DE102014102890B4

DE102014102890B4 - Verfahren zum Steuern einer Betriebsfrequenz eines Spülventils zum Verbessern einer Kraftstoffverteilung auf Zylinder eines Motors

Info

Publication number: DE102014102890B4
Application number: DE102014102890.2A
Authority: DE
Inventors: Jon C. Miller; Scott Jeffrey; David Edward Prout
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2020-10-29
Anticipated expiration: 2034-03-06
Also published as: US20140278001A1; DE102014102890A1; CN104047764A; CN104047764B; US9316166B2

Abstract

Verfahren, das umfasst, dass:eine Drehzahl eines Motors (102) basierend auf einer Position einer Kurbelwelle ermittelt wird; undeine Betriebsfrequenz eines Spülventils (174) selektiv basierend auf der Motordrehzahl auf eine erste Frequenz eingestellt wird, wenn eine der Motordrehzahl entsprechende Frequenz innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer Harmonischen der Betriebsfrequenz des Spülventils (174) liegt, wobei die erste Frequenz derart ausgewählt wird, dass die der Motordrehzahl entsprechende Frequenz außerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Harmonischen der ersten Frequenz liegt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Verfahren zum Steuern einer Betriebsfrequenz eines Spülventils, um eine Kraftstoffverteilung auf Zylinder eines Motors zu verbessern.
Aus der DE 699 23 762 T2 ist es beispielsweise bekannt, eine Betriebsfrequenz eines Spülventils selektiv basierend auf der Motordrehzahl einzustellen. Ein ähnliches Verfahren geht ferner aus der DE 44 98 939 C2 hervor.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft- und Kraftstoffgemisch in Zylindern, um Kolben anzutreiben, was ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Eine Luftströmung in den Motor wird mittels einer Drossel geregelt. Spezieller stellt die Drossel eine Drosselfläche ein, was die Luftströmung in den Motor vergrößert oder verkleinert. Wenn die Drosselfläche zunimmt, nimmt die Luftströmung in den Motor zu. Ein Kraftstoffsteuersystem stellt die Rate ein, mit der Kraftstoff eingespritzt wird, um ein Soll-Luft/Kraftstoffgemisch an die Zylinder zu liefern und/oder eine Soll-Drehmomentausgabe zu erreichen. Eine Erhöhung der Menge an Luft und Kraftstoff, die an die Zylinder geliefert werden, vergrößert die Drehmomentausgabe des Motors.
Bei Motoren mit Funkenzündung löst ein Zündfunken die Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemischs aus, das an die Zylinder geliefert wird. Bei Motoren mit Kompressionszündung verbrennt die Kompression in den Zylindern das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das an die Zylinder geliefert wird. Der Zündfunkenzeitpunkt und die Luftströmung können die primären Mechanismen zum Einstellen der Drehmomentausgabe der Motoren mit Funkenzündung sein, während die Kraftstoffströmung der primäre Mechanismus zum Einstellen der Drehmomentausgabe der Motoren mit Kompressionszündung sein kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung weißt die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der ausführlichen Beschreibung, der Ansprüche und der Zeichnungen offensichtlich werden. Die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele sind nur zu Darstellungszwecken gedacht.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:

1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
3 und 4 Flussdiagramme sind, die beispielhafte Steuerverfahren gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung darstellen; und
5 eine Graphik ist, die Differenzen in Luft/Kraftstoff-Verhältnissen verschiedener Zylinder eines Motors bei verschiedenen Niveaus der Motordrehzahl und des Motorvakuums darstellt.

In den Zeichnungen können Bezugszeichen erneut verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Kraftstoffsystem kann einen Kraftstofftank und ein Verdampfungsemissionssystem (EVAP-System) umfassen, das Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank sammelt und den Kraftstoffdampf selektiv dem Motor zuführt, der den Kraftstoffdampf verbrennt. Das EVAP-System kann einen Behälter, ein Belüftungsventil und ein Spülventil umfassen. Der Behälter nimmt Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank auf. Das Belüftungsventil ermöglicht, dass Umgebungsluft in den Behälter eintritt, wenn das Belüftungsventil offen ist. Das Spülventil ermöglicht, dass Kraftstoffdampf aus dem Behälter in ein Einlasssystem des Motors strömt. Ein Vakuum in dem Einlasssystem kann den Kraftstoffdampf aus dem Behälter in das Einlasssystem ansaugen, wenn das Belüftungsventil offen ist, um eine Luftströmung durch den Behälter zu ermöglichen, und wenn das Spülventil offen ist, um zu ermöglichen, dass der Kraftstoffdampf in das Einlasssystem eintritt. Anstatt dass der Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofftank direkt in die Atmosphäre abgelassen wird, wird der Kraftstoffdampf somit in dem Motor verbrannt, wodurch Emissionen verringert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden.
