gaspedalposition; ein Klopfsensor zur Bestimmung der Zündung von Endgasen (nicht gezeigt); eine Messung eines Motorkrümmerdrucks (MAP) vom Drucksensor 122 gekoppelt mit dem Ansaugkrümmer 44; ein Motorpositionssensor von einem Hall-Sensor 118, der die Kurbelwellenposition 40 erfasst; eine Messung der in den Motor eintretenden Luftmasse vom Sensor 120 (z. B. ein Hitzdraht-Luftmengenmesser); ein Ansaugkrümmer-Sauerstoffsensor 155 zum Schätzen der Zylinder- und Ansaugkrümmer-AGR-Konzentration; und eine Messung der Drosselposition vom Sensor 58. Der Luftdruck kann auch zur Verarbeitung durch den Regler 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorpositionssensor 118 eine vorbestimmte Anzahl von gleich beabstandeten Impulsen bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, von der die Motordrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
In manchen Ausführungsformen kann der Motor mit einem Elektromotor/Batteriesystem in einem Hybrid-Fahrzeug gekoppelt sein. Das Hybrid-Fahrzeug kann eine Parallel-Konfiguration, eine Reihen-Konfiguration, oder eine Variation oder Kombinationen davon haben. Weiter können in manchen Ausführungsformen andere Motorkonfigurationen verwendet werden, zum Beispiel ein Dieselmotor.
Im Betrieb erfährt jeder Zylinder innerhalb des Motors 10 typischerweise einen Viertaktzyklus: der Zyklus umfasst den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Auspufftakt. Während des Ansaugtakts schließt allgemein das Abgasventil 54, und das Ansaugventil 52 öffnet sich. Luft wird über den Ansaugkrümmer 44 in den Brennraum 30 eingeführt, und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen im Brennraum 30 zu erhöhen. Die Position, in der der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Hubs ist (z. B. wenn der Brennraum 30 sein größtes Volumen hat), wird von den Fachleuten typischerweise als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind das Ansaugventil 52 und das Abgasventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich zum Zylinderkopf, um die Luft im Brennraum 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem der Kolben 36 am Ende seines Hubs und dem Zylinderkopf am nächsten ist (z. B. wenn der Brennraum 30 sein kleinstes Volumen hat) wird von den Fachleuten typischerweise als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet. In einem nachfolgend als Einspritzung bezeichneten Prozess wird Kraftstoff in den Brennraum eingeführt. In einem nachfolgend als Zündung bezeichneten Prozess wird der eingespritzte Kraftstoff von einer bekannten Zündeinrichtung wie einer Zündkerze 98 gezündet, was zu einer Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zurück zum BDC. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der drehenden Welle um. Schließlich öffnet sich während des Auspufftakts das Abgasventil 54, um das verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch an den Abgaskrümmer 48 freizugeben, und der Kolben kehrt zum TDC zurück. Es ist anzumerken, dass die obige Beschreibung nur als Beispiel dient, und dass die Öffnungs- und/oder Schließeinstellungen des Ansaug- und Abgasventils variieren können, um eine positive oder negative Ventilüberlappung, ein spätes Schließen des Ansaugventils oder verschiedene andere Beispiele zu liefern.
So sieht das System der 1 ein System zum Regeln eines Motors vor, das aufweist: einen Motor, wobei der Motor einen Ansaugkrümmer enthält; ein AGR-System, das ein AGR-Ventil in Verbindung mit dem Motor enthält; einen Drehmomentantrieb in Verbindung mit dem Motor; und einen Regler, wobei der Regler Anweisungen zur Anpassung einer Drehmomentbegrenzung des Motors über die Anpassung des Drehmomentantriebs als Reaktion auf eine vom AGR-System erhältliche AGR-Menge enthält, wobei der Regler weiter Anweisungen enthält, um die Drehmomentbegrenzung des Motors zu erhöhen, wenn eine vom AGR-System erhältliche AGR-Menge zunimmt. Das System weist weiter Regleranweisungen auf, um eine Position des AGR-Ventils als Reaktion auf eine geschätzte oder gemessene Luftmenge in einem AGR-Kanal anzupassen, und weist weiter Regleranweisungen auf, um die Drehmomentbegrenzung des Motors zu erhöhen, während eine Temperatur der AGR geringer als eine Schwellwerttemperatur ist. Das System weist weiter ein Luftansaugsystem und eine Drossel auf, und dass die AGR in das Luftansaugsystem an einer Stelle vor der Drossel eingeführt wird. Das System enthält, dass der Regler weiter Anweisungen zur Begrenzung der Zündverstellung des Motors als Reaktion auf die Drehmomentbegrenzung enthält. Das System enthält, dass der Regler weiter Anweisungen zur Anpassung der Drehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine Temperatur des Motors enthält. Das Verfahren enthält, dass der Drehmomentantrieb eine Drossel oder ein Turbolader-Verdichter ist.
Nun werden unter Bezug auf 2 simulierte Signale gezeigt, die während des Motorbetriebs interessant sind. Senkrechte Markierungen T₀–T₉ kennzeichnen besondere interessante Zeitpunkte während der Betriebsfolge. Ähnliche Signale können beobachtet werden, wenn das Verfahren der 3 vom Regler 12 der 1 ausgeführt wird.
Die erste grafische Darstellung von oben in 2 zeigt die Motordrehzahl im Vergleich mit der Zeit. Die Zeit beginnt auf der linken Seite der grafischen Darstellung und nimmt nach rechts zu. Die Motordrehzahl ist auf ihrem niedrigsten Wert unten in der grafischen Darstellung und nimmt nach oben in der grafischen Darstellung zu.
Die zweite grafische Darstellung von oben in 2 zeigt das Motordrehmoment im Vergleich mit der Zeit. Die Zeit beginnt auf der linken Seite der grafischen Darstellung und nimmt nach rechts zu. Das Motordrehmoment ist auf seinem niedrigsten Wert unten in der grafischen Darstellung und nimmt nach oben in der grafischen Darstellung zu. In manchen Beispielen kann das Motordrehmoment als Motorlast ausgedrückt werden, die ein Bruchteil einer theoretischen Zylinder-Luftladung im Zylinder ist. Weiter kann der Motordrehmomentpegel mit einem gewünschten Motordrehmoment verbunden sein, das zum Beispiel von einer Gaspedalposition und von der Motordrehzahl bestimmt wird. Die gestrichelte Linie 202 stellt eine Motordrehmomentbegrenzung dar, die als Reaktion auf Betriebszustände des Motors wie eine AGR-Menge in den Motorzylindern bestimmt werden kann.
