DE102014206045A1

DE102014206045A1 - Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102014206045A1
Application number: DE102014206045.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas G. Leone; William Charles Ruona; Todd Anthony Rumpsa
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2014-10-09
Also published as: RU150875U1; US9316172B2; CN104100384B; CN104100384A; US20140303878A1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Aufrechterhalten der Stöchiometrie in einem Abgas während des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite bereitgestellt. In Ansprechen auf den Betrieb einer Kraftstoffeinspritzdüse bei der Schwellen-Impulsbreite und ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase wird die Luftströmung zum Einlasskrümmer vergrößert. Die Kraftmaschinenaktuatoren können eingestellt werden, um das Drehmoment während der vergrößerten Luftströmung aufrechtzuerhalten, während die Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite betrieben werden.

Description

Kraftmaschinen können mit Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen, die den Kraftstoff direkt in einen Verbrennungszylinder einspritzen (Direkteinspritzung), und/oder mit Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen, die den Kraftstoff in eine Einlassöffnung einspritzen (Kraftstoff-Kanaleinspritzung) konfiguriert sein. Die Kraftstoffeinspritzdüsen können über einen Bereich der Impulsbreiten arbeiten, wobei die Menge des in die Zylinder eingespritzten Kraftstoffs mit abnehmender Impulsbreite abnimmt. Ferner besitzen die Kraftstoffeinspritzdüsen eine Schwellen-Impulsbreite (z. B. eine untere Schwellen-Impulsbreite), bei der die Impulsbreite und die Menge des eingespritzten Kraftstoffs nicht weiter verringert werden können. Unter bestimmten Betriebsbedingungen, wenn die Kraftmaschinen-Luftströmung geringer und/oder der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffsystem höher ist, kann der Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases führen. Das fette Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase kann zu einem verringerten Wirkungsgrad der Abgasnachbehandlung und zu vergrößerten Abgasemissionen führen.
Eine Herangehensweise, um den Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite zu behandeln, ist z. B. durch Cullen u. a. in der US 6.273.060 gezeigt. Hier wird die Kraftmaschinen-Luftströmung gesteuert, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase auf der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, wenn die Betriebsgrenzen der Kraftstoffeinspritzdüsen erreicht sind. Diese Grenzen enthalten den Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen bei einer minimalen oder Schwellen-Impulsbreite. Wenn die Kraftstoffeinspritzdüsen nicht bei der Schwellen-Impulsbreite betrieben werden, kann die Kraftmaschinen-Luftströmung gesteuert werden, um ein Kraftmaschinen-Solldrehmoment bereitzustellen.
Die Erfinder haben jedoch hier potentielle Probleme bei derartigen Verfahren erkannt. Während z. B. das Einstellen der Luftströmung während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite, um die Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, die Abgasemissionen verringern kann, kann die Kraftmaschinen-Drehmomentausgabe nicht auf einem angeforderten Niveau aufrechterhalten werden. In einigen Beispielen kann das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung, um die Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, das Vergrößern der Luftströmung auf ein höheres Niveau als das, das durch eine Drehmomentanforderung benötigt wird, enthalten. Als solche kann die Kraftmaschinen-Drehmomentausgabe größer als die, die durch die Bedienungsperson des Fahrzeugs angefordert wird, sein.
In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zum Einstellen der Kraftmaschinen-Luftströmung und der Kraftmaschinenaktuatoren in Ansprechen auf den Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen behandelt werden. Spezifisch kann während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite die Kraftmaschinen-Luftströmung vergrößert werden, um das Abgasgemisch in der Nähe der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, während ein Kraftmaschinenaktuator eingestellt wird, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise können die Abgasemissionen verringert werden, während die angeforderte Kraftmaschinenleistung aufrechterhalten wird.
Als ein Beispiel kann ein Kraftmaschinen-Controller die Kraftmaschinen-Luftströmung während des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite vergrößern, um ein Abgasgemisch auf der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten. Spezifisch kann in Ansprechen auf den Betrieb einer Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases kleiner als ein stöchiometrisches Verhältnis ist, der Controller die Kraftmaschinen-Luftströmung erhöhen, so dass sie größer als die wird, die durch eine Bedienungsperson des Fahrzeugs angefordert wird, ohne das Kraftmaschinendrehmoment zu erhöhen, indem er einen Kraftmaschinenaktuator einstellt, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten. Das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung kann das Vergrößern einer Öffnung einer Einlassdrosselklappe enthalten, wobei der Betrag der Öffnung auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases basieren kann. In einem Beispiel kann der Controller einen Betrag einer Spätverstellung vergrößern, um die vergrößerte Kraftmaschinen-Luftströmung zu kompensieren und dadurch das Kraftmaschinendrehmoment auf einem angeforderten Niveau aufrechtzuerhalten. Zusätzliche oder alternative Einstellungen der Kraftmaschinenaktuatoren können ausgeführt werden, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, einschließlich der Einstellung der Drehstromgeneratorbelastung, einer variablen Ventilzeitsteuerung, eines variablen Ventilhubs und/oder einer Öffnung eines Ladedrucksteuerventils.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie ist nicht beabsichtigt, um Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
Die Figuren zeigen:
1 zeigt eine schematische graphische Darstellung eines Beispiel-Kraftmaschinensystems.
2 zeigt eine schematische graphische Darstellung eines Kraftstoffsystems einer Kraftmaschine.
3 zeigt ein Verfahren zum Einstellen der Kraftmaschinen-Luftströmung basierend auf dem Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen.
4 zeigt ein Verfahren zum Einstellen der Kraftmaschinenaktuatoren, um ein Kraftmaschinendrehmoment aufrechtzuerhalten, während die Kraftmaschinen-Luftströmung während des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite vergrößert wird.
5 zeigt ein graphisches Beispiel des Einstellens der Kraftmaschinenaktuatoren in Ansprechen auf eine Kraftstoffeinspritzdüsen-Impulsbreite und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase.
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Aufrechterhalten eines Abgasgemischs in der Nähe der Stöchiometrie während des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite. Ein Kraftmaschinensystem, wie z. B. das in 1 gezeigte Kraftmaschinensystem, kann ein Kraftstoffsystem, wie in 2 gezeigt ist, mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen zum Einspritzen des Kraftstoffs in einen oder mehrere Kraftmaschinenzylinder für die Verbrennung enthalten. Unter bestimmten Bedingungen kann das Betreiben der Kraftstoffeinspritzdüsen bei einer Schwellen- oder minimalen Impulsbreite zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis führen. Durch das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung während des Betriebs bei der Schwellen-Impulsbreite kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einem stöchiometrischen Niveau aufrechterhalten werden, wobei dadurch der Wirkungsgrad der Abgasnachbehandlung vergrößert wird und die Abgasemissionen verringert werden. Ein Verfahren zum Einstellen der Kraftmaschinen-Luftströmung basierend auf dem Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen und einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase ist in 3 dargestellt. Dieses Verfahren zum Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung kann das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung auf ein Niveau enthalten, das höher als das ist, das durch eine angeforderte Drehmomentanforderung benötigt wird. Folglich kann ein Kraftmaschinen-Controller zusätzliche Kraftmaschinenaktuatoren einstellen, um das Gesamtdrehmoment zu verringern und die Kraftmaschinen-Drehmomentausgabe auf dem angeforderten Niveau aufrechtzuerhalten. 4 zeigt ein Verfahren zum Einstellen der Kraftmaschinenaktuatoren, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, während die Kraftmaschinen-Luftströmung während des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite vergrößert wird. Beispielhafte Einstellungen der Kraftmaschinenaktuatoren sind in 5 dargestellt.
1 stellt eine Beispielausführungsform einer Verbrennungskammer oder eines Verbrennungszylinders einer Brennkraftmaschine 10 dar. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das den Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 130 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert werden. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (d. h. die Verbrennungskammer) 14 der Kraftmaschine 10 kann Verbrennungskammerwände 136 enthalten, wobei darin ein Kolben 138 positioniert ist. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad des Passagierfahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über eine Schwungscheibe an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen. Noch weiter kann die Kurbelwelle 140 verwendet werden, um einen Drehstromgenerator 184 anzutreiben.