Das Spülventil öffnet und schließt basierend auf einer Frequenz und einem Tastverhältnis seiner Spannungsversorgung. Manchmal kann die Frequenz, mit welcher der Motor eine Umdrehung vollendet, gleich einer Harmonischen der Betriebsfrequenz des Spülventils sein. Wenn dies auftritt, kann der Öffnungszeitpunkt des Spülventils dem Öffnungszeitpunkt eines Einlassventils eines Zylinders des Motors entsprechen. Der Zylinder kann wiederum einen Großteil des Kraftstoffdampfs aufnehmen, der durch das Spülventil strömt. Wenn Abgas aus dem Zylinder ausgestoßen wird, kann ein Sauerstoffsensor in einem Abgassystem des Motors angeben, dass ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors fett ist. Die Menge des Kraftstoffs, die den Zylindern zugeführt wird, kann wiederum verringert werden, wodurch bewirkt wird, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors magerer ist als gewünscht.
Ein Verfahren verhindert diese Fehlverteilung des Kraftstoffs auf Zylinder eines Motors, indem eine Betriebsfrequenz eines Spülventils basierend auf einer Motordrehzahl eingestellt wird. Gemäß einem Beispiel stellen das System und das Verfahren die Betriebsfrequenz des Spülventils ein, wenn die Motordrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer Drehzahl liegt, der einer Harmonischen der Betriebsfrequenz des Spülventils entspricht. Gemäß einem anderen Beispiel wandeln das System und das Verfahren die Motordrehzahl in eine Frequenz um und stellen die Betriebsfrequenz des Spülventils ein, wenn die Frequenz des Motors innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer Harmonischen der Betriebsfrequenz liegt. Bei beiden Beispielen kann das Verfahren die Betriebsfrequenz des Spülventils einstellen, indem die Betriebsfrequenz um einen vorbestimmten Betrag verringert oder erhöht wird.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein beispielhaftes Motorsystem 100 einen Motor 102, der ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug basierend auf einer Fahrereingabe von einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Die Fahrereingabe kann auf einer Position eines Gaspedals basieren. Die Fahrereingabe kann auch auf einem Tempomat basieren, der ein adaptives Tempomatsystem sein kann, das die Fahrzeuggeschwindigkeit variiert, um eine vorbestimmte Nachfolgedistanz aufrecht zu erhalten.
Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 102 eingelassen. Das Einlasssystem 108 umfasst einen Einlasskrümmer 110 und ein Drosselventil 112. Lediglich beispielhaft kann das Drosselventil 112 eine Drosselklappe mit einem drehbaren Blatt umfassen. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 steuert ein Drossel-Aktuatormodul 116, welches das Öffnen des Drosselventils 112 regelt, um die Luftmenge zu steuern, die in den Einlasskrümmer 110 eingelassen wird.
Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird in Zylinder des Motors 102 eingelassen. Obgleich der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Darstellungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Lediglich beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen. Das ECM 114 kann ein Zylinder-Aktuatormodul 120 anweisen, einige der Zylinder selektiv zu deaktivieren, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen verbessern kann.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertakt-Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte, die nachstehend beschrieben sind, werden als der Einlasstakt, der Kompressionstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) treten zwei der vier Takte in dem Zylinder 118 auf. Daher sind zwei Kurbelwellenumdrehungen für den Zylinder 118 notwendig, um alle vier Takte zu durchlaufen.
Während des Einlasstakts wird Luft aus dem Einlasskrümmer 110 durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 eingelassen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoff-Aktuatormodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung regelt, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Kraftstoff kann an einem zentralen Ort oder an mehreren Orten, wie z.B. in der Nähe des Einlassventils 122 jedes der Zylinder, in den Einlasskrümmer 110 eingespritzt werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in Mischkammern, die den Zylindern zugeordnet sind, eingespritzt werden. Das Kraftstoff-Aktuatormodul 124 kann die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder stoppen, die deaktiviert sind.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/KraftstoffGemisch in dem Zylinder 118. Während des Kompressionstakts komprimiert ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch. Der Motor 102 kann ein Motor mit Kompressionszündung sein, in welchem Fall die Kompression in dem Zylinder 118 das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Alternativ kann der Motor 102 ein Motor mit Funkenzündung sein, in welchem Fall ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 aktiviert, welche das Luft/Kraftstoff-Gemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit spezifiziert werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, die als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann durch ein Zeitpunktsignal gesteuert werden, das spezifiziert, wie weit vor oder nach dem TDC der Zündfunken erzeugt werden soll. Da die Kolbenposition mit der Kurbelwellendrehnung in direkter Beziehung steht, kann der Betrieb des Zündfunken-Aktuatormoduls 126 mit dem Kurbelwellenwinkel synchronisiert werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 die Lieferung des Zündfunkens an die deaktivierten Zylinder stoppen.