Die dritte grafische Darstellung von oben in 2 zeigt den AGR-Prozentsatz des Motorzylinders im Vergleich mit der Zeit. Die Zeit beginnt auf der linken Seite der grafischen Darstellung und nimmt nach rechts zu. Der AGR-Prozentsatz der Zylinderladungsmasse ist auf seinem niedrigsten Wert unten in der grafischen Darstellung und nimmt nach oben in der grafischen Darstellung zu.
Die vierte grafische Darstellung von oben in 2 zeigt die AGR-Ventilposition im Vergleich mit der Zeit. Die Zeit beginnt auf der linken Seite der grafischen Darstellung und nimmt nach rechts zu. Das AGR-Ventil ist in einer geschlossenen Stellung, wenn das AGR-Ventilpositionssignal auf seinem niedrigsten Wert unten in der grafischen Darstellung ist. Der Öffnungsumfang des AGR-Ventils nimmt nach oben in der grafischen Darstellung zu.
Die fünfte grafische Darstellung von oben in 2 zeigt die Temperatur des Motorkühlmittels im Vergleich mit der Zeit. Die Zeit beginnt links in der grafischen Darstellung und nimmt nach rechts zu.
Im Zeitpunkt T₀ beginnt das Anlassen des Motors, und die Motordrehzahl wird auf die Anlassdrehzahl erhöht (z. B. 200 RPM). Das Motordrehmoment beginnt auf einem niedrigen Pegel und nimmt rasch zu, da die Motorzylinder während eines Motorstarts fast mit Luft gefüllt sein können. Die Motordrehmomentbegrenzung wird auf einen Pegel geringer als das volle Motordrehmoment während des Anlassens und Hochlaufens (z. B. die Zeit vom Anlassen, bis der Motor die Leerlaufdrehzahl erreicht) angepasst. Die Motordrehmomentbegrenzung während eines Starts kann eine Funktion der Motortemperatur, der Umgebungstemperatur, des Umgebungsluftdrucks und der Menge an Zylinder-AGR sein. Die Position des AGR-Ventils ist als anfangs geschlossen gezeigt. In anderen Beispielen kann aber als Reaktion auf eine Anforderung zum Starten des Motors die Öffnung des AGR-Ventils befohlen werden. Die Motortemperatur ist zum Zeitpunkt T₀ auch niedrig.
Zum Zeitpunkt T₁ erreicht die Motordrehzahl die gewünschte Leerlaufdrehzahl, so dass festgestellt werden kann, dass der Motor gestartet wurde. Das Motordrehmoment fällt und beginnt sich zu stabilisieren, wenn die Motordrehzahl die gewünschte Leerlaufdrehzahl erreicht. Die Motordrehmomentbegrenzung wird weiter verringert, sobald der Motor die Leerlaufdrehzahl erreicht. Wenn ein Operator ein großes Motordrehmoment anfordert, wird das Motordrehmoment auf einen Pegel geringer als derjenige der Motordrehmomentbegrenzung begrenzt. Das Motordrehmoment kann über eine oder mehrere von einer Kombination des Verringerns des Ausmaßes, gemäß dem eine Drossel geöffnet werden kann, des Verringerns einer in den Motorzylinder eingespritzten Kraftstoffmenge, des Beschränkens der Ventileinstellung, des Verzögerns der Zündeinstellung und des Begrenzens einer Menge von geladener Luft, die an den Motor geliefert wird, begrenzt werden. Die Motordrehmomentbegrenzung wird so verringert, dass ein gewünschter Pegel an AGR in den Motorzylindern vorhanden ist, um die Möglichkeit einer Frühzündung zu verringern. Der Prozentsatz an Motorzylinder-AGR ist aufgrund einer inneren Motor-AGR nach dem Start des Motors zunehmend gezeigt. Die AGR-Ventilposition wird in eine offene Position gesteuert, so dass Luft aus dem AGR-Rohr angesaugt werden kann, das Abgas vom Motorabgassystem an das Motoransaugsystem befördert, obwohl während des kalten Motorleerlaufzustands keine AGR gefordert wird. Die Temperatur des Motorkühlmittels beginnt zu steigen, wenn Wärme von der Verbrennung den Motor wärmt.
In der Zeit zwischen T₁ und T₂ nimmt die Motordrehzahl als Reaktion auf eine Zunahme des geforderten Motordrehmoments zu. Die Forderung nach einem Motordrehmoment kann von einem Operator oder von einem Regler gestellt werden (z. B. einem Hybridfahrzeug-Regler). Das Motordrehmoment kann bis zur Motordrehmomentbegrenzung zunehmen, aber das Motordrehmoment wird nach Erreichen der Motordrehmomentbegrenzung beschränkt. In manchen Beispielen kann die Rate, mit der das Motordrehmoment zunehmen darf, mit einem Abstand zwischen dem tatsächlichen Motordrehmoment und der Motordrehmomentbegrenzung verbunden sein. Zum Beispiel kann das Motordrehmoment dem angeforderten Drehmomentsignal folgen dürfen, bis das tatsächliche Motordrehmoment sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Motordrehmomentbegrenzung befindet. Sobald das tatsächliche Motordrehmoment sich innerhalb des vorbestimmten Bereichs der Motordrehmomentbegrenzung befindet, kann die Rate des Motordrehmoments durch eine zweite Motordrehmoment-Änderungsratenbegrenzung begrenzt werden. In der zweiten grafischen Darstellung von oben in 2 kann man sehen, dass das Motordrehmoment der Motordrehmomentbegrenzung von einem Zeitpunkt kurz vor dem Zeitpunkt T₂ bis zu einem Zeitpunkt kurz nach dem Zeitpunkt T₂ folgt. Der Motorzylinder-AGR-Prozentsatz bleibt zwischen dem Zeitpunkt T₁ und dem Zeitpunkt T₂ im Wesentlichen konstant. Die Position des AGR-Ventils zeigt an, dass das AGR-Ventil zwischen dem Zeitpunkt T₁ und dem Zeitpunkt T₂ zu schließen beginnt. Das AGR-Ventil beginnt zu schließen, damit das Zylinder-Ladungsgemisch nicht zu sehr verdünnt wird. Zusätzlich schließt das AGR-Ventil, da die Luftmenge im AGR-Rohr auf einen gewünschten Pegel verringert wird. Als solches, wenn zusätzliche AGR anschließend gefordert wird, ist eine AGR für den Motor verfügbar anstelle eines Luftschwalls gefolgt von einer AGR.
Im Zeitpunkt T₂ ist die Motordrehzahl größer als die Leerlaufdrehzahl, und das Motordrehmoment nimmt weiter zu, wenn die Motordrehmomentbegrenzung anzusteigen beginnt. Die Motordrehmomentbegrenzung ist nach dem Zeitpunkt T₂ als rampenförmig gezeigt; das Motordrehmoment kann aber in manchen Beispielen auf nicht-lineare Weise zunehmen. Das AGR-Ventil setzt das Schließen nach dem Zeitpunkt T₂ fort, und die Motortemperatur nimmt auch weiter zu.