Der Zylinder 14 kann Einlassluft über eine Folge von Einlassluftkanälen 142, 144 und 146 empfangen. Der Einlassluftkanal 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit weiteren Zylindern der Kraftmaschine 10 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Einlasskanäle eine Aufladungsvorrichtung, wie z. B. einen Turbolader oder einen Lader, enthalten. 1 zeigt, dass die Kraftmaschine 10 mit einem Turbolader konfiguriert ist, der einen Kompressor 174, der zwischen den Einlasskanälen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang dem Auslasskanal 148 angeordnet ist, enthält. Der Kompressor 174 kann über eine Welle 180 wenigstens teilweise durch die Abgasturbine 176 angetrieben sein, wobei die Aufladungsvorrichtung als ein Turbolader konfiguriert ist. In anderen Beispielen, wo die Kraftmaschine 10 z. B. mit einem Lader versehen ist, kann die Abgasturbine 176 optional weggelassen sein, wobei der Kompressor 174 durch eine mechanische Eingabe von einem Motor oder von der Kraftmaschine angetrieben sein kann. Eine Drosselklappe 162, die eine Drosselklappen-Platte 164 enthält, kann entlang einem Einlasskanal der Kraftmaschine vorgesehen sein, um die Durchflussmenge und/oder den Druck der Einlassluft, die den Kraftmaschinenzylindern bereitgestellt wird, zu variieren. Die Drosselklappe 162 kann z. B. stromabwärts des Kompressors 174 angeordnet sein, wie in 1 gezeigt ist, oder kann alternativ stromaufwärts des Kompressors 174 vorgesehen sein. Das Einstellen einer Position der Drosselklappen-Platte 164 kann die Öffnung der Drosselklappe 162 vergrößern oder verkleinern und dadurch den Luftmassendurchfluss oder die Durchflussmenge der in die Kraftmaschinenzylinder eintretenden Einlassluft ändern. Durch das Vergrößern der Öffnung der Drosselklappe 162 kann z. B. der Luftmassendurchfluss zunehmen. Umgekehrt kann durch das Verkleinern der Öffnung der Drosselklappe 162 der Luftmassendurchfluss abnehmen. Auf diese Weise kann das Einstellen der Drosselklappe 162 die in den Zylinder 14 für die Verbrennung eintretende Menge der Luft einstellen. Durch das Vergrößern des Luftmassendurchflusses kann z. B. die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine zunehmen. Weitere Einzelheiten des Einstellens der Drosselklappe, um den Luftmassendurchfluss während bestimmter Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zu vergrößern, sind im Folgenden in den 3–4 dargestellt.
Der Auslasskanal 148 kann die Abgase zusätzlich zu dem Zylinder 14 von den anderen Zylindern der Kraftmaschine 10 empfangen. Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 128 stromaufwärts einer Abgasreinigungsvorrichtung 178 an den Auslasskanal 148 gekoppelt ist. Der Sensor 128 kann irgendein geeigneter Sensor sein, um eine Angabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase bereitzustellen, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoffsensor), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO (wie dargestellt ist), ein HEGO (ein erwärmter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Der Controller 12 kann die Kraftmaschinenaktuatoren einstellen, um das Abgasgemisch am Sensor 128 in der Nähe der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten. Ein stöchiometrisches Abgasgemisch kann ein Abgasgemisch sein, das keinen unverbrannten Kraftstoff enthält. In einem Beispiel kann das Aufrechterhalten des Abgasgemischs in der Nähe der Stöchiometrie das Einstellen der Drosselklappe enthalten, um den Luftmassendurchfluss zu vergrößern und anschließend ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung zu vergrößern. Auf diese Weise kann der Controller ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechterhalten. Ein Beispielverfahren zum Aufrechterhalten der Stöchiometrie ist im Folgenden in den 3–4 dargestellt.
Ferner kann der Auslasskanal 48 ein Ladedrucksteuerventil 126 enthalten, um das Abgas weg von der Turbine 176 umzuleiten. Die Vergrößerung der Öffnung des Ladedrucksteuerventils 126 kann z. B. die Menge des Abgases, die durch die Turbine strömt, verringern. Als solche kann die Öffnung des Ladedrucksteuerventils 126 die Aufladung verringern und dadurch die Drehmomentausgabe der Kraftmaschine verringern. Der Auslasskanal 148 enthält ferner eine Abgasreinigungsvorrichtung 178. Die Abgasreinigungsvorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein.
Jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile enthalten. Es ist z. B. gezeigt, dass der Zylinder 14 wenigstens ein Einlass-Tellerventil 150 und wenigstens ein Auslass-Tellerventil 156 enthält, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders 14 befinden. In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 einschließlich des Zylinders 14 wenigstens zwei Einlass-Tellerventile und wenigstens zwei Auslass-Tellerventile enthalten, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders befinden. Das Einlassventil 150 kann durch den Controller 12 über einen Aktuator 152 gesteuert sein. Ähnlich kann das Auslassventil 156 durch den Controller 12 über einen Aktuator 154 gesteuert sein. Während einiger Bedingungen kann der Controller 12 die den Aktuatoren 152 und 154 bereitgestellten Signale variieren, um das Öffnen und das Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Position des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 kann durch jeweilige (nicht gezeigte) Ventilpositionssensoren bestimmt werden. Die Ventilaktuatoren können der elektrische Ventilbetätigungstyp oder der Nockenbetätigungstyp oder eine Kombination daraus sein. Die Zeitsteuerung der Einlass- und Auslassventile kann gleichzeitig gesteuert sein oder es kann irgendeine von einer Möglichkeit der variablen Einlassnocken-Zeitsteuerung, der variablen Auslassnocken-Zeitsteuerung, einer zweifach unabhängigen variablen Nockenzeitsteuerung ("dual independent variable cam timing") oder einer festen Nockenzeitsteuerung verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken enthalten und kann ein Nockenkurvenschaltsystem (CPS-System) und/oder ein System mit variabler Nockenzeitsteuerung (VCT-System) und/oder ein System mit variabler Ventilzeitsteuerung (VVT-System) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (VVL-System) verwenden, die durch den Controller 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Der Zylinder 14 kann z. B. alternativ ein über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über eine Nockenbetätigung, die das CPS und/oder das VCT enthält, gesteuertes Auslassventil enthalten. In anderen Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile durch ein gemeinsames Ventilaktuator- oder Ventilbetätigungssystem oder ein Ventilaktuator- oder Ventilbetätigungssystem mit variabler Zeitsteuerung gesteuert sein.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten der Verbrennung enthalten. Das Zündsystem 190 kann der Verbrennungskammer 14 in Ansprechen auf ein Zündvorverstellungssignal SA von dem Controller 12 unter ausgewählten Betriebsmodi über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann jedoch die Zündkerze 192 weggelassen sein, wie z. B. wo die Kraftmaschine 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch die Einspritzung des Kraftstoffs einleiten kann, wie es bei einigen Diesel-Kraftmaschinen der Fall sein kann.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen konfiguriert sein, um ihm Kraftstoff bereitzustellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 14 zwei Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 enthält. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 166 direkt an den Zylinder 14 gekoppelt ist, um den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite des Signals FPW-1, das über einen elektronischen Treiber 168 von dem Controller 12 empfangen wird, direkt in ihn einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 166 das bereit, was als Direkteinspritzung (die im Folgenden als "DI" bezeichnet wird) des Kraftstoffs in den Verbrennungszylinder 14 bekannt ist. Während 1 die Einspritzdüse 166 als eine Seiteneinspritzdüse zeigt, kann sie sich außerdem über dem Kolben, z. B. in der Nähe der Position der Zündkerze 192, befinden. Eine derartige Position kann, wenn die Kraftmaschine mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis arbeitet, aufgrund der geringeren Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe auf Alkoholbasis die Mischung und die Verbrennung verbessern. Alternativ kann sich die Einspritzdüse über und in der Nähe des Einlassventils befinden, um die Mischung zu verbessern.
Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 166 von dem Kraftstoffsystem 172 zugeführt werden. Eine Beispielausführungsform des Kraftstoffsystems 172 ist in 2 veranschaulicht. Das Kraftstoffsystem 172 enthält einen Kraftstofflagertank 202. Der Kraftstoff kann aus dem Kraftstofflagertank 202 über die Kraftstoffpumpe 204 durch das Kraftstoffzufuhrrohr 206 zum Kraftstoffverteiler 208 gepumpt werden. Der Kraftstoffverteiler 208 kann den Kraftstoff in Übereinstimmung mit der Impulsbreite des Signals FPW vom Controller 12 an eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen 166 verteilen, damit er in die Öffnungen des Zylinders (der Zylinder) 14 eingespritzt wird. Die Impulsbreite des Signals FPW kann einer Menge des durch die Kraftstoffeinspritzdüsen 166 eingespritzten Kraftstoffs entsprechen. Der Kraftstofftank 202 enthält einen Füllschlauch 210, um den Kraftstoff zu empfangen. Der Kraftstofffüllschlauch 210 kann konfiguriert sein, um sich weg vom Kraftstofftank 202 zum äußeren Rand der Karosserie des Fahrzeugs zu erstrecken, so dass er für eine Bedienungsperson des Fahrzeugs zugänglich ist, um den Kraftstofftank zu füllen. Der Kraftstofffüllschlauch 210 kann mit einem Kraftstoffdeckel 212 versehen sein, der während des Füllens des Kraftstofftanks entfernt sein kann. Der Kraftstoffdeckel 212 kann konfiguriert sein, um eine dampfdichte Dichtung zu erzeugen, wenn er mit dem Kraftstofffüllschlauch 210 verbunden ist, so dass das Entweichen von Kraftstoffdampf aus dem Kraftstofffüllschlauch und dem Kraftstofftank verhindert werden kann. Ein Kraftstoffdeckelsensor 214 kann in einer Seitenwand des Kraftstofffüllschlauchs 210 positioniert sein. Der Kraftstoffdeckelsensor 214 kann Signale an den Controller 12 senden, die angeben, dass der Kraftstoffdeckel 212 entfernt worden ist oder dass sich der Kraftstoffdeckel in einer Orientierung befindet, die den Kraftstofffüllschlauch 210 abdichtet.