Das Erzeugen des Zündfunkens kann als ein Zündungsereignis bezeichnet werden. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann die Fähigkeit aufweisen, den Zeitpunkt des Zündfunkens für jedes Zündungsereignis zu variieren. Das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann sogar dann in der Lage sein, den Zündfunkenzeitpunkt für ein nächstes Zündungsereignis variieren, wenn das Signal für den Zündfunkenzeitpunkt zwischen einem letzten Zündungsereignis und dem nächsten Zündungsereignis verändert wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen, und das Zündfunken-Aktuatormodul 126 kann den Zündfunkenzeitpunkt relativ zu dem TDC für alle Zylinder in dem Motor 102 um denselben Betrag variieren.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs den Kolben abwärts, wodurch die Kurbelwelle angetrieben wird. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit zwischen dem Erreichen des TDC durch den Kolben und der Zeit definiert werden, zu welcher der Kolben zu einem unteren Totpunkt (BDC) zurückkehrt. Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich wieder von dem BDC aufwärts zu bewegen, und er treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 heraus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 134 aus dem Fahrzeug ausgesto-ßen.
Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 und/oder die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 und/oder die Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) für mehrere Reihen von Zylindern (einschließlich des Zylinders 118) steuern.
Das Zylinder-Aktuatormodul 120 kann den Zylinder 118 deaktivieren, indem das Öffnen des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 deaktiviert wird. Bei verschiedenen Implementierungen können das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 durch andere Einrichtungen als Nockenwellen gesteuert werden, wie beispielsweise durch elektromagnetische oder elektrohydraulische Aktuatoren.
Die Zeit, zu der das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann durch einen Einlass-Nockenphasensteller 148 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Die Zeit, zu der das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann durch einen Auslass-Nockenphasensteller 150 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Ein Phasensteller-Aktuatormodul 158 kann den Einlass-Nockenphasensteller 148 und den Auslass-Nockenphasensteller 150 basierend auf Signalen von dem ECM 114 steuern. Wenn er implementiert ist, kann ein variabler Ventilhub ebenso durch das Phasensteller-Aktuatormodul 158 gesteuert werden.
Das Motorsystem 100 kann eine Ladedruckeinrichtung aufweisen, die unter Druck stehende Luft an den Einlasskrümmer 110 liefert. Beispielsweise zeigt 1 einen Turbolader, der eine heiße Turbine 160-1 aufweist, die durch heiße Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Der Turbolader weist auch einen von der Turbine 160-1 angetriebenen Kompressor 160-2 für kalte Luft auf, der die Luft komprimiert, die in das Drosselventil 112 geführt wird. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein von der Kurbelwelle angetriebener Turbokompressor (nicht gezeigt) Luft von dem Drosselventil 112 komprimieren und die komprimierte Luft an den Einlasskrümmer 110 liefern.
Ein Ladedruck-Regelventil 162 kann dem Abgas ermöglichen, an der Turbine 160-1 vorbeizuströmen, wodurch der Ladedruck (der Betrag der Einlassluftkompression) des Turboladers verringert wird. Das ECM 114 kann den Turbolader mittels eines Ladedruck-Aktuatormoduls 164 steuern. Das Ladedruck-Aktuatormodul 164 kann den Ladedruck des Turboladers modulieren, indem die Position des Ladedruck-Regelventils 162 gesteuert wird. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Turbolader durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden. Der Turbolader kann eine variable Geometrie aufweisen, die durch das Ladedruck-Aktuatormodul 164 gesteuert werden kann.
Ein Zwischenkühler (nicht gezeigt) kann einen Teil der in der komprimierten Luftladung enthaltenen Wärme dissipieren, die erzeugt wird, wenn die Luft komprimiert wird. Die komprimierte Luftladung kann auch Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 absorbiert haben. Obwohl sie zu Darstellungszwecken getrennt gezeigt sind, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 aneinander befestigt sein und die Einlassluft in die unmittelbare Nähe des heißen Abgases bringen.