Zwischen den Zeitpunkten T₂ und T₃ nimmt die Motordrehzahl zu und pendelt sich ein. Das Motordrehmoment nimmt auch zu und pendelt sich ein, während die Motordrehmomentbegrenzung weiter zunimmt. So folgt das Motordrehmoment der Motordrehmomentbegrenzung, bis das tatsächliche Motordrehmoment das gewünschte Motordrehmoment erreicht, dann folgt das tatsächliche Motordrehmoment dem gewünschten Motordrehmoment. Der Motorzylinder-AGR-Prozentsatz nimmt zu, und die AGR-Ventilposition zeigt an, dass das AGR-Ventil sich weiter öffnet. Mit dem Zunehmen der Motortemperatur wird der Motor toleranter gegenüber höheren AGR-Pegeln, und die Verbrennungsstabilität wird besser.
Im Zeitpunkt T₃ ist die Motordrehzahl stabil, und die Motordrehmomentbegrenzung erreicht eine Obergrenze. Der Motorzylinder-AGR-Prozentsatz erreicht eine Höhe als Reaktion auf Betriebszustände des Motors. Zum Beispiel basiert der Motorzylinder-AGR-Prozentsatz auf der Temperatur des Kühlmittels des Motors, dem Motordrehmomentpegel und der Motordrehzahl. Die AGR-Ventilposition öffnet sich so weit, dass der gewünschte Pegel an AGR in den Motorzylinder über das AGR-Rohr eintreten kann. Die Motortemperatur steigt im Zeitpunkt T₃ weiter an.
Zwischen den Zeitpunkten T₃ und T₄ wird das Motordrehmoment allmählich verringert, aber zu einem Zeitpunkt etwa auf halbem Weg zwischen den Zeitpunkten T₃ und T₄ wird eine transiente Motordrehmomentanforderung von einem Drehmoment-Anforderer initiiert (z. B. einem Antrieb oder einem Regler). Als Reaktion auf den transienten Drehmomentzustand nehmen die Motordrehzahl und das Drehmoment zu. Die Motordrehmomentbegrenzung wird aber verringert, so dass die AGR Zeit hat, vom AGR-Rohr zum Motorzylinder überzugehen. Wie oben beschrieben, kann das Motordrehmoment durch Verringern des Bereichs des Drosselöffnungsumfangs, Verzögerung des Zündfunkens, Begrenzen der über eine Aufladung gelieferten Luftmenge, Begrenzen der Nockeneinstellung und Verringern der Kraftstoffmenge, die in den Motor eingespritzt werden kann, begrenzt werden. Die Motordrehmomentbegrenzung wird kurz nach der Initiierung des transienten Drehmomentzustands als Reaktion auf eine zunehmende Menge an Motorzylinder-AGR-Prozentsatz erhöht, der durch Öffnen des AGR-Ventils verursacht wird, wie in 2 zwischen dem Zeitpunkt T₃ und dem Zeitpunkt T₄ gezeigt. Die AGR-Ventilposition und der Motorzylinder-AGR-Prozentsatz werden verringert, nachdem die Motordrehmoment-Transiente vorbei ist. Das Motordrehmoment kehrt auch zu einem niedrigeren Pegel zurück.
Kurz nachdem die Drehmoment-Transiente stattfindet, wird der Motor zwischen dem Zeitpunkt T₃ und dem Zeitpunkt T₄ angehalten. Der Motor kann abkühlen, ehe er vor dem Zeitpunkt T₄ erneut gestartet wird. Während der Periode des Anhaltens des Motors kann Luft in das Motorabgassystem und das AGR-Rohr mittels Diffusion eintreten. Das Abgas im Abgassystem und im AGR-Rohr wird langsam durch kühlere Luft aus der Atmosphäre ersetzt. Die Luft kann den Anteil an AGR in dem AGR-Rohr verdünnen. In diesem Beispiel wird der Motor aber nur für einen kurzen Zeitraum vor dem Zeitpunkt T₄ angehalten. Daher bleibt die Abgaskonzentration im Abgassystem und im AGR-Rohr auf einem hohen Pegel, und der Luftanteil ist gering. Trotzdem wird das AGR-Ventil von einer geschlossenen Position am Start geöffnet, um Luft aus dem AGR-Rohr abzuführen. Das AGR-Ventil kann sich in einem Umfang und über eine Dauer öffnen, die mit einer Luftmenge verbunden sind, die im AGR-Rohr geschätzt wird. Wenn zum Beispiel das Vorhandensein einer geringen Luftmenge im AGR-Rohr geschätzt wird, kann das AGR-Ventil um 25% des Öffnungsumfangs des AGR-Ventils für 3 Sekunden geöffnet werden. Wenn aber das Vorhandensein einer größeren Luftmenge im AGR-Rohr geschätzt wird, kann das AGR-Ventil auf 100% des Öffnungsumfangs des AGR-Ventils für 5 Sekunden geöffnet werden. Die Luftmenge kann aus empirischen Daten geschätzt werden. In einem Beispiel kann die Luftmenge basierend auf einer Zeit zwischen dem Anhalten des Motors und dem Start des Motors, dem Luftdruck und der Umgebungstemperatur geschätzt werden. Im Beispiel der 2 ist das AGR-Ventil für eine kurze Zeitspanne vollständig geöffnet, um Luft abzuführen, die sich im AGR-Rohr gesammelt haben kann.
Zum Zeitpunkt T₄ beginnt die Motordrehzahl zuzunehmen, wenn der Motor angelassen wird, um den Motor neu zu starten. Die Motordrehmomentbegrenzung wird verringert, um wiederzugeben, dass Luft in das Abgassystem und das AGR-Rohr eingetreten sein kann. Das Motordrehmoment startet auf einem niedrigen Pegel und nimmt zu, wenn Kraftstoff für eine anschließende Verbrennung in die Motorzylinder eingespritzt wird. Der Motorzylinder-AGR-Prozentsatz ist auf einem niedrigen Pegel, um wiederzugeben, dass Luft sich in den Motorzylindern befindet, und dass es zu Beginn einen niedrigen Pegel von innerer AGR gibt. Das AGR-Ventil wird von der offenen Position in einen vollständig geschlossenen Zustand geregelt, nachdem eine gewünschte Luftmenge vom AGR-Rohr in das Motoransaugsystem gesaugt wurde. Die Luft kann vom AGR-Rohr in den Motor an einer Stelle vor oder hinter der Ansaugdrossel angesaugt werden. Die Motortemperatur steigt weiter an, nachdem der Motor neu gestartet wurde, und ist auf einem Pegel, auf dem die Motordrehmomentbegrenzung nicht als Reaktion auf die Motortemperatur verringert wird.