In einigen Ausführungsformen kann das Kraftstoffsystem keinen abnehmbaren Kraftstoffdeckel enthalten, sondern kann stattdessen eine Einwegdichtung enthalten, die in dem Ende des Kraftstofffüllschlauchs angeordnet ist. In einer derartigen Konfiguration kann ein Sensor in dem Kraftstoffsystem enthalten sein, um zu detektieren, wann eine Kraftstoffabgabevorrichtung in die Dichtung eintritt, um flüssigen Kraftstoff in den Kraftstofftank abzugeben. Es sollte erkannt werden, dass andere geeignete Dichtungsvorrichtungen verwendet werden können, um den Kraftstofffüllschlauch abzudichten.
Der Pegel des flüssigen Kraftstoffs in dem Kraftstofftank 202 kann durch den Controller 12 unter Verwendung von Sensormessungen bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen kann z. B. eine (nicht gezeigte) Messvorrichtung für den Pegel des flüssigen Kraftstoffs, die auf der Oberfläche des flüssigen Kraftstoffs in dem Tank schwimmt, das Volumen des flüssigen Kraftstoffs in dem Tank bestimmen. Ferner kann der Sensor 216 in einigen Ausführungsformen den Kraftstofftankdruck (z. B. den Kraftstoffdruck) messen, wobei ein Pegel des flüssigen Kraftstoffs aus dieser Druckmessung abgeleitet werden kann. Es sollte erkannt werden, dass eine Angabe des Pegels des flüssigen Kraftstoffs dem Fahrer basierend auf einer Bestimmung über eine Messung und/oder eine Berechnung bereitgestellt werden kann. Der Controller 12 kann eine Anzeige des Kraftstoffpegels, die sich zwischen einem vollen Kraftstofftank und einem leeren Kraftstofftank erstrecken kann, basierend auf den empfangenen Messungen und/oder der Bestimmung erzeugen. Die Angabe kann der Bedienungsperson des Fahrzeugs über einen Kraftstoffpegelindikator angezeigt werden, der durch die Bedienungsperson des Fahrzeugs für die Zwecke des Füllens des Kraftstofftanks verwendet werden kann.
Das Kraftstoffsystem 172 enthält ferner einen Kraftstoffdampfkanister 220, der über ein Entlüftungsrohr 218 mit dem Kraftstofftank 202 verbunden ist. Um den Druck im Kraftstofftank 202 zu regeln, kann der Kraftstoffdampf von dem Kraftstofftank 202 durch das Entlüftungsrohr 218 zu dem Kraftstoffdampfkanister 220 strömen. Der Kraftstoffdampfkanister 220 kann den in den Kanister strömenden Kraftstoffdampf auffangen, während ermöglicht wird, dass die durch den Kanister gefilterte Luft über einen (nicht gezeigten) Entlüftungskanal zur Atmosphäre entlüftet wird. In einigen Ausführungsformen kann der Kraftstoffdampfkanister den Kraftstoffdampf mit Aktivkohle filtern. Der Kraftstoffdampf kann an der Aktivkohle anhaften, bis der Kraftstoffdampf entleert wird.
Die Sättigung des Kraftstoffdampfkanisters kann in Ansprechen auf verschiedene Betriebsbedingungen und Ereignisse auftreten. In einem Beispiel kann das Füllen des Kraftstofftanks den Kraftstoffdampf, der in dem Kraftstofftank gespeichert ist, in den Kanister zwingen, was eine Sättigung des Kanisters verursacht. Als ein weiteres Beispiel können die während des Fahrzeugbetriebs erzeugte Wärme und/oder der während des Fahrzeugbetriebs erzeugte Druck verursachen, dass flüssiger Kraftstoff verdampft, was Kraftstoffdampf erzeugt, der in den Kanister übertragen werden kann, was eine Sättigung verursacht.
Um eine Übersättigung des Kraftstoffdampfkanisters und ein Ablassen des Kraftstoffdampfs zur Atmosphäre zu vermeiden, kann der Kraftstoffdampf durch die Steuerung eines Entleerungsventils 222 aus dem Kraftstoffdampfkanister 220 entleert werden. Der Kraftstoffdampf kann unter Verwendung des Kraftmaschinen-Unterdrucks, der während des Kraftmaschinenbetriebs erzeugt wird, aus dem Kraftstoffdampfkanister entleert werden. In einem Beispiel kann der Kraftmaschinen-Unterdruck durch das Betätigen der Drosselklappe 164 erzeugt werden, wobei sich der Kraftstoffdampf bei der Betätigung des Entleerungsventils 222 aus dem Kraftstoffdampfkanister 220 in den Einlasskrümmer bewegen und in den Zylinder (die Zylinder) 14 für die Verbrennung eintreten kann. Durch das Einleiten des Kraftstoffdampfs in den Zylinder und nicht in die Atmosphäre kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden. Unter einigen Bedingungen kann jedoch die Entleerung des Kraftstoffdampfs die Menge des in die Zylinder 14 für die Verbrennung eintretenden Kraftstoffs vergrößern und dadurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis (z. B. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung) verringern. Dies kann zu einer Abnahme der Kraftstoffeinspritzdüsen-Impulsbreite und anschließend der Menge des in die Zylinder 14 eingespritzten Kraftstoffs führen. Wenn die Kraftstoffeinspritzdüsen-Impulsbreite auf eine minimale oder Schwellen-Impulsbreite abnimmt, so dass die Impulsbreite nicht länger verringert werden kann, kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases während der Entleerung des Kraftstoffdampfs fett werden. Im Ergebnis kann der Wirkungsgrad der Abgasnachbehandlung abnehmen und können die Abgasemissionen zunehmen. Die Entleerung des Kraftstoffdampfs kann zum Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen 166 bei der Schwellen-Impulsbreite führen, insbesondere unter den Bedingungen eines geringen Luftmassendurchflusses. Die Verfahren zum Betreiben der Kraftmaschine und zum Vergrößern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unter der Bedingung dieser Schwellen-Impulsbreite sind in 3 dargestellt.
Es sollte erkannt werden, dass andere Konfigurationen der Entlüftung und der Entleerung des Kraftstoffdampfs in dem oben erörterten Kraftstoffsystem implementiert sein können. Es können z. B. zusätzliche Entlüftungsrohre und/oder Kanister verwendet werden, um den Kraftstoffdampf zu filtern und aufzunehmen. Als ein weiteres Beispiel kann ein Kraftstoffdampf-Entleerungssystem mehrere Entleerungsventile enthalten.
In 1 kann die Kraftmaschine 10 in einigen Ausführungsformen eine alternative oder eine zusätzliche Kraftstoffeinspritzdüse aufweisen, die im Einlasskanal positioniert ist, wie z. B. die Kraftstoffeinspritzdüse 170. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 170 anstatt in dem Zylinder 14 in einer Konfiguration, die das bereitstellt, was als Kanaleinspritzung des Kraftstoffs (die im Folgenden als "PFI" bezeichnet wird) in die Einlassöffnung stromaufwärts des Zylinders 14 bekannt ist, im Einlasskanal 146 angeordnet ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 170 kann den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW-2, das über einen elektronischen Treiber 171 von dem Controller 12 empfangen wird, einspritzen. Der Kraftstoff kann durch ein Kraftstoffsystem 172 der Kraftstoffeinspritzdüse 170 zugeführt werden. In einem Beispiel kann die Kraftmaschine 10 sowohl die DI als auch die PFI verwenden. In einem weiteren Beispiel kann die Kraftmaschine 10 nur eine der DI und PFI verwenden.
Wie oben beschrieben worden ist, zeigt 1 nur einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine. Als solcher kann jeder Zylinder ähnlich seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzdüse(n), einer Zündkerze usw. enthalten.
Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingabe-/Ausgabe-Ports 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 110 gezeigt ist, Schreib-Lese-Speicher 112, Haltespeicher 114 und einen Datenbus enthält. Der Controller 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von einem Luftmassendurchflusssensor 122; der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 116, der an eine Kühlhülse 118 gekoppelt ist; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappenpositionssensor; eines Kraftstoffdrucks von einem Sensor 216; und eines Krümmer-Absolutdrucksignals MAP von einem Sensor 124. Das Kraftmaschinen- Drehzahlsignal, RPM, kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe des Unterdrucks oder des Drucks in dem Einlasskrümmer bereitzustellen.