Der Motor 102 verbrennt Kraftstoff, der durch ein Kraftstoffsystem 166 geliefert wird. Das Kraftstoffsystem 166 umfasst einen Kraftstofftank 168, einen Behälter 170, ein Belüftungsventil 172, ein Spülventil 174, Rückschlagventile 176 und eine Strahlpumpe 177. Der Behälter 170 nimmt Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 168 auf. Das Belüftungsventil 172 ermöglicht, dass atmosphärische Luft in den Behälter 170 eintritt, wenn das Belüftungsventil 172 offen ist. Das Spülventil 174 ermöglicht, dass Kraftstoffdampf aus dem Behälter 170 in das Einlasssystem 108 strömt, wenn das Spülventil 174 offen ist. Die Rückschlagventile 176 verhindern eine Strömung aus dem Einlasssystem 108 in den Behälter 170. Das ECM 114 steuert ein Ventil-Aktuatormodul 178, das Betriebsfrequenzen und Tastverhältnisse des Belüftungsventils 172 und des Spülventils 174 regelt. Das ECM 114 kann das Belüftungsventil 172 und das Spülventil 174 öffnen, um Kraftstoffdampf aus dem Behälter 170 in das Einlasssystem 108 zu spülen.
Der Kraftstoffdampf strömt aus dem Behälter 170 über einen ersten Strömungspfad 179a oder einen zweiten Strömungspfad 179b in das Einlasssystem 108. Wenn die Laderuckeinrichtung in Betrieb ist (z.B., wenn das Ladedruck-Regelventil 162 geschlossen ist), ist der Druck an dem Auslass des ersten Strömungspfades 179a geringer als der Druck an dem Auslass des zweiten Strömungspfades 179b. Daher strömt der Kraftstoffdampf aus dem Behälter 170 über den ersten Strömungspfad 179a in das Einlasssystem 108. Wenn die Ladedruckeinrichtung nicht in Betrieb ist (z.B., wenn das Ladedruck-Regelventil 162 offen ist), ist der Druck an dem Auslass des ersten Strömungspfades 179a größer als der Druck an dem Auslass des zweiten Strömungspfades 179b. Daher strömt der Kraftstoffdampf aus dem Behälter 170 über den zweiten Strömungspfad 179b in das Einlasssystem 108.
Wenn die Ladedruckeinrichtung in Betrieb ist, ist der Druck der Einlassluft stromaufwärts des Kompressors 160-2 kleiner als der Druck der Einlassluft stromabwärts des Kompressors 160-2. Die Strahlpumpe 177 verwendet diese Druckdifferenz, um ein Vakuum zu erzeugen, das den Kraftstoffdampf aus dem Behälter 170 in das Einlasssystem 108 ansaugt. Der Kraftstoffdampf strömt durch die Strahlpumpe 177 und tritt stromaufwärts des Kompressors 160-2 in das Einlasssystem 108 ein.
Das Motorsystem 100 kann die Position der Kurbelwelle unter Verwendung eines Kurbelwellen-Positionssensors (CKP-Sensors) 180 messen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in dem Motor 102 oder an anderen Orten angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie beispielsweise in einem Kühler (nicht gezeigt).
Der Druck in dem Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorvakuum gemessen werden, das die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 110 ist. Die Luftmassenströmungsrate in den Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Luftmassenströmungssensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse angeordnet sein, das auch das Drosselventil 112 umfasst.
Das Drossel-Aktuatormodul 116 kann die Position des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Temperatur der Umgebungsluft, die in den Motor 102 angesaugt wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Der Druck der Umgebungsluft, die in den Motor 102 angesaugt wird, kann unter Verwendung eines Umgebungsluftdrucksensors (AAP-Sensors) 194 gemessen werden. Der Druck in dem Kraftstoffsystem 166 kann unter Verwendung eines Kraftstoffsystemdrucksensors (FSP-Sensors) 196 gemessen werden. Der FSP-Sensor 196 kann in einer Leitung 198 angeordnet sein, die sich zwischen dem Behälter 170 und dem Spülventil 174, wie es gezeigt ist, oder in dem Behälter 170 erstreckt.
Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen. Das ECM 114 kann die Betriebsfrequenz des Spülventils 174 einstellen, wenn eine Drehzahl des Motors 102 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer Drehzahl liegt, die einer Harmonischen der Betriebsfrequenz des Spülventils 174 entspricht. Das ECM 114 kann die Motordrehzahl in eine Frequenz umwandeln und die Betriebsfrequenz des Spülventils 174 einstellen, wenn die Frequenz des Motors 102 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer Harmonischen der Betriebsfrequenz des Spülventils 174 liegt.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst eine Implementierung des ECM 114 ein Motordrehzahlmodul 202, ein Umwandlungsmodul 204, ein Ventiloberschwingungsmodul 206, ein Oberschwindungs-Drehzahlmodul 208 und ein Ventilsteuermodul 210. Das Motordrehzahlmodul 202 ermittelt eine Motordrehzahl. Das Motordrehzahlmodul 202 kann die Motordrehzahl basierend auf der Kurbelwellenposition von dem CKP-Sensor 180 ermitteln. Beispielsweise kann Motordrehzahlmodul 202 die Motordrehzahl basierend auf einer Zeitdauer der Kurbelwellendrehung ermitteln, die einer Anzahl von Zahndetektierungen entspricht. Das Motordrehzahlmodul 202 gibt die Motordrehzahl aus.
Das Umwandlungsmodul 204 wandelt die Motordrehzahl in eine Frequenz um. Wenn die Motordrehzahl beispielsweise in Umdrehungen pro Minute (RPM) ermittelt wird, kann das Umwandlungsmodul 204 die Motordrehzahl durch 60 dividieren, um die Frequenz des Motors 102 zu erhalten. Somit kann die Frequenz des Motors 102 16 Hertz (Hz) betragen, wenn die Motordrehzahl 960 RPM beträgt, und die Frequenz des Motors 102 kann 32 Hz betragen, wenn die Motordrehzahl 1920 RPM beträgt. Das Umwandlungsmodul 204 gibt die Frequenz des Motors 102 aus.
Das Ventiloberschwingungsmodul 206 ermittelt Harmonische der Betriebsfrequenz des Spülventils 174. Das Ventiloberschwingungsmodul 206 kann die Harmonischen ermitteln, indem die Betriebsfrequenz mit einer ganzen Zahl multipliziert wird. Beispielsweise kann das Ventiloberschwingungsmodul 206 ermitteln, dass eine Betriebsfrequenz von 16 Hz eine erste Harmonische von 16 Hz und eine zweite Harmonische von 32 Hz aufweist. Das Ventiloberschwingungsmodul 206 kann eine vorbestimmte Anzahl von Harmonischen für jede Betriebsfrequenz ermitteln. Das Ventiloberschwingungsmodul 206 gibt die Harmonischen der Betriebsfrequenz aus.
Das Oberschwindungs-Drehzahlmodul 208 ermittelt Motordrehzahlen, die den Harmonischen der Betriebsfrequenz des Spülventils 174 entsprechen. Das Oberschwindungs-Drehzahlmodul 208 kann die Motordrehzahlen in Umdrehungen pro Minute ermitteln, indem die Harmonischen mit 60 multipliziert werden. Beispielsweise kann das Oberschwindungs-Drehzahlmodul 208 ermitteln, dass eine erste Harmonische von 16 Hz einer Motordrehzahl von 960 RPM entspricht. Gemäß einem anderen Beispiel kann das Oberschwindungs-Drehzahlmodul 208 ermitteln, dass eine zweite Harmonische von 32 Hz einer Motordrehzahl von 1920 RPM entspricht.
Das Ventilsteuermodul 210 steuert das Spülventil 174, indem ein Signal an das Ventil-Aktuatormodul 178 gesendet wird, das die Betriebsfrequenz des Spülventils 174 und das Tastverhältnis des Spülventils 174 angibt. Das Ventilsteuermodul 210 kann die Betriebsfrequenz bei einer vorbestimmten Frequenz (z.B. bei 16 Hz) halten, wenn die Motordrehzahl nicht einer Harmonischen der Betriebsfrequenz entspricht. Das Ventilsteuermodul 210 kann die Betriebsfrequenz anschließend anpassen, wenn die Motordrehzahl einer Harmonischen der Betriebsfrequenz entspricht.
Gemäß einem Beispiel passt das Ventilsteuermodul 210 die Betriebsfrequenz an, wenn die Motordrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (z.B. +/- 100 RPM) einer Drehzahl liegt, die einer Harmonischen der Betriebsfrequenz entspricht. Gemäß einem anderen Beispiel passt das Ventilsteuermodul 210 die Betriebsfrequenz des Spülventils 174 an, wenn die Frequenz des Motors 102 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (z.B. +/- 3 Hz) einer Harmonischen der Betriebsfrequenz liegt. Bei beiden Beispielen kann das Ventilsteuermodul 210 die Betriebsfrequenz nicht anpassen, wenn das Tastverhältnis des Spülventils 174 größer als ein vorbestimmter Prozentanteil oder gleich diesem ist (z.B. 100 Prozent (%)).