Zum Zeitpunkt T₅ beginnen die Motordrehzahl und das Motordrehmoment als Reaktion auf eine Antriebs- oder Reglersteuerung zuzunehmen. Außerdem beginnt der Motorzylinder-AGR-Prozentsatz weiter zuzunehmen, wenn der AGR-Ventil Öffnungsumfang zunimmt, wie durch die AGR-Ventilposition angezeigt wird. Die Motordrehmomentbegrenzung nimmt vom Zeitpunkt T₅ bis zum Zeitpunkt T₆ zu, an dem der Motorzylinder-AGR-Prozentsatz bis auf einen Pegel zugenommen hat, der eine Verbrennung unterstützt, wobei es eine geringere Möglichkeit der Frühzündung gibt. Wenn es aber eine Drehmoment-Transiente über einem vorbestimmten Pegel der Drehmomentänderung pro Einheitszeit gibt, kann der Motordrehmomentpegel verringert werden, wie zwischen den Zeitpunkten T₃ und T₄ gezeigt, um Transportverzögerungszeiten zu berücksichtigen, die die für die Motorzylinder während einiger transienter Bedingungen verfügbare AGR-Menge begrenzen können.
Zum Zeitpunkt T₆ ist die Motordrehmomentbegrenzung auf einem höheren Pegel stabilisiert, und die Motordrehzahl und das Motordrehmoment werden nach und nach verringert, bis der Motor wieder angehalten wird, wie durch die Null-Motordrehzahl angezeigt wird. Der Motorzylinder-AGR-Prozentsatz und die AGR-Ventilposition gehen auch nach dem Anhalten des Motors auf einen Nullpegel. Die Motortemperatur beginnt zu sinken, nachdem der Motor eine Zeit lang angehalten war.
Zum Zeitpunkt T₇ wird der Motor angelassen, und der Motor wird neu gestartet, wie durch die zunehmende Motordrehzahl angezeigt wird. Die Motordrehmomentbegrenzung wird auch als Reaktion auf eine AGR-Menge in den Motorzylindern und die verfügbare AGR-Menge verringert. Die AGR-Menge in den Motorzylindern kann als Reaktion auf einen Sauerstoffpegel, der von einem Sauerstoffsensor gemessen wird, und einen Druck des Ansaugkrümmers geschätzt werden. Weiter kann eine Zeitverzögerung, die für die Zeit repräsentativ ist, die benötigt wird, damit die AGR sich vom Ansaugkrümmer zu den Motorzylindern bewegt, auch von der Motordrehzahl und der Zylinderventileinstellung geschätzt werden. So kann in einem Beispiel die AGR-Menge in den Motorzylindern auf der Basis einer Zeitverzögerung und eines gemessenen Ansaugkrümmerdrucks und Sauerstoffkonzentration geschätzt werden. Die Menge an verfügbarer AGR kann von einer empirisch bestimmten AGR-Menge im AGR-Rohr geschätzt werden. Wenn die Menge an zurzeit verfügbarer AGR geringer ist als die gewünschte AGR-Menge, wird die Motordrehmomentbegrenzung abgesenkt.
Zum Zeitpunkt T₇ wird das AGR-Ventil auch kurz nach dem Anlassen des Motors in eine offene Position gesteuert, um Luft aus dem AGR-Rohr abzuführen. Der Motor ist für eine längere Zeit zwischen dem Zeitpunkt T₆ und dem Zeitpunkt T₇ in einem abgeschalteten Zustand gezeigt. Dementsprechend ist das AGR-Ventil für eine längere Zeit weiter geöffnet, so dass Luft aus dem AGR-Rohr in das Motor-Luftansaugsystem abgeführt werden kann. Das Abführen von Luft aus dem AGR-Rohr ermöglicht es, dass AGR in das AGR-Rohr eintritt, so dass mindestens etwas AGR zur Verfügung stehen kann, wenn eine Motorlast höher als Leerlauf von einem Operator oder einem Regler gefordert wird. Da die Verbrennungsstabilität und die Motoremissionen die AGR-Menge begrenzen können, die während der Verbrennung im Leerlaufzustand verwendet wird, sind Leerlaufzustände geeignet zum Abführen von Luft aus dem AGR-Rohr. Nachdem eine gewünschte Luftmenge aus dem AGR-Rohr abgeführt wurde, oder wenn ein gewünschter Pegel von AGR im AGR-Rohr vorhanden ist, wird das AGR-Ventil rampenförmig in eine geschlossenere Position gebracht, wie kurz vor dem Zeitpunkt T₈ gezeigt. Das Motordrehmoment und die Motordrehzahl nehmen auch als Reaktion auf einen Antriebs- oder Reglerbefehl vor dem Zeitpunkt T₈ zu. Das Motordrehmoment nimmt zu, bis es die Motordrehmomentbegrenzung erreicht, und dann folgt das Motordrehmoment der Motordrehmomentbegrenzung, so dass der Motor so viel Drehmoment wie möglich bis zur Motordrehmomentbegrenzung liefert. Wenn das gewünschte Motordrehmoment auf einen Wert geringer als die Motordrehmomentbegrenzung fallen sollte, würde das Motordrehmoment dem gewünschten Motordrehmoment folgen.
Zwischen den Zeitpunkten T₈ und T₉ wird die Motordrehmomentbegrenzung erhöht, wenn die AGR-Menge in den Motorzylindern zunimmt. Die AGR-Menge in den Motorzylindern nimmt als Reaktion auf einen zunehmenden Öffnungsbereich des AGR-Ventils zu. Die Motortemperatur steigt auch nach dem Start des Motors; die Motortemperatur zum Zeitpunkt des Starts ist aber hoch genug, um die Motordrehmomentbegrenzung nicht zu beeinträchtigen. Zum Beispiel ist die Motortemperatur höher als ein vorbestimmter Schwellwert, so dass die Motordrehmomentbegrenzung nicht als Reaktion auf die Motortemperatur verringert wird.
So zeigt 2 Signale, die während einer beispielhaften Motorbetriebsfolge interessant sind. Es kann aus den Signalen der 2 festgestellt werden, dass die Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine AGR-Menge im Motorzylinder angepasst werden kann. Weiter, da die AGR nicht augenblicklich vom AGR-Rohr zu den Motorzylindern fließen kann, kann die Motordrehmomentbegrenzung für transiente Bedingungen so angepasst werden, dass die Motordrehmomentbegrenzung anfangs als Reaktion auf eine transiente Bedingung gesenkt und dann erhöht wird, wenn AGR vom AGR-Rohr in die Motorzylinder fließt.
Nun wird unter Bezug auf 3 ein detailliertes Flussdiagramm zum Anpassen einer Motordrehmomentbegrenzung gezeigt. Das Verfahren der 3 kann durch Anweisungen der Regler 12 der 1 durchgeführt werden.