Außerdem kann der Controller 12 mit verschiedenen Aktuatoren kommunizieren, die Kraftmaschinenaktuatoren, wie z. B. Kraftstoffeinspritzdüsen, eine elektronisch gesteuerte Einlassluft-Drosselklappenplatte, Zündkerzen, Nockenwellen usw., enthalten können. Die verschiedenen Kraftmaschinenaktuatoren können gesteuert werden, um eine Drehmomentanforderung bereitzustellen oder aufrechtzuerhalten, wie sie durch die Bedienungsperson 130 des Fahrzeugs spezifiziert wird. Diese Aktuatoren können bestimmte Steuerparameter der Kraftmaschine einstellen, die enthalten: die variable Nockenzeitsteuerung (VCT), das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die Drehstromgeneratorbelastung, die Funkenzeitsteuerung, die Drosselklappenposition, die variable Ventilzeitsteuerung (VVT), die variable Hubzeitsteuerung (VLT), die Position des Ladedrucksteuerventils usw.
Der Festwertspeicher 110 des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen repräsentieren, die durch den Prozessor 106 ausführbar sind, um sowohl die im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch andere Varianten, die erwartet werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, auszuführen. Eine Beispielroutine, die durch den Controller ausgeführt werden kann, ist in 2 beschrieben.
Das System nach den 1–2 stellt ein Kraftmaschinensystem bereit, das einen Einlasskrümmer, einen Kraftmaschinenzylinder und eine Einlassdrosselklappe, die stromaufwärts des Einlasskrümmers positioniert ist, enthält. Das Kraftmaschinensystem enthält ferner ein Kraftstoffsystem, das eine Kraftstoffeinspritzdüse zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Kraftmaschinenzylinder aufweist. Schließlich enthält das Kraftmaschinensystem einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen zum Einstellen einer Position der Einlassdrosselklappe, um in Ansprechen auf den Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse bei der Schwellen-Kraftstoffimpulsbreite eine Kraftmaschinen-Luftströmung zu vergrößern, während das Kraftmaschinendrehmoment aufrechterhalten wird. In einem Beispiel enthält das Aufrechterhalten des Kraftmaschinendrehmoments eines oder mehrere der Folgenden: das Verzögern der Funkenzündungs-Zeitsteuerung, das Einstellen der variablen Ventilzeitsteuerung und/oder des variablen Ventilhubs, das Einstellen der variablen Nockenwellen-Zeitsteuerung, das Vergrößern einer auf die Kraftmaschine ausgeübten Drehstromgeneratorlast und das Einstellen einer Position eines Ladedrucksteuerventils oder eines anderen Ventils in der Abgasanlage. Das Einstellen der Position der Einlassdrosselklappe, um die Kraftmaschinen-Luftströmung zu vergrößern, kann das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung von einem ersten Pegel basierend auf der Drehmomentanforderung auf einen zweiten, höheren Pegel, um das Abgasgemisch in der Nähe der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, enthalten.
Wie unter Bezugnahme auf die 3–5 ausgearbeitet wird, kann der Controller einen oder mehrere Kraftmaschinenaktuatoren einstellen, um ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten, während außerdem das Kraftmaschinendrehmoment aufrechterhalten wird. Diese Einstellungen der Kraftmaschinenaktuatoren können erforderlich sein, wenn die Kraftstoffeinspritzdüsen bei einer Schwellen-Impulsbreite arbeiten. Der Controller kann ein Kraftstoffimpuls-Breitensignal (FPW) an die Kraftstoffeinspritzdüsen senden. Die Impulsbreite kann einer Menge des in die Kraftmaschinenzylinder für die Verbrennung eingespritzten Kraftstoffs entsprechen. Die Schwellen-Impulsbreite kann eine minimale Impulsbreite sein, so dass die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite nicht weiter verringert werden kann. Falls die Kraftstoffeinspritzdüsen als solche bei der Schwellen-Impulsbreite arbeiten, kann die Menge des in die Zylinder für die Verbrennung eingespritzten Kraftstoffs nicht weiter verringert werden.
Verschiedene Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können zu einem Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite führen. Wie eine Kraftmaschinen-Drehmomentanforderung abnimmt, sind weniger Kraftstoff und weniger Kraftmaschinen-Luftströmung für die Verbrennung erforderlich. Wie die Kraftmaschinen-Luftströmung oder der Luftmassendurchfluss abnimmt, kann die Menge des eingespritzten Kraftstoffs außerdem abnehmen, um ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten. Folglich kann der Controller die Impulsbreite des an die Kraftstoffeinspritzdüsen gesendeten Signals verringern, so dass weniger Kraftstoff in die Kraftmaschinenzylinder eingespritzt wird. Schließlich kann das FPW-Signal die Schwellen-Impulsbreite erreichen.
Unter bestimmten Bedingungen kann der Betrieb bei der Schwellen-Impulsbreite zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis führen. In einem Beispiel kann ein hoher Kraftstoffdruck dazu führen, dass bei einer festgelegten Impulsbreite mehr Kraftstoff eingespritzt wird. Nach einem Abkühlen und einem Neustart kann der Kraftstoffdruck z. B. im Ergebnis des Temperaturanstiegs und der Wärmeausdehnung des Kraftstoffs in dem Verteiler hoch sein. Wenn der Kraftstoffdruck größer als ein Schwellendruck ist, kann eine größere Menge des Kraftstoffs bei der Schwellen-Impulsbreite als dann eingespritzt werden, wenn der Kraftstoffdruck kleiner als der Schwellendruck ist. Das Einspritzen einer größeren Menge des Kraftstoffs auf diese Weise kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung verringern und zu einem nichtstöchiometrischen Abgasgemisch (z. B. etwas unverbranntem Kraftstoff im Abgas) führen. Unter den Bedingungen eines hohen Kraftstoffdrucks kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis weiter abnehmen, wenn die Kraftmaschinen-Luftströmung niedrig ist (z. B. während einer geringen Drehmomentanforderung).
In einem weiteren Beispiel kann nach dem Entleeren des Kraftstoffdampfs aus dem Kraftstoffdampfkanister die Menge des Kraftstoffs in den Kraftmaschinenzylindern zunehmen und dadurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis verringern. Falls die Kraftstoffeinspritzdüsen während der Entleerung des Kraftstoffdampfs bei der Schwellen-Impulsbreite arbeiten, kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung fett sein. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann weiter abnehmen, wenn der Kraftstoffdampf während der Bedingungen einer geringen Kraftmaschinen-Luftströmung entleert wird. Das Verbrennen eines fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann den Wirkungsgrad der Abgasnachbehandlung verringern und die Abgasemissionen vergrößern. Folglich kann der Controller die Kraftmaschinen-Luftströmung einstellen, um die Anreicherung während der obigen Bedingungen zu verringern.
Während des normalen Kraftmaschinenbetriebs kann die Kraftmaschinen-Luftströmung in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung gesteuert werden. Die Drehmomentanforderung kann auf einer Pedalposition basieren, wie sie durch die Bedienungsperson des Fahrzeugs angefordert wird. Wie die Pedalposition und anschließend die Drehmomentanforderung zunehmen, kann folglich die Kraftmaschinen-Luftströmung zunehmen, um das angeforderte Drehmoment zuzuführen. Wie oben erörtert worden ist, kann das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung das Vergrößern der Öffnung der Drosselklappe enthalten. Die Drosselklappe als solche kann gesteuert werden, um die erforderliche Luftströmung für eine angeforderte Drehmomentanforderung zuzuführen.
Während des Betriebs bei der Schwellen-Impulsbreite kann der Controller die Luftströmung anstatt in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung in Ansprechen auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase steuern. In einem Beispiel kann der Controller während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite spezifisch die Kraftmaschinen-Luftströmung oder den Luftmassendurchfluss erhöhen, um ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase aufrechtzuerhalten (z. B. die Stöchiometrie aufrechtzuerhalten). In Ansprechen auf das Betreiben der Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite, wenn ein Kraftstoffdruck größer als ein Schwellendruck ist und/oder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase kleiner als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, kann der Controller z. B. die Kraftmaschinen-Luftströmung vergrößern. In einem Beispiel kann das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung das Vergrößern der Öffnung einer Drosselklappe enthalten, um den Luftmassendurchfluss zum Einlasskrümmer zu vergrößern. Der Controller kann die Kraftmaschinen-Luftströmung basierend auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases vergrößern. Der Controller kann z. B. die Drosselklappe einstellen, um eine Menge der Luft für die Verbrennung zuzuführen, die zu einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase, die die Zylinder nach der Verbrennung verlassen, führen kann.