Zusätzlich kann das Ventilsteuermodul 210 in jedem der vorstehenden Beispiele die Betriebsfrequenz des Spülventils 174 auf eine erste Frequenz einstellen. Das Ventilsteuermodul 210 kann die erste Frequenz auswählen, um sicherzustellen, dass die Frequenz des Motors 102 außerhalb eines vorbestimmten Bereichs (z.B. +/- 3 Hz) aller Harmonischen der Betriebsfrequenz des Spülventils 174 liegt, wenn die Betriebsfrequenz auf die erste Frequenz eingestellt wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Ventilsteuermodul 210 die Betriebsfrequenz des Spülventils 174 einstellen, indem die Betriebsfrequenz um einen vorbestimmten Betrag (z.B. 3 Hz) erhöht oder verringert wird.
Unter Bezugnahme auf 3 beginnt bei 302 ein erstes Verfahren zum Steuern einer Betriebsfrequenz eines Spülventils, um eine Kraftstoffverteilung auf Zylinder eines Motors zu verbessern. Bei 304 ermittelt das Verfahren Harmonische der Betriebsfrequenz des Spülventils. Das Verfahren kann die Harmonischen ermitteln, indem die Betriebsfrequenz mit einer ganzen Zahl multipliziert wird. Beispielsweise kann das Verfahren ermitteln, dass eine Betriebsfrequenz von 16 Hz eine erste Harmonische von 16 Hz und eine zweite Harmonische von 32 Hz aufweist. Das Verfahren kann eine vorbestimmte Anzahl von Harmonischen für jede Betriebsfrequenz ermitteln.
Bei 306 überwacht das Verfahren die Motordrehzahl. Das Verfahren kann die Motordrehzahl basierend auf einer Kurbelwellenposition ermitteln, die durch einen Kurbelwellen-Positionssensor gemessen wird. Beispielsweise kann das Verfahren die Motordrehzahl basierend auf einer Zeitdauer ermitteln, die einer Anzahl von Zahndetektierungen entspricht.
Bei 308 wandelt das Verfahren die Motordrehzahl in eine Frequenz um. Wenn die Motordrehzahl beispielsweise in Umdrehungen pro Minute ermittelt wird, kann das Verfahren die Motordrehzahl durch 60 dividieren, um die Frequenz des Motors zu erhalten. Somit kann die Frequenz des Motors 16 Hz betragen, wenn die Motordrehzahl 960 RPM beträgt, und die Frequenz des Motors kann 32 Hz betragen, wenn die Motordrehzahl 1920 RPM beträgt.
Bei 310 ermittelt das Verfahren, ob die Frequenz des Motors innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (z.B. +/- 3 Hz) einer beliebigen der Harmonischen der Betriebsfrequenz des Spülventils liegt. Wenn die Frequenz des Motors innerhalb des vorbestimmten Bereichs einer beliebigen der Harmonischen liegt, fährt das Verfahren bei 312 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 304 fort.
Bei 312 ermittelt das Verfahren, ob ein Tastverhältnis des Spülventils kleiner als ein vorbestimmter Prozentanteil ist (z.B. 100 %). Der erste Prozentanteil kann vorbestimmt sein. Wenn das Tastverhältnis des Spülventils kleiner als der erste Prozentanteil ist, fährt das Verfahren bei 314 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 304 fort.
Bei 314 stellt das Verfahren die Betriebsfrequenz des Spülventils ein. Das Verfahren kann die Betriebsfrequenz des Spülventils einstellen, indem die Betriebsfrequenz um eine vorbestimmte Frequenz (z.B. um 3 Hz) erhöht oder verringert wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren die Betriebsfrequenz des Spülventils auf eine erste Frequenz einstellen. Das Verfahren kann die erste Frequenz auswählen, um sicherzustellen, dass die Frequenz des Motors außerhalb eines vorbestimmten Bereichs (z.B. +/- 3 Hz) der Betriebsfrequenz des Spülventils liegt, wenn die Betriebsfrequenz auf die erste Frequenz eingestellt wird.
Unter Bezugnahme auf 4 beginnt bei 402 ein zweites Verfahren zum Steuern einer Betriebsfrequenz eines Spülventils, um eine Kraftstoffverteilung auf Zylinder eines Motors zu verbessern. Bei 404 ermittelt das Verfahren Harmonische der Betriebsfrequenz des Spülventils. Das Verfahren kann die Harmonischen ermitteln, indem die Betriebsfrequenz mit einer ganzen Zahl multipliziert wird. Beispielsweise kann das Verfahren ermitteln, dass eine Betriebsfrequenz von 16 Hz eine erste Harmonische von 16 Hz und eine zweite Harmonische von 32 Hz aufweist. Das Verfahren kann eine vorbestimmte Anzahl von Harmonischen jeder Betriebsfrequenz ermitteln.
Bei 406 ermittelt das Verfahren Motordrehzahlen, die den Harmonischen der Betriebsfrequenz des Spülventils entsprechen. Das Verfahren kann die Motordrehzahlen in Undrehungen pro Minute ermitteln, indem die Harmonischen mit 60 multipliziert werden. Beispielsweise kann das Verfahren ermitteln, dass eine erste Harmonische von 16 Hz einer Motordrehzahl von 960 RPM entspricht. Gemäß einem anderen Beispiel kann das Verfahren ermitteln, dass eine zweite Harmonische von 32 Hz einer Motordrehzahl von 1920 RPM entspricht.
Bei 408 überwacht das Verfahren eine Motordrehzahl. Das Verfahren kann die Motordrehzahl basierend auf einer Kurbelwellenposition ermitteln, die durch einen Kurbelwellen-Positionssensor gemessen wird. Beispielsweise kann das Verfahren die Motordrehzahl basierend auf einer Zeitdauer ermitteln, die einer Anzahl von Zahndetektierungen entspricht.
Bei 410 ermittelt das Verfahren, ob die Motordrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (z.B. +/- 100 RPM) der Motordrehzahlen liegt, die den Harmonischen der Betriebsfrequenz entsprechen. Wenn die Motordrehzahl innerhalb des vorbestimmten Bereichs der Motordrehzahlen liegt, die den Harmonischen der Betriebsfrequenz entsprechen, fährt das Verfahren bei 412 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 404 fort.
Bei 412 ermittelt das Verfahren, ob ein Tastverhältnis des Spülventils kleiner als ein vorbestimmter Prozentanteil ist (z.B. 100 %). Der erste Prozentanteil kann vorbestimmt sein. Wenn das Tastverhältnis des Spülventils kleiner als der erste Prozentanteil ist, fährt das Verfahren bei 414 fort. Ansonsten fährt das Verfahren bei 404 fort.
Bei 414 stellt das Verfahren die Betriebsfrequenz des Spülventils ein. Das Verfahren kann die Betriebsfrequenz des Spülventils einstellen, indem die Betriebsfrequenz um eine vorbestimmte Frequenz (z.B. 3 Hz) erhöht oder verringert wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Verfahren die Betriebsfrequenz des Spülventils auf eine erste Frequenz einstellen. Das Verfahren kann die erste Frequenz auswählen, um sicherzustellen, dass die Frequenz des Motors außerhalb eines vorbestimmten Bereichs (z.B. +/- 3 Hz) der Betriebsfrequenz liegt, wenn die Betriebsfrequenz auf die erste Frequenz eingestellt wird.
Unter Bezugnahme auf 5 stellt eine Graphik die Beziehung zwischen der Motordrehzahl, dem Motorvakuum, einer Betriebsfrequenz eines Spülventils und der Verteilung von Spülkraftstoffdampf auf Zylinder eines Motors dar. Eine Fehlverteilung von Spülkraftstoffdampf auf die Zylinder des Motors, wenn das Spülventil bei einer Frequenz von 16 Hz arbeitet, ist bei 502 dargestellt. Eine Fehlverteilung von Spülkraftstoffdampf auf die Zylinder des Motors, wenn das Spülventil bei einer Frequenz von 12 Hz arbeitet, ist bei 504 dargstellt. Der Motor weist vier Zylinder auf, und das Spülventil arbeitet bei einem Tastverhältnis von 30 %.
Ein erster Satz von Zahlen 506 entlang der x-Achse repräsentiert das Motorvakuum in Kilopascal (kPa). Ein zweiter Satz von Zahlen 508 entlang der x-Achse repräsentiert die Motordrehzahl in RPM. Ein dritter Satz von Zahlen 510 entlang der y-Achse repräsentiert die Größen der Fehlverteilungen.
Ein System und ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung ermitteln die Fehlverteilungen 502, 504 in drei Schritten. Als Erstes berechnen das System und das Verfahren ein mittleres Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder über eine Zeitdauer. Als Zweites berechnen das System und das Verfahren eine Differenz zwischen einem mittleren Luft/Kraftstoff-Verhältnis jedes Zylinders über der Zeitdauer und dem mittleren Luft/Kraftstoff-Verhältnis aller Zylinder über der Zeitdauer. Als Drittes berechnen das System und das Verfahren eine Summe der Differenzen.
Ein Spülventil regelt die Strömung von Kraftstoffdampf aus einem Behälter in den Motor. Wenn das Spülventil bei einer Frequenz von 16 Hz arbeitet, sind die erste und die zweite Harmonische der Betriebsfrequenz des Spülventils 16 Hz bzw. 32 Hz. Zusätzlich sind die Motordrehzahlen, die der ersten und der zweiten Harmonischen entsprechen, 960 RPM bzw. 1920 RPM. Wenn das Spülventil bei einer Frequenz von 12 Hz arbeitet, sind die erste und die zweite Harmonische der Betriebsfrequenz des Spülventils 12 Hz bzw. 24 Hz. Zusätzlich sind die Motordrehzahlen, die der ersten und der zweiten Harmonischen entsprechen, 720 RPM bzw. 1440 RPM.
Die höchste Spitze in der Fehlverteilung 502 tritt bei 1920 RPM auf, der Motordrehzahl, die der zweiten Harmonischen entspricht, wenn das Spülventil bei 16 Hz arbeitet. Die höchste Spitze in der Fehlverteilung 504 tritt bei 1440 RPM auf, der Motordrehzahl, die der zweiten Harmonischen entspricht, wenn das Spülventil bei 12 Hz arbeitet. Unabhängig davon, ob die Betriebsfrequenz eines Spülventils 16 Hz oder 12 Hz beträgt, nimmt die Fehlverteilung von Spülkraftstoffdampf auf Zylinder eines Motors somit zu, wenn die Motordrehzahl einer Harmonischen der Betriebsfrequenz entspricht.

Claims

Verfahren, das umfasst, dass: eine Drehzahl eines Motors (102) basierend auf einer Position einer Kurbelwelle ermittelt wird; und eine Betriebsfrequenz eines Spülventils (174) selektiv basierend auf der Motordrehzahl auf eine erste Frequenz eingestellt wird, wenn eine der Motordrehzahl entsprechende Frequenz innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer Harmonischen der Betriebsfrequenz des Spülventils (174) liegt, wobei die erste Frequenz derart ausgewählt wird, dass die der Motordrehzahl entsprechende Frequenz außerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Harmonischen der ersten Frequenz liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: eine erste Drehzahl des Motors (102) ermittelt wird, die einer Harmonischen der Betriebsfrequenz des Spülventils (174) entspricht; und die Betriebsfrequenz des Spülventils (174) angepasst wird, wenn die Motordrehzahl gleich der ersten Drehzahl ist.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass die Betriebsfrequenz des Spülventils (174) angepasst wird, wenn die Motordrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der ersten Drehzahl liegt.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst, dass die Betriebsfrequenz des Spülventils (174) um einen vorbestimmten Betrag verringert wird, wenn die Motordrehzahl innerhalb des vorbestimmten Bereichs der ersten Drehzahl liegt.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst, dass die Betriebsfrequenz des Spülventils (174) bei einer vorbestimmten Frequenz gehalten wird, wenn die Motordrehzahl außerhalb des vorbestimmten Bereichs der ersten Drehzahl liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: die Motordrehzahl in eine der Motordrehzahl entsprechende Frequenz umgewandelt wird; und die Betriebsfrequenz des Spülventils (174) angepasst wird, wenn die der Motordrehzahl entsprechende Frequenz innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer Harmonischen der Betriebsfrequenz des Spülventils (174) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: Harmonische der Betriebsfrequenz des Spülventils (174) ermittelt werden; und die Betriebsfrequenz des Spülventils angepasst wird, wenn die der Motordrehzahl entsprechende Frequenz innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer der Harmonischen liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass die Betriebsfrequenz des Spülventils (174) ferner selektiv basierend auf einem Tastverhältnis des Spülventils (174) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst, dass die Betriebsfrequenz des Spülventils (174) selektiv basierend auf der Motordrehzahl eingestellt wird, wenn das Tastverhältnis des Spülventils (174) kleiner als ein vorbestimmter Prozentanteil ist.