In 302 beurteilt das Verfahren 300, ob der Motor gestartet ist oder nicht. In einem Beispiel kann der Motor als gestartet beurteilt werden, nachdem die Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl erreicht hat und während Kraftstoff in den Motor eingespritzt wird. Wenn das Verfahren 300 beurteilt, dass der Motor gestartet ist, geht das Verfahren 300 zu 304. Sonst geht das Verfahren 300 zu 320.
In 304 bestimmt das Verfahren 300 die Betriebsbedingungen des Motors. In einem Beispiel können die Betriebsbedingungen des Motors enthalten, sind aber nicht beschränkt auf, die Motordrehzahl, das Motordrehmoment, das gewünschte Motordrehmoment, die Motortemperatur, die Zeit seit dem Anhalten des Motors, die Zeit seit dem Start des Motors, die Ansaugkrümmer-Sauerstoffkonzentration und den Ansaugkrümmerdruck. Wenn die Betriebsbedingungen des Motors bestimmt sind, geht das Verfahren 300 zu 306.
In 306 bestimmt das Verfahren 300 eine gewünschte AGR-Menge für Motorzylinder. In einem Beispiel kann die in die Zylinder eintretende, gewünschte AGR-Menge ausgehend von Motor-Kennfelddaten empirisch bestimmt werden, die die Motoremissionen und die Verbrennungsstabilität in Verbindung mit einer AGR-Menge in den Motorzylindern zeigen. Die gewünschte AGR-Menge oder der gewünschte Prozentsatz an Zylinderladung bestehend aus AGR kann dann durch Abfrage von Tabellen bestimmt werden, die durch die Motordrehzahl, die Motorlast und Motortemperatur indiziert sind. Weiter kann in einigen Beispielen ein Prozentsatz von in die Motorzylinder eintretender AGR als eine Funktion der Zeit seit dem Anhalten oder Start des Motors erstellt werden. Das Verfahren 300 geht zu 308, nachdem die gewünschte AGR-Menge bestimmt wurde.
In 308 beurteilt das Verfahren 300, ob AGR erwünscht ist oder nicht. In einem Beispiel kann AGR nicht erwünscht sein, bis der Motor seit einer vorbestimmten Zeit betrieben wird, so dass die Verbrennungsstabilität gewährleistet ist. Weiter kann in manchen Beispielen eine AGR nicht erwünscht sein, bis der Motor über einer vorbestimmten Temperatur arbeitet. Wenn das Verfahren 300 urteilt, dass AGR erwünscht ist, geht das Verfahren 300 zu 310. Sonst geht das Verfahren 300 zu 314.
In 310 passt das Verfahren 300 die Position des AGR-Ventils an, um einen gewünschten AGR-Prozentsatz der in die Zylinder eintretenden Ladung zu liefern. Zum Beispiel kann die AGR angepasst werden, um 15% einer Ladungsgasgemischmasse zu enthalten, die in die Motorzylinder eintritt. Die Position des AGR-Ventils kann aus einer Tabelle bestimmt werden, die eine AGR-Ventilposition basierend auf einer Druckdifferenz quer durch das AGR-Ventil und einer gewünschten AGR-Durchflussmenge liefert. Das AGR-Ventil wird in eine Position gesteuert, um die gewünschte Durchflussmenge von AGR an den Motor zu liefern, und die Position des AGR-Ventils kann geregelt werden, um die gewünschte Konzentration von AGR in den Motorzylindern zu liefern. Das Verfahren 300 geht zu 312, nachdem die Position des AGR-Ventils angepasst wurde, um eine gewünschte Konzentration von AGR in den Motorzylindern zu liefern.
In einem Beispiel wird die in die Motorzylinder eintretende Luftmenge von einem Saugrohr-Absolutdruck-Messwertgeber (MAP) oder einem Luftmassensensor (MAF) bestimmt, und die in das Motor-Ansaugsystem eintretende Menge von AGR wird angepasst, um den gewünschten Anteil von AGR in den Motorzylindern zu liefern. Wenn zum Beispiel 0.0044 Kg/s Luft in einen Motor angesaugt wird, müssen 0.00044 Kg/s AGR in den Motor eintreten, um eine Zylinderladung liefern, die aus 10% AGR besteht.
In 312 passt das Verfahren 300 eine Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine in den Motorzylindern vorhandene AGR-Menge an. Anders gesagt, die Motordrehmomentbegrenzung kann in größerem Maße basierend auf einer verringerten Menge von AGR verringert werden, die in einen Motorzylinder eintritt, im Vergleich mit einer gewünschten in den Motorzylinder eintretenden AGR-Menge. Weiter kann die Motordrehmomentbegrenzung in größerem Maße basierend auf einer in die Motorzylinder eintretenden AGR-Menge erhöht werden, die zu einer gewünschten in den Motorzylinder eintretenden AGR-Menge hin zunimmt. Die in die Motorzylinder eintretende AGR-Menge kann aber basierend auf einem Pegel der gewünschten Verbrennungsstabilität begrenzt werden. Der gewünschte Pegel von in einen Zylinder eintretender AGR enthält Berücksichtungen der Verbrennungsstabilität.
In einem Beispiel kann die AGR-Menge in Motorzylindern von der Ausgangsleistung eines Sauerstoffsensors und eines MAP-Sensors geschätzt werden. Insbesondere kann die Sauerstoffkonzentration in einem Motor-Ansaugkrümmer vom Sauerstoffsensor bestimmt werden, und der Teildruck des Sauerstoffs kann vom Gesamtdruck des Gases in dem Ansaugkrümmer gemäß dem Dalton-Gesetz subtrahiert werden, um den in die Motorzylinder eintretenden Ladungsprozentsatz zu bestimmen, der aus AGR besteht.
Wenn die in die Motorzylinder eintretende AGR-Menge geschätzt oder bestimmt ist, passt das Verfahren 300 die Motordrehmomentbegrenzung an. Die Motordrehmomentbegrenzung kann auch als Reaktion auf andere Variablen wie eine Temperatur des Motors (z. B., Zylinderkopftemperatur oder Motor-Kühlmitteltemperatur) und AGR-Temperatur angepasst werden.
In einem Beispiel wird die in die Motorzylinder eintretende geschätzte oder gemessene AGR-Menge mit dem gewünschten Pegel von in die Motorzylinder eintretender AGR von 306 verglichen. Wenn die in die Motorzylinder eintretende AGR-Menge geringer als die gewünschte in die Motorzylinder eintretende AGR-Menge ist, kann die Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf die Differenz zwischen der gewünschten AGR-Menge und der geschätzten oder gemessenen AGR-Menge verringert werden. Wenn die in die Motorzylinder eintretende AGR-Menge zu einem gewünschten AGR-Pegel im Motorzylinder zunimmt, kann die Motordrehmomentbegrenzung erhöht werden, wenn die in den Motorzylinder eintretende AGR-Menge zunimmt. Die Menge, um die die Motordrehmomentbegrenzung abgesenkt wird, kann empirisch bestimmt und in Tabellen gespeichert werden, die durch die Motordrehzahl, das Motordrehmoment, die Motortemperatur und die Differenz zwischen der gewünschten AGR-Menge und der geschätzten oder tatsächlichen AGR-Menge indiziert sind. Zum Beispiel, wenn die gewünschte in den Motorzylinder eintretende AGR-Menge 20% des Zylinder-Gasmassenanteils beträgt, und geschätzt wird, dass 15% des Anteils von in die Motorzylinder eintretenden Gasen AGR ist, kann die Motordrehmomentbegrenzung um 15% der Gesamtmotordrehmomentkapazität des Motors bei den vorhandenen Motorbetriebsbedingungen verringert werden. Wenn das AGR-Ventil geöffnet wird und die Konzentration von AGR in den Motorzylindern zunimmt, kann die Motordrehmomentbegrenzung um 8% der Gesamtmotordrehmomentkapazität des Motors bei den vorhandenen Betriebsbedingungen verringert werden. Auf diese Weise kann die Motordrehmomentbegrenzung angepasst werden, während die Konzentration von in die Motorzylinder eintretender AGR zunimmt.
Die Motordrehmomentbegrenzung kann weiter als Reaktion auf eine Temperatur des Motors angepasst werden. Wenn zum Beispiel die Motortemperatur auf einer ersten Temperatur ist, kann die Motordrehmomentbegrenzung um einen ersten Betrag verringert werden. Wenn die Motortemperatur auf einer zweiten Temperatur ist, die höher ist als die erste Temperatur, kann die Motordrehmomentbegrenzung um einen zweiten Betrag geringer als der erste Betrag verringert werden. So kann die Motordrehmomentbegrenzung nach und nach verringert werden, je kälter die Motortemperatur wird.
Noch weiter, wie oben angemerkt, kann die Motordrehmomentbegrenzung gemäß der AGR-Temperatur angepasst werden. Wenn zum Beispiel das AGR-Ventil 84 oder 94 der 1 in einer Bypassposition bleibt, wenn gekühlte AGR erwünscht ist, kann die AGR-Temperatur auf einen Pegel zunehmen, auf dem es wünschenswert ist, die Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine Differenz zwischen einer gewünschten AGR-Gastemperatur und einer tatsächlichen oder geschätzten AGR-Gastemperatur zu verringern. In einem Beispiel ist der Betrag, um den die Motordrehmomentbegrenzung abgesenkt wird, 20% für eine Abgastemperatur, die 40°C höher ist als eine gewünschte AGR-Gastemperatur. In anderen Beispielen, in denen die AGR-Temperatur nicht geschätzt oder gemessen wird, kann die Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine Position eines AGR-Bypassventils verringert werden (z. B. 84 und 94 in 1). Wenn zum Beispiel gekühlte AGR erwünscht ist, und das AGR-Bypassventil in einer Bypassposition festsitzt, kann die Motordrehmomentbegrenzung um einen vorbestimmten Betrag verringert werden (z. B. 30% der Gesamtmenge von vom Motor erhältlichem Drehmoment). Andererseits, wenn warme AGR erwünscht ist und das AGR-Bypassventil in einer Position festsitzt, in der die AGR gekühlt wird, kann die Motordrehmomentbegrenzung auf einem Pegel gelassen werden, der nicht verringert ist.
Die Motordrehmomentbegrenzung kann durch Begrenzen des Zuständigkeitsbereichs eines oder mehrerer Drehmomentantriebe auferlegt werden, wobei der Drehmomentantrieb das Motordrehmoment anpasst, um gleich der oder niedriger als die Drehmomentbegrenzung zu sein, selbst wenn der Operator oder ein anderer Drehmoment-Anforderer (wie das Getriebe, usw.) ein Drehmoment über der Drehmomentbegrenzung anfordert. Zum Beispiel kann die Ventilverstellung so begrenzt werden, dass ein Zylinder nur einen kleineren Luftladungsanteil einspeisen kann, um die Menge an Zylinderluft zu verringern, wenn die Motordrehmomentbegrenzung abgesenkt wird. In einem anderen Beispiel kann der Öffnungsbereich der Drossel auf einen geringeren Umfang als ein Öffnungsbereichschwellwert begrenzt sein, um das Motordrehmoment zu regeln. In noch einem anderen Beispiel kann eine von einem Verdichter gelieferte Menge Ladeluft als Reaktion auf eine Motordrehmomentbegrenzung begrenzt sein.
Wenn die Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine in den Motorzylinder eintretende AGR-Menge, die AGR Temperatur oder Motortemperatur angehoben oder gesenkt wird, können auch der Getriebeschaltplan und der Drehmomentwandler-Sperrplan angepasst werden. Wenn zum Beispiel die Motordrehmomentbegrenzung gesenkt wird, kann das Getriebe früher schalten (z. B. bei niedrigeren Motordrehzahlen und Drehmomentpegeln), um die revidierte Motordrehmomentbegrenzung zu berücksichtigen. Weiter kann der Getriebe-Drehmomentwandler-Hebel bei niedrigeren Motordrehzahlen gesperrt werden, wenn die Motordrehmomentbegrenzung abgesenkt wird.
In manchen Beispielen kann die Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine Anzeige eines Klopfens von einem Klopfsensor angepasst werden. Wenn zum Beispiel ein Klopfen des Motors erfasst wird, wenn die Motordrehmomentbegrenzung gemäß einer in die Motorzylinder eintretenden AGR-Menge angepasst wurde, kann die Motordrehmomentbegrenzung weiter als Reaktion auf die Anzeige eines Klopfens des Motors angepasst werden. Wenn zum Beispiel weniger AGR in einen Zylinder eintritt als erwünscht, die Motordrehmomentbegrenzung abgesenkt wurde und das Klopfen des Motors von einem Klopfsensor oder einem Ionendetektor angezeigt wird, kann die Motordrehmomentbegrenzung weiter verringert werden, um die Möglichkeit des Klopfens des Motors weiter zu verringern.
In manchen Beispielen kann, anstatt die Motordrehmomentbegrenzung nur oder zumindest teilweise als Reaktion auf eine in die Motorzylinder eintretende AGR-Menge anzupassen, die Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine vom AGR-System verfügbare AGR-Menge angepasst werden. Wenn zum Beispiel der Motor kalt ist und es nur wenig AGR im AGR-Rohr gibt, kann die Motordrehmomentbegrenzung auf eine verringerte Menge angepasst werden, bis ein höherer Pegel von AGR für den Motor verfügbar ist. In manchen Systemen, die einen AGR-Kühler enthalten, kann es sein, dass ein großes Gasvolumen vom AGR-System verschoben werden muss, ehe die erwünschte AGR-Menge vom AGR-System verfügbar ist. So kann das AGR-System anfangs eine niedrige AGR-Menge haben, die für den Motor verfügbar ist. Dementsprechend kann die Motordrehmomentbegrenzung gesenkt werden, wenn die für das System verfügbare AGR-Menge niedrig ist. Wenn die für den Motor verfügbare AGR-Menge zunimmt, wird die Motordrehmomentbegrenzung erhöht. Das Verfahren 300 geht nach dem Anpassen der Motordrehmomentbegrenzung zum Ausgang.
In 314 beurteilt das Verfahren 300, ob eine gewünschte Konzentration von AGR sich in einem AGR-Rohr befindet oder nicht. Ein erwünschter Pegel von AGR im AGR-Rohr kann 100% oder weniger AGR als ein Anteil der Gesamtgasmasse im AGR-Rohr sein. Der erwünschte Pegel von AGR im AGR-Rohr kann eine Funktion der Motortemperatur, der seit dem Anhalten und/oder Start des Motors vergangenen Zeit, der Motordrehzahl und der Motorlast sein. Wenn ein erwünschter Pegel von AGR im AGR-Rohr vorhanden ist, geht das Verfahren 300 zu 318. Ansonsten geht das Verfahren 300 zu 316.
In 316 passt das Verfahren 300 eine Position des AGR-Ventils an. In einem Beispiel wird die Position des AGR-Ventils als Reaktion auf eine Differenz zwischen einem gewünschten Pegel an AGR im AGR-Rohr und einer geschätzten Luftmenge oder AGR im Rohr angepasst. Zum Beispiel kann die Position des AGR-Ventils so sein, dass das AGR-Ventil in größerem Maße geöffnet wird, wenn die Luftmenge im AGR-Rohr zunimmt. Durch Vergrößern des AGR-Öffnungsumfangs kann Luft im AGR-Rohr in kürzerer Zeit in das Motor-Ansaugsystem angesaugt werden. Die Luft wird in den Motor unter Bedingungen angesaugt, in denen der gewünschte AGR-Pegel niedrig oder Null ist (z. B. bei Leerlaufzuständen). In einem alternativen Beispiel kann, wenn der Gasmassenanteil von AGR im AGR-Rohr als ein hoher Prozentsatz der Gasmasse im AGR-Rohr geschätzt wird, das AGR-Ventil um einen kleinen Betrag geöffnet werden, um Luft aus dem AGR-Rohr abzuführen. Es ist anzumerken, dass das AGR-Ventil selbst dann geöffnet werden kann, wenn es keine AGR-Anforderung gibt, so dass Luft aus dem AGR-Rohr abgeführt werden kann. So kann zumindest ein Teil der in den Motor eintretenden Luft Luft aus dem AGR-Rohr enthalten, wenn es keine Forderung nach AGR gibt.
Die Luftmenge oder AGR in einem AGR-Rohr kann als Reaktion auf eine Zeit geschätzt werden, die der Motor angehalten war, ehe der Motor neu gestartet wurde. In manchen Beispielen kann die Luft- oder Sauerstoffmenge in dem AGR-Rohr als Reaktion auf eine in die Motorzylinder eingespritzte Kraftstoffmenge (z. B. für Dieselmotoren) bestimmt werden. Weiter kann die Luftmenge oder AGR, die als im AGR-Rohr vorhanden geschätzt wird, als Reaktion auf die Motortemperatur und Umgebungstemperatur angepasst werden. Je langer der Motor und das Abgassystem kühlen können, desto höher kann die Luftkonzentration in dem Abgassystem sein, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem das Abgassystem und das AGR-Rohr im Wesentlichen nur Luft enthalten. In einem Beispiel kann die Luftmenge im AGR-Rohr empirisch bestimmt werden, nachdem der Motor angehalten, das AGR-Ventil geöffnet, der Motor neu gestartet und die in die Motorzylinder eintretende Luftmenge überprüft wurde. Nachdem das AGR-Ventil angepasst wurde, geht das Verfahren 300 zu 314.
In 318 schließt das Verfahren 300 das AGR-Ventil oder positioniert das AGR-Ventil neu, um den gewünschten Pegel von AGR an die Motorzylinder zu liefern. Das AGR-Ventil kann vollständig geschlossen sein. Das Verfahren 300 wird beendet, nachdem das AGR-Ventil auf eine geschlossene Position angepasst wurde.
In 320 schließt das Verfahren 300 das AGR-Ventil, so dass eine höhere Konzentration von AGR in dem AGR-Rohr bleiben kann, während der Motor angehalten ist. Wenn dem AGR-Rohr erlaubt wurde, in einer offenen Position zu bleiben, kann AGR vom AGR-Rohr in das Motor-Ansaugsystem fließen. So erfordert das Halten des AGR-Ventils in einer geschlossenen Position, dass Luft in das AGR-Rohr über die Motorzylinder mittels Abgasventilen oder mittels des Auspuffendrohrs des Fahrzeugs eintritt. Auf diese Weise kann im Vergleich mit Zuständen, in denen das AGR-Ventil in einer offenen Position ist, dem Motor nach einem Neustart ein höherer Anteil an AGR zur Verfügung gestellt werden. Das Verfahren 300 geht zum Ausgang, nachdem das AGR-Ventil geschlossen wurde.
So liefert das Verfahren der 3 ein Verfahren zum Regeln eines Motors, das aufweist: Anpassen einer Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine AGR-Menge in einem Zylinder des Motors. Das Verfahren enthält, dass die AGR über einen AGR-Kühler gekühlt wird, und dass die AGR in einem Zylinder über eine AGR-Menge in einem Ansaugkrümmer des Motors geschätzt wird. Das Verfahren enthält, dass die Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine abnehmende in die Motorzylinder eintretende AGR-Menge verringert wird, und dass die Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine zunehmende in die Motorzylinder eintretende AGR-Menge zunimmt. Das Verfahren enthält, dass die in die Motorzylinder eintretende AGR-Menge als Reaktion auf die Verbrennungsstabilität begrenzt wird. Das Verfahren weist weiter auf, dass der Motor angehalten und die Drehmomentbegrenzung nach dem Neustart des Motors auf eine AGR-Menge in dem Zylinder angepasst wird. Das Verfahren enthält, dass das Motordrehmoment auf das Drehmoment geringer als die Drehmomentbegrenzung mittels der Begrenzung einer in den Motor eingespritzten Kraftstoffmenge geregelt wird. Das Verfahren enthält, dass die AGR-Menge mittels eines UEGO-Sensors geschätzt wird.
Das Verfahren der 3 liefert auch ein Verfahren zum Regeln eines Motors, das aufweist: Anhalten eines Motors; Anpassen eines AGR-Ventils als Reaktion auf eine Luftmenge in einem AGR-Kanal vor oder nach einem Motorneustart des angehaltenen Motors; und Anpassen einer Drehmomentbegrenzung des Motors als Reaktion auf eine AGR-Menge in einem Zylinder des Motors während des und nach dem Neustart des Motors. Das Verfahren enthält, dass das Anpassen des AGR-Ventils das Öffnen des AGR-Ventils während eines Starts und das Schließen des AGR-Ventils enthält, wenn eine gewünschte Luftmenge aus dem AGR-Kanal abgeführt wird. Zum Beispiel kann das AGR-Ventil geschlossen sein, wenn eine Luftmenge im AGR-Kanal durch Abgas ersetzt wird. Das Verfahren enthält, dass die AGR in ein Luftansaugsystem des Motors an einer Stelle im Luftansaugsystem vor einem Drosselventil eintritt. Das Verfahren enthält, dass die AGR in ein Luftansaugsystem des Motors an einer Stelle im Luftansaugsystem hinter einem Drosselventil eintritt. Das Verfahren enthält, dass die Drehmomentbegrenzung verringert wird, wenn die AGR-Menge im Zylinder geringer als eine AGR-Schwellwertmenge ist. Das Verfahren enthält, dass die Drehmomentbegrenzung als Reaktion auf ein Klopfen des Motors angepasst wird. Das Verfahren enthält, dass das Klopfen des Motors über einen Klopfsensor oder einen Ionendetektor bestimmt wird, und dass die Einstellung des Motoransaugventils als Reaktion auf die Drehmomentbegrenzung angepasst wird.
Wie jeder Fachmann erkennt, kann das in 3 beschriebene Verfahren eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie ereignisgeregelt, interruptgeregelt, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Als solche können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Folge, oder parallel durchgeführt, oder in manchen Fällen weggelassen werden. In gleicher Weise ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die hier beschriebenen Gegenstände, Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern dient zur bequemen Veranschaulichung und Beschreibung. Obwohl nicht explizit veranschaulicht, erkennt ein Fachmann, dass eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden kann/können, abhängig von der besonderen verwendeten Strategie.
Dies schließt die Beschreibung ab. Ihr Lesen durch Fachleute lässt an viele Abänderungen und Veränderungen denken, ohne den Rahmen der Beschreibung zu verlassen. Zum Beispiel könnten Einzylindermotoren, I2-, I3-, I4-I5-, V6-, V8-, V10-, V12- und V16-Motoren, die mit Erdgas, Benzin, Diesel oder alternativen Kraftstoffkonfigurationen arbeiten, die vorliegende Beschreibung vorteilhaft nutzen.

Claims

Verfahren zum Regeln eines Motors, das Folgendes aufweist: Anpassen einer Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine AGR-Menge in einem Zylinder des Motors.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die AGR über einen AGR-Kühler gekühlt wird, und wobei die AGR in einem Zylinder über eine AGR-Menge in einem Ansaugkrümmer des Motors geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine abnehmende in die Motorzylinder eintretende AGR-Menge verringert wird, und wobei die Motordrehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine zunehmende in die Motorzylinder eintretende AGR-Menge erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die in die Motorzylinder eintretende AGR-Menge als Reaktion auf die Verbrennungsstabilität oder die Motoremissionen begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiter aufweist, dass der Motor angehalten wird, und dass die Drehmomentbegrenzung an eine AGR-Menge im Zylinder angepasst wird, nachdem der Motor neu gestartet wurde.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Motordrehmoment auf das Drehmoment geringer als die Drehmomentbegrenzung über die Begrenzung einer Luftstrommenge zum Motor geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die AGR-Menge über einen UEGO-Sensor geschätzt wird, und wobei die Drehmomentbegrenzung weiter auf einer Temperatur der AGR basiert.
Verfahren zur Regelung eines Motors, das Folgendes aufweist: Anhalten eines Motors; Anpassen eines AGR-Ventils als Reaktion auf eine Luftmenge in einem AGR-Kanal während eines oder nach einem Neustart(s) des angehaltenen Motors; und Anpassen einer Drehmomentbegrenzung des Motors als Reaktion auf eine AGR-Menge in einem Zylinder des Motors nach dem Neustart des Motors.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Einstellung des AGR-Ventils das Öffnen des AGR-Ventils nach einem Neustart des Motors und das Schließen des AGR-Ventils enthält, wenn eine Luftmenge im AGR-Kanal durch Abgas ersetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die AGR in ein Luftansaugsystem des Motors an einer Stelle im Luftansaugsystem vor einem Drosselventil eintritt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die AGR in ein Luftansaugsystem des Motors an einer Stelle im Luftansaugsystem hinter einem Drosselventil eintritt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Drehmomentbegrenzung verringert wird, wenn die AGR-Menge im Zylinder geringer als eine AGR-Schwellwertmenge ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Drehmomentbegrenzung als Reaktion auf das Klopfen des Motors angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Klopfen des Motors über einen Klopfsensor oder einen Ionendetektor bestimmt wird, und wobei die Motoransaugventileinstellung als Reaktion auf die Drehmomentbegrenzung angepasst wird.
System zur Regelung eines Motors, das Folgendes aufweist: einen Motor, wobei der Motor einen Ansaugkrümmer enthält; ein AGR-System, das ein AGR-Ventil in Verbindung mit dem Motor enthält; einen Drehmomentantrieb in Verbindung mit dem Motor; und einen Regler, wobei der Regler Anweisungen zur Anpassung einer Drehmomentbegrenzung des Motors über die Anpassung des Drehmomentantriebs als Reaktion auf eine vom AGR-System verfügbare AGR-Menge enthält, wobei der Regler weiter Anweisungen zur Erhöhung der Drehmomentbegrenzung des Motors enthält, wenn eine vom AGR-System verfügbare AGR-Menge zunimmt.
System nach Anspruch 15, das weiter Regler-Anweisungen enthält, um eine Position des AGR-Ventils als Reaktion auf eine geschätzte oder gemessene Luftmenge in einem AGR-Kanal anzupassen, und das weiter Regler-Anweisungen aufweist, um die Drehmomentbegrenzung des Motors zu erhöhen, während eine Temperatur der AGR niedriger ist als eine Schwellwerttemperatur.
System nach Anspruch 15, das weiter ein Luftansaugsystem und eine Drossel enthält, und wobei eine AGR in das Luftansaugsystem an einer Stelle vor der Drossel eingeführt wird.
System nach Anspruch 15, wobei der Regler weiter Anweisungen zur Begrenzung der Zündverstellung des Motors als Reaktion auf die Drehmomentbegrenzung enthält.
System nach Anspruch 15, wobei der Regler weiter Anweisungen zur Anpassung der Drehmomentbegrenzung als Reaktion auf eine Temperatur des Motors enthält.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Drehmomentantrieb eine Drossel oder ein Turbolader-Verdichter ist.