Das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung, um die Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, kann zu einem Vergrößern der Luftströmung auf ein Niveau führen, das größer als das ist, das für eine aktuelle Drehmomentanforderung erforderlich ist. Folglich kann die resultierende Kraftmaschinen-Drehmomentausgabe größer als die sein, die durch die Bedienungsperson des Fahrzeugs angefordert wird. Um das vergrößerte Drehmoment aufgrund der vergrößerten Luftströmung zu kompensieren, kann der Controller zusätzliche Kraftmaschinenaktuatoren einstellen, um das Drehmoment zu verringern. Während der Vergrößerung der Kraftmaschinen-Luftströmung kann der Controller, während die Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite betrieben werden, z. B. die Kraftmaschinenaktuatoren gleichzeitig einstellen, um die Drehmomentausgabe auf einem angeforderten Niveau aufrechtzuerhalten. Die Einstellungen der Kraftmaschinenaktuatoren, um eine Drehmoment-Sollausgabe aufrechtzuerhalten, können das Einstellen der Funkenzeitsteuerung und/oder das Einstellen der Drehstromgeneratorbelastung enthalten. Die Einstellungen der Kraftmaschinenaktuatoren können ferner das Einstellen der Pumparbeit der Kraftmaschine durch das Einstellen der VVT, der VCT, des VVL, eines Ladedrucksteuerventils und/oder einer Auslassdrosselklappe enthalten. Durch das Verzögern der Funkenzeitsteuerung in Bezug auf das MBT kann das Drehmoment z. B, verringert werden, um die Zunahme der Luftströmung während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite zu kompensieren. In einem weiteren Beispiel kann das Verzögern oder Vorstellen der VCT, der VVT und/oder des VVL die Pumparbeit der Kraftmaschine vergrößern und dadurch das Drehmoment verringern. In einigen Ausführungsformen kann das Vergrößern der Pumparbeit der Kraftmaschine durch das Einstellen eines Ladedrucksteuerventils oder einer Auslassdrosselklappe die Leistungsausgabe bei der größeren Öffnung der Einlassdrosselklappe verringern und dadurch das Aufrechterhalten der Drehmomentanforderung unterstützen. Noch weiter kann das Vergrößern der Drehstromgeneratorbelastung eine Drehmomentkompensation bereitstellen. Fahrzeuge mit elektrischen Arbeitsmaschinen (z. B. Hybridfahrzeuge) können imstande sein, die Drehstromgeneratorbelastung in einem größeren Grad vergrößern, da sie einen größeren Betriebsbereich aufweisen können.
In einer Ausführungsform kann nur einer der obigen Betriebsaktuatoren der Kraftmaschine zur gleichen Zeit eingestellt werden, um die Zunahme der Luftströmung auszugleichen und das Drehmoment aufrechtzuerhalten. Der Controller kann z. B. die Spätverstellung vergrößern, um das Drehmoment während der zunehmenden Kraftmaschinen-Luftströmung aufrechtzuerhalten. In einer weiteren Ausführungsform kann eine Kombination der obigen Parameter eingestellt werden, um das angeforderte Drehmoment aufrechtzuerhalten. Der Controller kann z. B. die Funkenzeitsteuerung verringern, während außerdem die Drehstromgeneratorlast vergrößert wird, um die vergrößerte Luftströmung zu kompensieren. Als solche kann weniger Spätverstellung erforderlich sein, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, wenn außerdem ein weiterer Aktuator eingestellt wird, wie z. B. die Drehstromgeneratorbelastung. Die Wahl der Einstellung der Kraftmaschinenaktuatoren, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, kann auf der Wirkung der Einstellung auf die Verbrennungsstabilität basieren. Die Verzögerung des Funkens kann z. B. die Verbrennungsstabilität in einem größeren Grad als die Vergrößerung der Drehstromgeneratorbelastung verringern. Folglich kann die Drehstromgeneratorbelastung zuerst oder in Kombination mit dem Einstellen der Funkenzeitsteuerung eingestellt werden, um die Verbrennungsstabilität zu vergrößern, während die Drehmomentausgabe aufrechterhalten wird. Weitere Einzelheiten der Einstellungen der Kraftmaschinenaktuatoren, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 4–5 dargestellt.
Auf diese Weise kann während des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite die Kraftmaschinen-Luftströmung vergrößert werden, um ein Abgasgemisch in der Nähe der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, während außerdem ein Kraftmaschinenaktuator eingestellt wird, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten. In einem Beispiel kann die Schwellen-Impulsbreite eine minimale Impulsbreite sein. Das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung kann das Vergrößern einer Öffnung einer Einlassdrosselklappe enthalten. In einem Beispiel kann ein Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgasgemischs basieren. Ferner kann das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung in Ansprechen auf einen Kraftstoffdruck, der größer als ein Schwellendruck ist, und/oder ein fettes Abgasgemisch während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüse bei der Schwellen-Impulsbreite erfolgen. In einem Beispiel basiert der Schwellendruck auf einem Kraftstoffdruck, der eine Menge des in einen Kraftmaschinenzylinder eingespritzten Kraftstoffs auf ein Niveau erhöht, das zu einem fetten Abgasgemisch führt. Das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, kann das Einstellen einer Funkenzeitsteuerung und/oder einer variablen Ventilzeitsteuerung und/oder einer variablen Nockenzeitsteuerung und/oder eines variablen Ventilhubs und/oder einer Öffnung eines Ladedrucksteuerventils und/oder einer Drehstromgeneratorbelastung enthalten. Nach dem Betreiben der Kraftstoffeinspritzdüse bei der Schwellen-Impulsbreite kann die Kraftmaschinen-Luftströmung in Ansprechen auf den Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Impulsbreite, die größer als die Schwellen-Impulsbreite ist, auf ein angefordertes Niveau zurückgeführt werden. Weitere Einzelheiten über die Einstellungen der Luftströmung und der Kraftmaschinenaktuatoren basierend auf dem Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 3–5 dargestellt.
3 zeigt ein Verfahren 300 zum Einstellen der Kraftmaschinen-Luftströmung basierend auf dem Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen. Das Verfahren beginnt bei 302 durch das Schätzen und/oder Messen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können die Kraftmaschinendrehzahl und -last, die Drehmomentanforderung, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase, den Kraftstoffdruck, die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite, die Kraftmaschinen-Luftströmung (z. B. den Luftmassendurchfluss), die Funkenzeitsteuerung, die VVT, die VCT, den VVL, die Position des Ladedrucksteuerventils, die Drosselklappenposition, eine Drehstromgeneratorbelastung usw. enthalten. Bei 304 enthält das Verfahren das Bestimmen, ob das Kraftstoffimpulsbreitensignal, FPW-Signal, die Schwellen-Impulsbreite (Schwellen-PW) besitzt. Eine Länge des Impulsbreitensignals kann einer Menge des in die Kraftmaschinenzylinder für die Verbrennung eingespritzten Kraftstoffs entsprechen, wobei die Menge des eingespritzten Kraftstoffs mit abnehmender Impulsbreite abnimmt. Wie oben erörtert worden ist, kann die Schwellen-Impulsbreite das kleinste Impulsbreitensignal sein, das an die Kraftstoffeinspritzdüsen gesendet wird. Wenn sich der Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen als solcher auf der Schwellen-Impulsbreite befindet, kann die Menge des eingespritzten Kraftstoffs nicht weiter verringert werden. Falls sich die FPW nicht auf der Schwellen-Impulsbreite befindet (z. B. größer als die Schwellen-Impulsbreite ist), geht das Verfahren zu 310 weiter, wo der Controller die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine aufrechterhält und die Bedingungen des Kraftstoffsystems weiter überwacht. Falls sich das FPW jedoch auf der Schwellen-Impulsbreite befindet, geht das Verfahren zu 306 weiter.
Bei 306 enthält das Verfahren das Bestimmen, ob sich der Kraftstoffdruck auf einem Schwellendruck befindet oder größer als ein Schwellendruck ist. Der Schwellendruck kann auf einer Standard-Kraftstoffeinspritzmenge bei der Schwellen-Impulsbreite basieren. Bei der Schwellen-Impulsbreite kann z. B. eine erste Kraftstoffmenge in einen Kraftmaschinenzylinder eingespritzt werden. Wie der Kraftstoffdruck zunimmt, kann die erste Kraftstoffmenge zunehmen. Der Schwellendruck kann als der Druck definiert sein, bei dem die erste Kraftstoffmenge um eine Schwellenmenge zunimmt. Die Schwellenmenge kann eine Kraftstoffmenge sein, die zu einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnis führt. Folglich kann der Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite auf dem oder über dem Schwellen-Kraftstoffdruck zum Verbrennen eines fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses führen, wobei dadurch die Abgasemissionen der Kraftmaschine vergrößert werden. Falls bei 306 der Kraftstoffdruck auf dem Schwellendruck liegt oder größer als der Schwellendruck ist, geht das Verfahren zu 312 weiter. Bei 312 kann der Controller die Kraftmaschinen-Luftströmung erhöhen, um die Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, während die Kraftmaschinenaktuatoren eingestellt werden, um die Drehmomentausgabe aufrechtzuerhalten. In einem Beispiel kann dies das Vergrößern der Öffnung der Einlassdrosselklappe enthalten, während die Funkenzeitsteuerung verzögert wird, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, wobei dadurch die vergrößerte Luftströmung kompensiert wird. Ein Verfahren zum Einstellen der Luftströmung und zum Aufrechterhalten des Drehmoments auf diese Weise ist in 4 dargestellt.
Falls bei 306 der Kraftstoffdruck nicht größer als der Schwellendruck ist, geht das Verfahren zu 308 weiter, um zu bestimmen, ob ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases (z. B. des Abgasgemischs) kleiner als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist (das Luft-Kraftstoff-Verhältnis z. B. fett ist). Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases kann mit einem Abgassensor bestimmt werden, der an einen Auslasskanal gekoppelt ist. Falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase fett ist, geht das Verfahren zu 312 weiter, um die Kraftmaschinen-Luftströmung zu vergrößern, um die Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, während die Kraftmaschinenaktuatoren eingestellt werden, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten (was in 4 weiter beschrieben ist). Falls jedoch das Abgasgemisch stöchiometrisch ist, geht das Verfahren zu 310 weiter, um die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine aufrechtzuerhalten. Der Controller kann weiterhin die Kraftstoffbedingungen des Kraftstoffsystems überwachen. Auf diese Weise kann der Controller, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase abnimmt und/oder der Kraftstoffdruck zunimmt, während die Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite betrieben werden, dann die Luftströmung und die Kraftmaschinenaktuatoren einstellen, wie im Folgenden weiter erörtert wird.
4 zeigt ein Verfahren 400 zum Einstellen der Kraftmaschinenaktuatoren, um das Kraftmaschinendrehmoment aufrechtzuerhalten, während die Kraftmaschinen-Luftströmung vergrößert wird, während des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite. Fortfahrend vom Verfahren 300 beginnt das Verfahren 400 bei 402 durch das Bestimmen eines Luftmassendurchflusses oder einer Kraftmaschinen-Luftströmung, die erforderlich sind, um die Stöchiometrie aufrechtzuerhalten. Ein Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung kann z. B. auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgasgemischs basieren. Wie das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase weiter unter das stöchiometrische Verhältnis abnimmt, kann folglich die Luftmassendurchflussrate oder der Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung zunehmen. Auf diese Weise kann die Kraftmaschinen-Luftströmung um einen Betrag zunehmen, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase auf der Stöchiometrie aufrechterhält. Nach 402 geht das Verfahren dann zu 404 weiter, um die Einlassdrosselklappe einzustellen, um den bestimmten Luftmassendurchfluss oder die bestimmte Menge der Kraftmaschinen-Luftströmung zuzuführen. Das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung kann das Vergrößern der Öffnung der Einlassdrosselklappe enthalten. Für einen größeren bestimmten Luftmassendurchfluss kann die Drosselklappe z. B. um einen größeren Betrag geöffnet werden.
Bei 406 stellt der Controller einen oder mehrere Kraftmaschinenaktuatoren ein, um während der Zunahme des Luftmassendurchflusses das Drehmoment aufrechtzuerhalten. Die Verfahren bei 404 und 406 können gleichzeitig stattfinden. Durch das Einstellen der Kraftmaschinenaktuatoren, während die Kraftmaschinen-Luftströmung vergrößert wird, kann ein Gesamtdrehmoment verringert werden, so dass eine tatsächliche Drehmomentanforderung während Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite aufrechterhalten werden kann. Das Einstellen der Kraftmaschinenaktuatoren, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, kann das Einstellen der Spätverstellung bei 408 enthalten. In einem Beispiel kann das Vergrößern der Spätverstellung (d. h. das Verzögern der Funken weiter weg vom MBT) das Drehmoment verringern und das Aufrechterhalten der angeforderten Drehmomentanforderung unterstützen. Das Einstellen der Aktuatoren kann außerdem das Einstellen der Drehstromgeneratorbelastung bei 410 enthalten. Das Vergrößern der Drehstromgeneratorlast, die auf die Kraftmaschine ausgeübt wird, kann z. B. das Drehmoment verringern und die vergrößerte Kraftmaschinen-Luftströmung kompensieren. Eine auf die Kraftmaschine ausgeübte Drehstromgeneratorlast kann durch das Einstellen eines Drehstromgeneratorspulenstroms vergrößert werden. Alternativ kann bei 412 das Einstellen der Aktuatoren das Einstellen der VCT, der VVT und/oder des VVL enthalten. In einigen Ausführungsformen kann das Verzögern der VCT z. B. das Drehmoment verringern und die Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung kompensieren. In einem noch weiteren Beispiel kann das Einstellen der Aktuatoren das Einstellen des Ladedrucksteuerventils oder einer weiteren Auslassdrosselklappe bei 414 enthalten. Spezifisch kann das Vergrößern der Öffnung des Ladedrucksteuerventils die Abgasströmung um die Turbine umleiten und dadurch das Drehmoment verringern. Folglich kann, wie die Öffnung der Einlassdrosselklappe zunimmt, um die Kraftmaschinen-Luftströmung zu vergrößern, die Öffnung des Ladedrucksteuerventils außerdem zunehmen, um das Aufrechterhalten des Drehmoments zu unterstützen. Alternativ kann das teilweise Schließen eines weiteren Auslassdrosselklappenventils den Abgasgegendruck vergrößern und folglich die Pumparbeit der Kraftmaschine vergrößern und die Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung kompensieren.
In einigen Ausführungsformen kann eine Kombination der obigen Parameter eingestellt werden, um die Zunahme der Luftströmung auszugleichen und das Drehmoment aufrechtzuerhalten. In anderen Ausführungsformen kann für diese Einstellungsparameter basierend auf ihrer Wirkung auf die Verbrennungsstabilität und/oder den Kraftstoffwirkungsgrad eine Prioritätshierarchie verwendet werden. Die Vergrößerung der Drehstromgeneratorlast kann z. B. die Verbrennungsinstabilität nicht in dem gleichen Grad vergrößern oder den Kraftstoffwirkungsgrad nicht in dem gleichen Grad verringern wie es die VCT- oder Funkeneinstellungen könnten. Folglich kann die Prioritätshierarchie bei 406 zuerst das Einstellen einer Drehstromgeneratorbelastung und dann (falls eine weitere Verringerung des Drehmoments erforderlich ist) das Weitergehen, um die Funkenzeitsteuerung und/oder die VCT einzustellen, enthalten. In einigen Ausführungsformen kann ein Auslöser gesetzt werden, um zum nächsten Parameter in der Hierarchie weiterzugehen. Die Drehstromgeneratorbelastung kann z. B. anfangs verwendet werden, um das Drehmoment zu verringern, wobei, sobald eine maximale Drehstromgeneratorlast auf die Kraftmaschine ausgeübt worden ist, der Auslöser so gesetzt werden kann, dass der restlichen Verringerung des Drehmoments unter Verwendung der Einstellungen der Funkenzeitsteuerung, der VCT oder anderer Zeitsteuerungssysteme entsprochen wird. Die Reihenfolge der Priorität kann außerdem in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine und anderer Betriebsvorgänge des Fahrzeugs geändert werden, wie z. B. einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Betriebsmodus des Fahrzeugs, einem Ladezustand der Batterie usw. Beispielhafte Aktuatoreinstellungen, die während der Vergrößerung der Luftströmung aufgrund des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite ausgeführt werden, werden hier unter Bezugnahme auf 5 ausgearbeitet.
Nach dem Ausführen aller Einstellungen der Kraftmaschinenaktuatoren bei 406 geht das Verfahren zu 416 weiter, um zu bestimmen, ob die FPW größer als die Schwellen-Impulsbreite (Schwellen-PW) ist. Falls die FPW nicht größer als die Schwellen-Impulsbreite ist (z. B. die FPW auf der Schwellen-Impulsbreite verbleibt), geht das Verfahren zu 418 weiter, um die vergrößerte Kraftmaschinen-Luftströmung und die Einstellungen der Kraftmaschinenaktuatoren aufrechtzuerhalten. In einigen Ausführungsformen können die Einstellungen der Kraftmaschinen-Luftströmung (z. B. der Drosselklappe) und der Kraftmaschinenaktuatoren, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases kontinuierlich eingestellt werden. Während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüse bei der Schwellen-Impulsbreite kann sich z. B. die Drosselklappenöffnung außerdem ändern, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, falls das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases über das oder unter das stöchiometrische Verhältnis zunimmt oder abnimmt. Die Einstellungen der Kraftmaschinenaktuatoren können dann geändert werden, um das Drehmoment auf dem neuen Niveau der Kraftmaschinen-Luftströmung aufrechtzuerhalten.
Falls in 416 die FPW größer als die Schwellen-Impulsbreite ist (z. B. die Kraftstoffeinspritzdüsen nicht länger bei der Schwellen-Impulsbreite betrieben werden), geht das Verfahren zu 420 weiter, um die Kraftmaschinen-Luftströmung basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine einschließlich der Drehmomentanforderung auf ein angefordertes Niveau zurückzuführen. Die Kraftmaschinenaktuatoren werden außerdem auf die angeforderten Niveaus zurückgeführt, um das Drehmoment zuzuführen, wie es durch die Bedienungsperson des Fahrzeugs angefordert wird.
Auf diese Weise kann in Ansprechen auf den Betrieb einer Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases kleiner als ein stöchiometrisches Verhältnis ist, die Kraftmaschinen-Luftströmung vergrößert werden, so dass sie größer als die ist, die durch die Bedienungsperson des Fahrzeugs angefordert wird, ohne das Kraftmaschinendrehmoment zu vergrößern, indem ein Kraftmaschinenaktuator eingestellt wird, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten. Die Vergrößerung der Kraftmaschinen-Luftströmung und das Einstellen des Kraftmaschinenaktuators können ferner in Ansprechen auf den Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse bei der Schwellen-Impulsbreite erfolgen, wenn ein Kraftstoffdruck größer als ein Schwellendruck ist. In einem Beispiel enthält das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung das Vergrößern einer Öffnung einer Einlassdrosselklappe. Außerdem kann ein Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung mit einem abnehmenden Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zunehmen. Der Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung kann ferner mit einem zunehmenden Kraftstoffdruck zunehmen. In einem Beispiel enthält das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, das Vergrößern eines Betrags der Spätverstellung, wobei der Betrag der Spätverstellung zunimmt, wie der Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung zunimmt. In einem weiteren Beispiel enthält das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, das Vergrößern einer auf die Kraftmaschine ausgeübten Drehstromgeneratorlast, wobei die Drehstromgeneratorlast zunimmt, wie der Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung zunimmt. In einem noch weiteren Beispiel enthält das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, ein Öffnen eines Ladedrucksteuerventils, wobei das Öffnen des Ladedrucksteuerventils zunimmt, wie der Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung zunimmt. In einem zusätzlichen Beispiel enthält das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, das Verzögern der variablen Nockenzeitsteuerung. In einem weiteren Beispiel kann das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, das Vergrößern einer auf die Kraftmaschine ausgeübten Drehstromgeneratorlast enthalten, während die Spätverstellung und/oder die variable Nockenzeitsteuerung und/oder die variable Ventilzeitsteuerung und/oder der variable Ventilhub und/oder eine Öffnung eines Ladedrucksteuerventils eingestellt werden.
5 zeigt ein graphisches Beispiel der Einstellungen der Kraftmaschinenaktuatoren in Ansprechen auf eine Kraftstoffeinspritzdüsen-Impulsbreite. Spezifisch zeigt die graphische Darstellung 500 die Änderungen eines Kraftstoffimpulsbreitensignals (FPW) in einer graphischen Darstellung 502, die Änderungen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Verbrennung in einer graphischen Darstellung 504, die Änderungen der Kraftmaschinen-Luftströmung in einer graphischen Darstellung 506, die Änderungen des Kraftstoffdrucks in einer graphischen Darstellung 508, die Änderungen der Funkenzeitsteuerung in einer graphischen Darstellung 510, die Änderungen einer Drehstromgeneratorbelastung in der graphischen Darstellung 512, die Änderungen des Drehmoments in einer graphischen Darstellung 514 und die Änderungen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase in einer graphischen Darstellung 516.
Vor dem Zeitpunkt t1 kann die FPW über einer Schwellen-Impulsbreite, T1, liegen (die graphische Darstellung 502). Der Kraftstoffdruck liegt unter einem Schwellendruck, P1, (die graphische Darstellung 508) und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase befindet sich auf einem stöchiometrischen Verhältnis 520 (die graphische Darstellung 516). Gerade vor dem Zeitpunkt t1 nimmt der Kraftstoffdruck über den Schwellendruck P1 zu. Zum Zeitpunkt t1 nimmt die FPW auf die Schwellen-Impulsbreite des T1 ab (die graphische Darstellung 502). Im Ergebnis nimmt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases unter das stöchiometrische Verhältnis 520 ab. In Ansprechen auf den Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite T1 erhöht der Controller die Kraftmaschinen-Luftströmung gerade nach dem Zeitpunkt t1, wenn der Kraftstoffdruck über dem Schwellendruck P1 liegt und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase fett ist. Das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung kann das Vergrößern der Öffnung einer Einlassdrosselklappe enthalten. Wie die Kraftmaschinen-Luftströmung zunimmt (die graphische Darstellung 506), nehmen das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung (die graphische Darstellung 504) und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase (die graphische Darstellung 516) zu. Ein erster Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung 522 kann es ermöglichen, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase auf der Stöchiometrie aufrechterhalten wird (die graphische Darstellung 516). Zusammen mit der Vergrößerung der Kraftmaschinen-Luftströmung zum Zeitpunkt t1 verzögert der Controller die Funken (die graphische Darstellung 510), um die Zunahme der Luftströmung zu kompensieren und das Drehmoment auf dem angeforderten Niveau aufrechtzuerhalten (die graphische Darstellung 514). Der erste Betrag der Spätverstellung 524 kann als solcher auf dem ersten Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung 522 basieren.
Gerade vor dem Zeitpunkt t2 nimmt der Kraftstoffdruck unter den Schwellendruck P1 ab (die graphische Darstellung 508). Zum Zeitpunkt t2 nimmt die FPW über die Schwellen-Impulsbreite T1 zu (die graphische Darstellung 502). Folglich werden die Kraftstoffeinspritzdüsen nicht länger bei der Schwellen-Impulsbreite, T1, betrieben. Im Ergebnis führt der Controller die Kraftmaschinen-Luftströmung auf ein momentan angefordertes Niveau zurück, wobei er die Funkenzeitsteuerung zum MBT vergrößert (die graphische Darstellung 510).
Zum Zeitpunkt t3 werden die Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite T1 betrieben, wie als eine Abnahme der FPW auf die Schwellen-Impulsbreite T1 angegeben ist (die graphische Darstellung 502). Zum Zeitpunkt t3 bleibt jedoch der Kraftstoffdruck unter dem Schwellendruck P1 und bleibt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses 516. Folglich werden die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine aufrechterhalten, während der Controller die Kraftstoffbedingungen weiterhin überwacht. Zum Zeitpunkt t4 wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase fett, wobei es unter das stöchiometrische Verhältnis 520 abnimmt (die graphische Darstellung 516). Dies kann aufgrund des vermehrten Kraftstoffs in den Verbrennungszylindern nach dem Entleeren des Kraftstoffdampfs auftreten (was durch eine Abnahme des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Verbrennung angegeben ist (die graphische Darstellung 504)). In Ansprechen auf ein fettes Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase, während die Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite T1 betrieben werden, vergrößert der Controller die Öffnung der Einlassdrosselklappe, um die Kraftmaschinen-Luftströmung um einen zweiten Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung 530 zu erhöhen. Der zweite Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung 530 kann größer als der erste Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung 522 zum Zeitpunkt t2 sein. Dies kann auf die Abnahme des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase zum Zeitpunkt t4 (die bei 528 gezeigt ist) zurückzuführen sein, die größer als die Abnahme des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase zum Zeitpunkt t1 (die bei 526 gezeigt ist) ist.
Ferner kann der Controller zum Zeitpunkt t4 sowohl die Drehstromgeneratorbelastung (die graphische Darstellung 512) als auch die Spätverstellung (die graphische Darstellung 510) vergrößern, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, während die Kraftmaschinen-Luftströmung vergrößert wird. Weil der Controller die Drehstromgeneratorbelastung zusammen mit der Spätverstellung vergrößert, kann ein zweiter Betrag der Spätverstellung 532 kleiner als dann sein, wenn die Spätverstellung allein vergrößert würde, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise kann das Vergrößern der Drehstromgeneratorbelastung weniger Spätverstellung ermöglichen und dadurch die Verbrennungsstabilität vergrößern. In alternativen Ausführungsformen kann der Controller zusätzlich oder alternativ die Kraftmaschinenaktuatoren zum Zeitpunkt t4 einstellen. Wie oben beschrieben worden ist, kann dies das Einstellen der VCT, der VVT, des VVL und/oder ein Öffnen eines Ladedrucksteuerventils enthalten. Zum Zeitpunkt t4 kann der Controller stattdessen die Öffnung des Ladedrucksteuerventils um einen Betrag vergrößern, der dem zweiten Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung 530 entspricht. Falls die Öffnung des Ladedrucksteuerventils nicht weiter vergrößert werden kann, kann ein zusätzlicher Aktuator eingestellt werden.
Wie zum Zeitpunkt t4 gezeigt ist, kann in Ansprechen auf den Betrieb einer Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases kleiner als ein stöchiometrisches Verhältnis ist, ein Controller die Kraftmaschinen-Luftströmung vergrößern, so dass sie größer als die ist, die durch eine Bedienungsperson des Fahrzeugs angefordert wird, ohne das Kraftmaschinendrehmoment zu vergrößern, indem er einen Kraftmaschinenaktuator einstellt, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten. Die Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung basiert auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase. Die Kraftmaschinen-Luftströmung wird durch das Einstellen einer Drosselklappe eingestellt, so dass das Abgas auf der Stöchiometrie aufrechterhalten wird. Dann werden die Kraftmaschinenaktuatoren eingestellt, um das Drehmoment während der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung auf einem angeforderten Niveau aufrechtzuerhalten. Wie zum Zeitpunkt t4 gezeigt ist, können mehr als ein Kraftmaschinenaktuator eingestellt werden, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten. In dem Beispiel, das zum Zeitpunkt t4 gezeigt ist, werden sowohl die Drehstromgeneratorbelastung als auch die Spätverstellung vergrößert, um die Zunahme der Luftströmung zu kompensieren und das Drehmoment aufrechtzuerhalten.
Wie zum Zeitpunkt t1 gezeigt ist, kann das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung und das Einstellen eines oder mehrerer Kraftmaschinenaktuatoren in Ansprechen auf den Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse bei der Schwellen-Impulsbreite erfolgen, wenn ein Kraftstoffdruck größer als ein Schwellendruck ist. Der Controller vergrößert abermals die Kraftmaschinen-Luftströmung um einen Betrag, der ein stöchiometrisches Abgasgemisch aufrechterhält. Die Funkenzeitsteuerung wird verzögert, um die Drehmomentausgabe bei dem vergrößerten Luftmassendurchfluss zu verringern, wobei dadurch das Drehmoment auf einem angeforderten Niveau aufrechterhalten wird. Der Betrag der Spätverstellung kann als solcher auf dem Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung basieren. Obwohl das Beispiel zum Zeitpunkt t1 das Einstellen der Funkenzeitsteuerung zeigt, können zusätzliche oder alternative Einstellungen der Kraftmaschinenaktuatoren verwendet werden, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, wie oben erörtert worden ist.
Auf diese Weise kann während des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite die Kraftmaschinen-Luftströmung vergrößert werden, um ein Abgasgemisch in der Nähe der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten. Das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung kann in Ansprechen auf einen Kraftstoffdruck, der größer als ein Schwellendruck ist, und/oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Abgase unter einem stöchiometrischen Verhältnis erfolgen, wenn die Kraftstoffeinspritzdüsen bei der Schwellen-Impulsbreite arbeiten. Während des Vergrößerns der Kraftmaschinen-Luftströmung können ein oder mehrere Kraftmaschinenaktuatoren gleichzeitig eingestellt werden, um das Kraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment auf einem angeforderten Niveau aufrechtzuerhalten. Die Einstellungen der Kraftmaschinenaktuatoren, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, können das Vergrößern der Spätverstellung, das Vergrößern der Drehstromgeneratorbelastung, das Verzögern der VCT, das Einstellen der VVT, das Einstellen des VVL und/oder das Vergrößern der Öffnung eines Ladedrucksteuerventils enthalten. Auf diese Weise kann das Kraftmaschinenabgas verringert werden, während die Kraftmaschinenleistung aufrechterhalten wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6273060 [0002]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, das Folgendes umfasst: während des Betriebs einer Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung, um ein Abgasgemisch in der Nähe der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, während ein Kraftmaschinenaktuator eingestellt wird, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schwellen-Impulsbreite eine minimale Impulsbreite ist und wobei das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung das Vergrößern einer Öffnung einer Einlassdrosselklappe enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgasgemischs basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung in Ansprechen auf einen Kraftstoffdruck, der größer als ein Schwellendruck ist, und/oder ein fettes Abgasgemisch während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüse bei der Schwellen-Impulsbreite umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schwellendruck auf einem Kraftstoffdruck basiert, der eine Menge des in einen Kraftmaschinenzylinder eingespritzten Kraftstoffs auf ein Niveau erhöht, das zu einem fetten Abgasgemisch führt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators das Einstellen einer Funkenzeitsteuerung und/oder einer variablen Ventilzeitsteuerung und/oder einer variablen Nockenzeitsteuerung und/oder eines variablen Ventilhubs und/oder einer Öffnung eines Ladedrucksteuerventils und/oder einer Öffnung einer Auslassdrosselklappe und/oder einer Drehstromgeneratorbelastung enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Zurückführen der Kraftmaschinen-Luftströmung auf ein angefordertes Niveau in Ansprechen auf den Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Impulsbreite, die größer als die Schwellen-Impulsbreite ist, umfasst.
Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, das Folgendes umfasst: in Ansprechen auf den Betrieb einer Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Impulsbreite, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases kleiner als ein stöchiometrisches Verhältnis ist, Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung um einen Betrag basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases, so dass sie größer als die wird, die durch eine Bedienungsperson des Fahrzeugs angefordert wird, ohne das Kraftmaschinendrehmoment zu vergrößern, indem ein Kraftmaschinenaktuator eingestellt wird, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung und das Einstellen des Kraftmaschinenaktuators ferner in Ansprechen auf den Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse bei der Schwellen-Impulsbreite erfolgt, wenn ein Kraftstoffdruck größer als ein Schwellendruck ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung das Vergrößern einer Öffnung einer Einlassdrosselklappe enthält und wobei der Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung mit einem abnehmenden Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung mit zunehmendem Kraftstoffdruck weiter zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, das Vergrößern eines Betrags der Spätverstellung enthält und wobei der Betrag der Spätverstellung zunimmt, während der Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, das Vergrößern einer auf die Kraftmaschine ausgeübten Drehmaschinenlast enthält und wobei die Drehmaschinenlast zunimmt, während der Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, das Vergrößern einer Öffnung eines Ladedrucksteuerventils enthält und wobei die Öffnung des Ladedrucksteuerventils zunimmt, während der Betrag der Zunahme der Kraftmaschinen-Luftströmung zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, das Verzögern der variablen Nockenzeitsteuerung enthält.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Einstellen eines Kraftmaschinenaktuators, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, das Vergrößern einer auf die Kraftmaschine ausgeübten Drehstromgeneratorlast enthält, während eine Spätverstellung und/oder eine variable Nockenzeitsteuerung und/oder eine variable Ventilzeitsteuerung und/oder ein variabler Ventilhub und/oder eine Öffnung einer Auslassdrosselklappe und/oder eine Öffnung eines Ladedrucksteuerventils eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mit einem Abgassensor bestimmt wird, der an einen Auslasskanal gekoppelt ist.
Kraftmaschinensystem, das Folgendes umfasst: eine Kraftmaschine, die einen Einlasskrümmer und einen Kraftmaschinenzylinder enthält; eine Einlassdrosselklappe, die stromaufwärts des Einlasskrümmers positioniert ist; ein Kraftstoffsystem, das eine Kraftstoffeinspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in den Kraftmaschinenzylinder aufweist; und einen Controller mit einer computerlesbaren Anweisung zum Einstellen einer Position der Einlassdrosselklappe, um die Kraftmaschinen-Luftströmung zu vergrößern, während das Kraftmaschinendrehmoment aufrechterhalten wird, in Ansprechen auf den Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüse bei einer Schwellen-Kraftstoffimpulsbreite.
System nach Anspruch 18, wobei das Aufrechterhalten des Kraftmaschinendrehmoments das Verzögern der Funkenzündungs-Zeitsteuerung und/oder das Einstellen einer variablen Ventilzeitsteuerung und/oder das Einstellen einer variablen Nockenwellen-Zeitsteuerung und/oder das Vergrößern einer auf die Kraftmaschine ausgeübten Drehstromgeneratorlast und/oder das Einstellen einer Öffnung einer Auslassdrosselklappe und/oder das Einstellen einer Position eines Ladedrucksteuerventils enthält.
System nach Anspruch 18, wobei das Einstellen der Position der Einlassdrosselklappe, um die Kraftmaschinen-Luftströmung zu vergrößern, das Vergrößern der Kraftmaschinen-Luftströmung von einem ersten Niveau basierend auf einer Drehmomentanforderung auf ein zweites, höheres Niveau enthält, um das Abgasgemisch in der Nähe der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten.