DE102014214475B4

DE102014214475B4 - Abgasrückführungssteuerung

Info

Publication number: DE102014214475B4
Application number: DE102014214475.2A
Authority: DE
Inventors: Imad Hassan Makki; Timothy Joseph Clark
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2020-04-16
Anticipated expiration: 2034-07-25
Also published as: CN104343581A; US9021805B2; US20150033735A1; DE102014214475A1; RU152587U1; CN104343581B

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Abgasrückführungsventils in einer Kraftmaschine, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:Einstellen der Ventilposition basierend auf der AGR-Sollströmung und der geschätzten AGR-Strömung, wobei die geschätzte Strömung auf dem geschätzten Abgasgegendruck basiert und der geschätzte Abgasgegendruck basierend auf Fehlern zwischen tatsächlicher und Soll-Einlasssauerstoffkonzentration aktualisiert wird.

Description

Kraftmaschinensysteme können mit Abgasrückführungssystemen (AGR-Systemen) konfiguriert sein, bei denen wenigstens ein Anteil des Abgases zum Kraftmaschineneinlass zurückgeführt wird. Derartige AGR-Systeme können die Verringerung der Abgasemissionen ermöglichen, während sie außerdem die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhöhen.
In dem Kraftmaschinensystem können verschiedene Sensoren enthalten sein, um die AGR-Strömung zu schätzen und eine dem Kraftmaschineneinlass zugeführte Menge der AGR zu steuern. Ein Beispiel eines derartigen AGR-Systems ist durch Tonetti u.a. in US 7 267 117 B2 veranschaulicht. Hier ist ein Sauerstoffsensor im Kraftmaschinen-Lufteinlass enthalten, wobei ein Controller konfiguriert ist, um basierend auf der Ausgabe des Sauerstoffsensors die Position eines AGR-Ventils einzustellen, um dadurch eine Sollmenge der AGR bereitzustellen.
Die AGR-Systeme müssen die Strömung des zurückgeführten Abgases genau steuern. Zu viel AGR-Strömung kann z.B. die Kraftmaschinenleistung hemmen und eine Verzögerung bei der Beschleunigung verursachen. Andererseits kann zu wenig AGR-Strömung die Fähigkeit verringern, die Wärmeverluste zum Kühlmittel durch das Verringern der Temperaturen der verbrannten Gase zu verringern, die Fähigkeit verringern, die Klopftoleranz durch das Verdünnen und Kühlen der Endgase zu verbessern und die Fähigkeit verringern, die Anreicherungsanforderungen z. B. durch das Verringern der Abgastemperaturen zu verringern/zu eliminieren.
Ein AGR-Ventil kann in einem AGR-System enthalten sein, um den AGR-Massendurchfluss zu steuern, um einen AGR-Sollbruchteil im Einlasskrümmer sicherzustellen. Die Hauptfunktion des AGR-Ventils besteht darin, die Menge der in den Bereich des Einlasskrümmers einer Brennkraftmaschine zurückgeführten verbrannten Abgase zu steuern. Bei einigen Herangehensweise kann das AGR-Ventil basierend auf einem AGR-Sollmassendurchfluss und einer gemessenen AGR-Gesamtmasse an einem Lufteinlasssystem (AIS) der Kraftmaschine eingestellt werden.
Die US 2004 / 0 089 061 A1 beschreibt diese AGR-Gasdurchfluss-Schätzvorrichtung für einen Motor mit einem Abgasumwälzrohr, das zwischen einem Abgaskanal und einem Ansaugkanal des Motors verbunden ist, und einem AGR-Steuerventil, das in das Abgasumwälzrohr eingesetzt ist und einen Drosselabschnitt aufweist. Die Vorrichtung schätzt einen vorläufigen AGR-Gasdurchsatz unter Verwendung einer allgemeinen Formel. Anschließend schätzt die Vorrichtung die Durchflussmenge des in den Ansaugkanal strömenden AGR-Gases, indem sie den vorläufigen AGR-Gasdurchsatz mit einem Korrekturwert entsprechend dem Differenzdruck multipliziert.
Die Erfinder haben hier potentielle Probleme bei derartigen Herangehensweisen eines AGR-Steuersystems erkannt. Die Erfinder haben hier z.B. erkannt, dass eine genaue Steuerung eines elektrischen AGR-Ventils genaue Schätzungen des Abgasgegendrucks erfordert, wobei aber dieser Wert verschiedene Fehlerquellen aufweisen kann, die die Schätzung der AGR-Strömung verschlechtern. Die Fehler beim Schätzen der Abgasdruckunterschiede zwischen dem Ausgang einer Turbine und einem AGR-Ventil oder die Fehler beim Schätzen eines Druckabfalls über dem AGR-Ventil können zu potentiellen Fehlern in der durch einen Controller befohlenen Position eines AGR-Ventils führen. Derartige Schätzfehler könnten entweder zu viel oder zu wenig Hub des AGR-Ventils und folglich basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zur Zufuhr einer falschen Menge der AGR zum Kraftmaschineneinlass führen. Die Zufuhr einer falschen Menge der AGR zum Kraftmaschineneinlass kann potentiell Verschlechterungen der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und der Auspuffendrohr-Emissionen verursachen, z. B. aufgrund einer Kraftmaschinenfehlzündung infolge einer zugeführten übermäßigen AGR.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine und ein entsprechendes Kraftmaschinensystem zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch die Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 13 sowie das Kraftmaschinensystem gemäß dem unabhängigen Anspruch 18 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Dabei können in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die obigen Probleme wenigstens teilweise durch ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine, die einen AGR-Kanal und einen Sauerstoffsensor enthält, behandelt werden, das das Einstellen der Ventilposition basierend auf der AGR-Sollströmung und der geschätzten AGR-Strömung umfasst, wobei die geschätzte Strömung auf dem geschätzten Abgasgegendruck basiert und der geschätzte Abgasgegendruck basierend auf den Fehlern zwischen der tatsächlichen und der Soll-Einlasssauerstoffkonzentration aktualisiert wird.
Auf diese Weise können die Fehler bei der Bestimmung des Abgasgegendrucks basierend auf einer AGR-Sollrate und einer tatsächlichen Rate, die über einen Einlassluft-Sauerstoffsensor bestimmt wird, verwendet werden, um die Druckschätzungen über dem AGR-Ventil anzupassen, so dass eine AGR-Zieldurchflussmenge genau erreicht werden kann. Ferner können die Fehler zwischen der tatsächlichen und der Soll-Einlasssauerstoffkonzentration verwendet werden, um die Schätzungen des Abgasgegendrucks adaptiv zu aktualisieren, um das AGR-Ventil zu steuern, um den AGR-Zielverdünnungen in der Kraftmaschine zu entsprechen. Durch das Bestimmen der Fehler in den Schätzungen des Abgasgegendrucks und das Anpassen der AGR-Strömungsschätzungen basierend auf diesen Fehlern kann eine erhöhte Genauigkeit der Steuerung des AGR-Ventils erreicht werden, wobei dadurch die Kraftmaschinenleistung potentiell erhöht wird, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhöht wird und die Kraftmaschinenemissionen verringert werden.
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 die Schlüssel- oder wesentlichen 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 begrenzt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kraftmaschine und eines zugeordneten Abgasrückführungssystems.
2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern eines Abgasrückführungsventils in einer Kraftmaschine gemäß der Offenbarung.
3 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren zum Steuern eines Abgasrückführungsventils in einer Kraftmaschine gemäß der Offenbarung.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Steuern eines Abgasrückführungsventils in einer Kraftmaschine, z. B. in dem in 1 gezeigten Kraftmaschinensystem, durch das Bestimmen der Fehler in den Schätzungen des Abgasgegendrucks und das Anpassen der Schätzungen der AGR-Strömung basierend auf diesen Fehlern, um den AGR-Zielverdünnungen in der Kraftmaschine zu entsprechen. Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, können die Fehler bei der Bestimmung des Abgasgegendrucks basierend auf einer AGR-Sollrate und einer tatsächlichen Rate, die über einen Einlassluft-Sauerstoffsensor bestimmt wird, verwendet werden, um die Druckschätzungen über dem AGR-Ventil anzupassen, so dass eine AGR-Zieldurchflussmenge genau erreicht werden kann. Ferner können die Fehler zwischen der tatsächlichen und der Soll-Einlasssauerstoffkonzentration verwendet werden, um die Schätzungen des Abgasgegendrucks adaptiv zu aktualisieren, um das AGR-Ventil zu steuern, um den AGR-Zielverdünnungen in der Kraftmaschine zu entsprechen. Durch das Bestimmen der Fehler in den Schätzungen des Abgasgegendrucks und das Anpassen der Schätzungen der AGR-Strömung basierend auf diesen Fehlern kann eine vergrößerte Genauigkeit bei der Steuerung des AGR-Ventils erreicht werden, wobei dadurch die Kraftmaschinenleistung potentiell erhöht wird, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhöht wird und die Kraftmaschinenemissionen verringert werden.
In den Figuren zeigt 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Turbolader-Kraftmaschinensystems 100, das eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 10 und die Doppel-Turbolader 120 und 130 enthält. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Kraftmaschinensystem 100 als ein Teil eines Antriebssystems für ein Passagierfahrzeug enthalten sein. Das Kraftmaschinensystem 100 kann Einlassluft über einen Einlasskanal 140 empfangen. Der Einlasskanal 140 kann einen Luftfilter 156 enthalten. Wenigstens ein Anteil der Einlassluft kann über einen ersten Zweig des Einlasskanals 140 zu einem Kompressor 122 des Turboladers 120 geleitet werden, wie bei 142 angegeben ist, und wenigstens ein Anteil der Einlassluft kann über einen zweiten Zweig des Einlasskanals 140 zu einem Kompressor 132 des Turboladers 130 geleitet werden, wie bei 144 angegeben ist.
Der erste Anteil der gesamten Einlassluft kann über den Kompressor 122 komprimiert werden, wobei er über einen Einlassluftkanal 146 dem Einlasskrümmer 160 zugeführt werden kann. Folglich bilden die Einlasskanäle 142 und 146 einen ersten Zweig des Lufteinlasssystems der Kraftmaschine. Ähnlich kann ein zweiter Anteil der gesamten Einlassluft über den Kompressor 132 komprimiert werden, wobei er über einen Einlassluftkanal 148 dem Einlasskrümmer 160 zugeführt werden kann. Folglich bilden die Einlasskanäle 144 und 148 einen zweiten Zweig des Lufteinlasssystems der Kraftmaschine. Wie in 1 gezeigt ist, kann die Einlassluft von den Einlasskanälen 146 und 148 über einen gemeinsamen Einlasskanal 149 wieder vereinigt werden, bevor sie den Einlasskrümmer 160 erreicht, wo die Einlassluft der Kraftmaschine bereitgestellt werden kann. In einigen Beispielen kann der Einlasskrümmer 160 einen Einlasskrümmerdrucksensor 182 zum Schätzen eines Krümmerdrucks (MAP) und/oder einen Einlasskrümmertemperatursensor 183 zum Schätzen einer Krümmerlufttemperatur (MCT) enthalten, wobei jeder mit einem Controller 12 in Verbindung steht. Der Einlasskanal 149 kann einen Luftkühler 154 und/oder eine Drosselklappe 158 enthalten. Die Position der Drosselklappe 158 kann durch das Steuersystem über einen Drosselklappenaktuator 157, der nachrichtentechnisch an den Controller 12 gekoppelt ist, eingestellt werden. In einigen Beispielen kann der Einlasskanal 149 einen Drucksensor 172 zum Schätzen eines Drucks stromaufwärts der Einlassdrosselklappe 158 und/oder einen Temperatursensor 173 zum Schätzen der Lufttemperatur (MCT) enthalten, wobei jeder mit dem Controller 12 in Verbindung steht. Der Einlasskanal 149 kann ferner einen Sauerstoffsensor 93 enthalten. Der Sauerstoffsensor 93 kann sich stromaufwärts der Drosselklappe 158 befinden und kann verwendet werden, um einen Betrag der AGR-Verdünnung in dem Kraftmaschineneinlass zu bestimmen, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
In einigen Beispielen kann ein Antipumpventil 152 vorgesehen sein, um die Kompressorstufen der Turbolader 120 und 130 über den Umgehungskanal 150 selektiv zu umgehen. Als ein Beispiel kann das Antipumpventil 152 offen sein, um die Strömung durch den Umgehungskanal 150 zu ermöglichen, wenn der Einlassluftdruck stromaufwärts der Kompressoren einen Schwellenwert erreicht.
Die Kraftmaschine 10 kann mehrere Zylinder 14 enthalten. In dem dargestellten Beispiel enthält die Kraftmaschine 10 sechs Zylinder, die in einer V-Konfiguration angeordnet sind. Spezifisch sind die sechs Zylinder in zwei Reihen 13 und 15 angeordnet, wobei jede Reihe drei Zylinder enthält. In alternativen Beispielen kann die Kraftmaschine 10 zwei oder mehr Zylinder enthalten, wie z. B. 4, 5, 8, 10 oder mehr Zylinder. Diese verschiedenen Zylinder können gleich aufgeteilt und in alternativen Konfigurationen, wie z. B. V, in Reihe, Boxer usw., angeordnet sein. Jeder Zylinder 14 kann mit einer Kraftstoffeinspritzdüse 166 konfiguriert sein. In dem dargestellten Beispiel ist die Kraftstoffeinspritzdüse 166 eine Direkteinspritzdüse in den Zylinder. In anderen Beispielen kann die Kraftstoffeinspritzdüse 166 jedoch als eine kanalbasierte Kraftstoffeinspritzdüse konfiguriert sein.
Die Einlassluft, die jedem Zylinder 14 (der hier außerdem als eine Verbrennungskammer 14 bezeichnet wird) über den gemeinsamen Einlasskanal 149 zugeführt wird, kann für die Kraftstoffverbrennung verwendet werden, wobei die
Produkte der Verbrennung dann über reihenspezifische Auslasskanäle entleert werden können. In dem dargestellten Beispiel kann eine erste Reihe 13 der Zylinder der Kraftmaschine 10 die Produkte der Verbrennung über einen gemeinsamen Auslasskanal 17 entleeren und kann eine zweite Reihe 15 der Zylinder die Produkte der Verbrennung über einen gemeinsamen Auslasskanal 19 entleeren.
Die Produkte der Verbrennung, die durch die Kraftmaschine 10 über den Auslasskanal 17 entleert werden, können durch die Abgasturbine 124 des Turboladers 120 geleitet werden, die wiederum mechanische Arbeit über eine Welle 126 dem Kompressor 122 bereitstellen kann, um für die Einlassluft eine Kompression bereitzustellen. Alternativ kann etwas oder alles der Abgase, die durch den Auslasskanal 17 strömen, über einen Turbinenumgehungskanal 123 die Turbine 124 umgehen, wie durch ein Ladedrucksteuerventil 128 gesteuert wird. Die Position des Ladedrucksteuerventils 128 kann durch einen (nicht gezeigten) Aktuator gesteuert werden, wie durch den Controller 12 gesteuert wird. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Controller 12 die Position des Ladedrucksteuerventils 128 über ein Solenoidventil einstellen. In diesem speziellen Beispiel kann das Solenoidventil von dem Unterschied der Luftdrücke zwischen dem Einlasskanal 142, der stromaufwärts des Kompressors 122 angeordnet ist, und dem Einlasskanal 149, der stromabwärts des Kompressors 122 angeordnet ist, einen Druckunterschied empfangen, um die Betätigung des Ladedrucksteuerventils 128 über den Aktuator zu fördern. In anderen Beispielen können andere geeignete Herangehensweisen als ein Solenoidventil für das Betätigen des Ladedrucksteuerventils 128 verwendet werden.
Ähnlich können die Produkte der Verbrennung, die durch die Kraftmaschine 10 über den Auslasskanal 19 entleert werden, durch die Abgasturbine 134 des Turboladers 130 geleitet werden, die wiederum mechanische Arbeit über eine Welle 136 dem Kompressor 132 bereitstellen kann, um für die Einlassluft, die durch den zweiten Zweig des Einlasssystems der Kraftmaschine strömt, eine Kompression bereitzustellen.
Alternativ kann etwas oder alles der Abgase, die durch den Auslasskanal 19 strömen, die Turbine 134 über den Turbinenumgehungskanal 133 umgehen, wie durch das Ladedrucksteuerventil 138 gesteuert wird. Die Position des Ladedrucksteuerventils 138 kann durch einen (nicht gezeigten) Aktuator gesteuert werden, wie durch den Controller 12 gesteuert wird. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Controller 12 die Position des Ladedrucksteuerventils 138 über ein Solenoidventil einstellen. In diesem speziellen Beispiel kann das Solenoidventil von dem Unterschied der Luftdrücke zwischen dem Einlasskanal 144, der stromaufwärts des Kompressors 132 angeordnet ist, und dem Einlasskanal 149, der stromabwärts des Kompressors 132 angeordnet ist, einen Druckunterschied empfangen, um die Betätigung des Ladedrucksteuerventils 138 über den Aktuator zu fördern. In anderen Beispielen können andere geeignete Herangehensweisen als ein Solenoidventil für das Betätigen des Ladedrucksteuerventils 138 verwendet werden.
In einigen Beispielen können die Abgasturbinen 124 und 134 als Turbinen mit variabler Geometrie konfiguriert sein, wobei der Controller 12 die Position der Blätter (oder Schaufeln) des Turbinen-Pumpenrads einstellen kann, um das Energieniveau zu variieren, das von der Abgasströmung erhalten und auf ihren jeweiligen Kompressor übertragen wird. Alternativ können die Abgasturbinen 124 und 134 als Turbinen mit variabler Düse konfiguriert sein, wobei der Controller 12 die Position der Turbinendüse einstellen kann, um das Energieniveau zu variieren, das von der Abgasströmung erhalten und auf ihren jeweiligen Kompressor übertragen wird. Das Steuersystem kann z. B. konfiguriert sein, um die Schaufel- oder Düsenposition der Abgasturbinen 124 und 134 über jeweilige Aktuatoren unabhängig zu verändern.
Die Produkte der Verbrennung, die durch die Zylinder über den Auslasskanal 19 entleert werden, können über den Auslasskanal 170 zur Atmosphäre geleitet werden, während die über den Auslasskanal 19 entleerten Verbrennungsprodukte über den Auslasskanal 180 zur Atmosphäre geleitet werden können. Die Auslasskanäle 170 und 180 können ein oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen oder Abgasreinigungsvorrichtungen, wie z. B. einen Katalysator, und einen oder mehrere Abgassensoren enthalten. Beispiele der Abgasreinigungsvorrichtungen enthalten einen Partikelfilter, einen SCR-Katalysator, einen Dreiwegekatalysator, eine Mager-NOx-Falle, einen Oxidationskatalysator usw. Die Abgasreinigungsvorrichtungen können stromaufwärts und/oder stromabwärts der Turbinen in den Auslasskanälen positioniert sein.
Die Positionen der Einlass- und Auslassventile jedes Zylinders 14 können über hydraulisch betätigte Stößel, die an Ventilstoßstangen gekoppelt sind, oder über Nockenkurvenschaltmechanismen, in denen Nockenvorsprünge verwendet werden, gesteuert werden. In diesem Beispiel können wenigstens die Einlassventile jedes Zylinders 14 durch Nockenbetätigung unter Verwendung eines Nockenbetätigungssystems gesteuert sein. Spezifisch kann das Einlassventil-Nockenbetätigungssystem 25 einen oder mehrere Nocken enthalten und kann die variable Nockenzeitsteuerung oder den variablen Nockenhub für die Einlass- und/oder die Auslassventile verwenden. In alternativen Ausführungsformen können die Einlassventile über elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein. Ähnlich können die Auslassventile durch Nockenbetätigungssysteme oder elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein.
Zusätzlich zur Einlassdrosselklappe 158 kann ein Luftansaugsystem (AIS) 143 eine Luftansaugsystem-Drosselklappe 82 enthalten, die konfiguriert ist, um die Menge der Frischluft einzustellen, die durch die Einlasskanäle 142 und 144 empfangen wird. Die AIS-Drosselklappe 82 kann stromaufwärts der Einlassdrosselklappe 158 und stromaufwärts der Kompressoren 132 und 122 positioniert sein. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, kann die AIS-Drosselklappe 82 verwendet werden, um die Drücke in den Einlassleitungen 144 und 142 während des Kraftmaschinenbetriebs einzustellen.
Die Kraftmaschine 10 kann ferner ein oder mehrere Abgasrückführungskanäle (AGR-Kanäle) zum Zurückführen wenigstens eines Anteils des Abgases von den Auslasskanälen 170 und/oder 180 zu den Einlasskanälen 146 und/oder 148 enthalten. Die Kraftmaschine kann z.B. ein Niederdruck-AGR-System (LP-AGR-System) 72 mit einem LP-AGR-Kanal 73 enthalten, der den Kraftmaschinenauslass stromabwärts der Turbine 124 an den Kraftmaschineneinlass stromaufwärts des Kompressors 122 koppelt. Das LP-AGR-System 72 kann während der Bedingungen, wie z. B. beim Vorhandensein der Turbolader-Aufladung und/oder wenn die Abgastemperatur über einem Schwellenwert liegt, betrieben werden. Außerdem kann durch das Einstellen der AIS-Drosselklappe 82 das LP-AGR-System 72 während der Bedingungen, wie z.B. dem Fehlen der Turbolader-Aufladung oder beim Vorhandensein geringer Aufladungsniveaus, betrieben werden. Ein AGR-Ventil 39, das in dem LP-AGR-Kanal 73 stromaufwärts des Kompressors positioniert ist, kann konfiguriert sein, um eine Menge und/oder eine Rate des durch den AGR-Kanal abgeleiteten Abgases einzustellen. Das AGR-Ventil 39 kann ein durch einen Elektromotor angetriebenes Abgasrückführungsventil sein und kann über den gesamten Bereich zwischen der offenen und der geschlossenen Position durch einen Elektromotor betätigt werden, so dass ein beinahe kontinuierlicher Hub des AGR-Ventils erreicht wird. Wie im Folgenden beschrieben wird, kann das AGR-Ventil 39 basierend auf einer Sollmenge der AGR in dem Kraftmaschineneinlass und einer tatsächlichen oder geschätzten Menge der AGR eingestellt werden, wobei die geschätzte Menge der AGR basierend auf den Sensor-Messwerten des Sauerstoffsensors 93 bestimmt wird. Der LP-AGR-Kanal 73 kann ferner einen LP-AGR-Kühler 74 enthalten, der stromaufwärts oder stromabwärts des AGR-Ventils 39 positioniert ist (wobei er hier stromabwärts des AGR-Ventils 39 dargestellt ist), um die Temperatur des Abgases zu verringern, das in den Kraftmaschineneinlass zurückgeführt wird. Bei dieser Konfiguration kann der AGR-Kanal konfiguriert sein, um eine Niederdruck-AGR bereitzustellen, wobei das AGR-Ventil 39 ein LP-AGR-Ventil sein kann. In alternativen Ausführungsformen kann ein (nicht gezeigtes) Hochdruck-AGR-System (HP-AGR-System) außerdem enthalten sein, wobei ein HP-AGR-Kanal konfiguriert sein kann, um wenigstens etwas Abgas von dem Kraftmaschinenauslass stromaufwärts der Turbine zu dem Kraftmaschineneinlass stromabwärts des Kompressors abzuleiten.
In einigen Beispielen können beide Reihen der Kraftmaschine ein AGR-System enthalten. Zusätzlich zu dem AGR-System 72, das an den Auslass der Kraftmaschinenreihe 13 gekoppelt ist, kann z. B. ein AGR-System 84 an den Auslass der Kraftmaschinenreihe 15 gekoppelt sein. Das AGR-System 84 kann einen LP-AGR-Kanal 85 enthalten, der den Kraftmaschinenauslass stromabwärts der Turbine 134 an den Kraftmaschineneinlass stromaufwärts des Kompressors 132 koppelt. Ein AGR-Ventil 87, das stromaufwärts des Kompressors in dem LP-AGR-Kanal 85 positioniert ist, kann konfiguriert sein, um eine Menge und/oder eine Rate des durch den AGR-Kanal abgeleiteten Abgases einzustellen. Wie im Folgenden beschrieben wird, kann das AGR-Ventil 87 außerdem basierend auf einer Sollmenge der AGR im Kraftmaschineneinlass und einer tatsächlichen oder geschätzten Menge der AGR eingestellt werden, wobei die geschätzte Menge der AGR basierend auf den Sensor-Messwerten des Sauerstoffsensors 93 bestimmt wird. Der LP-AGR-Kanal 85 kann ferner einen LP-AGR-Kühler 86 enthalten, der stromaufwärts oder stromabwärts des AGR-Ventils 87 positioniert ist (wobei er hier stromabwärts des AGR-Ventils 87 dargestellt ist), um die Temperatur des Abgases zu verringern, das in den Kraftmaschineneinlass zurückgeführt wird. Bei dieser Konfiguration kann der AGR-Kanal konfiguriert sein, um eine Niederdruck-AGR bereitzustellen, wobei das AGR-Ventil 87 ein LP-AGR-Ventil sein kann. In alternativen Ausführungsformen kann ein (nicht gezeigtes) Hochdruck-AGR-System (HP-AGR-System) außerdem enthalten sein, wobei ein HP-AGR-Kanal konfiguriert sein kann, um wenigstens etwas Abgas von dem Kraftmaschinenauslass stromaufwärts der Turbine zu dem Kraftmaschineneinlass stromabwärts des Kompressors abzuleiten.
In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Sensoren innerhalb des LP-AGR-Kanals 73 und des LP-AGR-Kanals 85 positioniert sein, um eine Angabe eines Drucks und/oder einer Temperatur und/oder eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des durch die LP-AGR-Kanäle zurückgeführten Abgases bereitzustellen. Das durch den LP-AGR-Kanal 73 und den LP-AGR-Kanal 85 abgeleitete Abgas kann an einem Mischpunkt, der sich an der Verbindung des LP-AGR-Kanals 73 und des Einlasskanals 142 befindet, und an einem Mischpunkt, der sich an der Verbindung des LP-AGR-Kanals 85 und des Einlasskanals 144 befindet, mit frischer Einlassluft verdünnt werden. Spezifisch kann durch das Einstellen der AGR-Ventile 39 und 87 in Abstimmung mit der AIS-Drosselklappe 82 (die in dem Lufteinlasskanal des Kraftmaschineneinlasses stromaufwärts der Kompressoren positioniert ist) eine Verdünnung der AGR-Strömung eingestellt werden.
Eine prozentuale Verdünnung der AGR-Strömung kann aus der Ausgabe des Sauerstoffsensors 93 im Einlassgasstrom der Kraftmaschine abgeleitet werden. Spezifisch kann der Sauerstoffsensor 93 stromabwärts der AIS-Drosselklappe 82, stromabwärts der AGR-Ventile 39 und 85 und stromaufwärts der Einlassdrosselklappe 158 positioniert sein, so dass die AGR-Verdünnung an der oder nah bei der Einlassdrosselklappe 158 genau bestimmt werden kann. Der Sauerstoffsensor 93 kann z. B. ein UEGO-Sensor sein. Wie in 2 ausgearbeitet ist, kann ein Kraftmaschinen-Controller die prozentuale Verdünnung der AGR-Strömung basierend auf der Rückkopplung von dem Sauerstoffsensor 93 schätzen und die Fehler in den Berechnungen des Abgasgegendrucks, die verwendet werden, um die AGR-Ventile zu steuern, bestimmen. Basierend auf diesen bestimmten Fehlern kann die Steuerung der AGR-Ventile angepasst werden, um der Kraftmaschine die AGR-Zielverdünnung bereitzustellen.
Das Kraftmaschinensystem 100 kann verschiedene andere Sensoren enthalten. Jeder der Einlasskanäle 142 und 144 kann z. B. einen (nicht gezeigten) Luftmassendurchflusssensor enthalten. In einigen Beispielen kann nur einer der Einlasskanäle 142 und 144 einen Luftmassendurchflusssensor (MAF-Sensor) enthalten. In einigen Beispielen kann der Einlasskrümmer 160 einen Einlasskrümmerdrucksensor (MAP-Sensor) 182 und/oder einen Einlasskrümmertemperatursensor 183 enthalten, wobei jeder mit dem Controller 12 in Verbindung steht. In einigen Beispielen kann der gemeinsame Einlasskanal 149 einen (nicht gezeigten) Drosselklappeneinlassdrucksensor (TIP-Sensor) zum Schätzen eines Drosselklappeneinlassdrucks (TIP) und/oder einen (nicht gezeigten) Drosselklappeneinlasstemperatursensor zum Schätzen einer Drosselklappeneinlasstemperatur (TCT) enthalten, wobei jeder mit dem Controller 12 in Verbindung steht.
Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem 14, das einen Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 192 gesteuert sein. Die Eingabevorrichtung 192 kann z. B. ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 194 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP enthalten. Das Steuersystem 14 ist konfiguriert, um Informationen von mehreren Sensoren 16 (von denen verschiedene Beispiele hier beschrieben sind) zu empfangen und Steuersignale an mehrere Aktuatoren 81 zu senden. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 einen Sauerstoffsensor 93 und verschiedene (nicht gezeigte) Sensoren in den LP-AGR-Kanälen 73 und 85 enthalten. Es können außerdem verschiedene Abgassensoren in den Auslasskanälen stromabwärts der Abgasreinigungsvorrichtungen enthalten sein, wie z. B. Partikelstoff-Sensoren (PM-Sensoren), NOx-Sensoren, Sauerstoffsensoren, Ammoniaksensoren, Kohlenwasserstoffsensoren usw. Andere Sensoren, wie z. B. zusätzliche Druck-, Temperatur-, Luft-/Kraftstoffverhältnis- und Zusammensetzungssensoren, können an verschiedene Orte in dem Kraftmaschinensystem gekoppelt sein. Als ein weiteres Beispiel können die Aktuatoren 81 eine Kraftstoffeinspritzdüse 166, die AGR-Ventile 39 und 87, die AIS-Drosselklappe 82 und die Einlassdrosselklappe 158 enthalten. Weitere Aktuatoren, wie z. B. verschiedene zusätzliche Ventile und Drosselklappen, können an verschiedene Orte in dem Kraftmaschinensystem gekoppelt sein. Der Controller 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktuatoren in Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten basierend auf darin programmierten Anweisungen oder Code, die einer oder mehreren Routinen entsprechen, auslösen. Eine beispielhafte Steuerroutine ist hier bezüglich 2 beschrieben.
Es sollte erkannt werden, dass obwohl 1 ein beispielhaftes Kraftmaschinensystem zeigt, das eine Doppel-Turbolader-Konfiguration enthält, in anderen Beispielen irgendeine Anzahl von Turboladern und irgendeine Turbolader-Konfiguration verwendet werden können. Das Kraftmaschinensystem kann z. B. einen einzigen Turbolader mit einem einzigen Kompressor und einer einzigen Turbine enthalten.
2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Steuern eines Abgasrückführungsventils basierend auf den Fehlern zwischen der tatsächlichen und der Soll-Einlasssauerstoffkonzentration. Das Verfahren 300 kann z. B. verwendet werden, um das AGR-Ventil 39 und/oder das AGR-Ventil 87 basierend auf den Fehlern, die aus den Messungen des Sauerstoffsensors 93 im Kraftmaschineneinlass bestimmt werden, einzustellen.
Bei 202 enthält das Verfahren 200 das Schätzen und/oder das Messen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Diese können z. B. die Kraftmaschinendrehzahl, ein vom Fahrer angefordertes Drehmoment, die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur, die Katalysatortemperatur, die VCT, den MAP, den BP, die MAT usw. enthalten. Bei 204 kann basierend auf den geschätzten Betriebsbedingungen und dem Solldrehmoment ein Sollbetrag der AGR bestimmt werden. Dies kann das Bestimmen einer prozentualen AGR-Sollverdünnung basierend auf der Drehzahl, der Last, der Kraftmaschinentemperatur und anderen Betriebsbedingungen der Kraftmaschinen enthalten. Ferner kann eine Soll-Einlasssauerstoffkonzentration aus der AGR-Sollströmung, einem Luftmassendurchfluss im Lufteinlasssystem der Kraftmaschine, wie er z. B. von einem MAF-Sensor in dem Kraftmaschineneinlass bestimmt wird, und einer Temperatur der AGR bestimmt werden. Die Soll-Einlasssauerstoffkonzentration kann z. B. eine Soll-Sauerstoffkonzentration sein, wie sie durch den Sauerstoffsensor 93 gemessen wird, die der Soll-AGR-Durchflussmenge entspricht.
Bei 206 kann die Ausgabe des Einlasssauerstoffsensors empfangen werden. Die Ausgabe des Sauerstoffsensors 93, der sich stromaufwärts der Einlassdrosselklappe 158 und stromabwärts der Kompressoren befindet, kann z. B. durch den Controller 12 empfangen werden. In einem Beispiel kann die Sensorausgabe als eine Sensorspannung empfangen werden. Die Sensorspannung kann ein Maß der Sauerstoffkonzentration im Einlassgasstrom sein. Folglich kann basierend auf der Sauerstoffkonzentration die prozentuale Verdünnung der AGR im Einlassgasstrom, d. h. ein Verhältnis von Frischluft und rückgeführtem Abgas im Einlassgasstrom, bestimmt werden.
Bei 208 enthält das Verfahren 200 das Schätzen der AGR-Strömung. Wie oben bemerkt worden ist, kann die AGR-Strömung aus den Messwerten des Sauerstoffsensors geschätzt werden und kann ferner auf einem gemessenen Luftmassendurchfluss im Kraftmaschineneinlass, z. B. über einen MAF-Sensor im Kraftmaschineneinlass, und einer Temperatur und/oder einem Druck im Kraftmaschineneinlass, z. B. einer Temperatur und/oder einem Druck der AGR, basieren. In einigen Beispielen kann die AGR-Strömung basierend auf einem geschätzten Abgasgegendruck bestimmt werden, wobei der Abgasgegendruck ein Betrag des Drucks im AGR-Kanal an einem Ort zwischen der Turbine, z. B. der Turbine 124 oder 134, und dem AGR-Ventil, z. B. dem Ventil 39 oder dem Ventil 87, ist.
Bei 210 enthält das Verfahren 200 das Schätzen des Fehlers des Abgasgegendrucks. Die Fehler zwischen der tatsächlichen und der Soll-Einlasssauerstoffkonzentration können z. B. verwendet werden, um einen Fehler des Abgasgegendrucks im AGR-System zu schätzen. Insbesondere kann ein Unterschied zwischen der tatsächlichen und der Soll-Einlasssauerstoffkonzentration verwendet werden, um einen Fehlerbetrag in einem Abgasdruckunterschied zwischen dem Ausgang der Turbine, z. B. der Turbine 124 oder 134, und dem AGR-Ventil, z. B. dem Ventil 39 oder dem Ventil 87, zu bestimmen.
In einem Beispiel kann das Verfahren die Soll-Einlasssauerstoffkonzentration (in AGR-Einheiten) minus die tatsächliche Einlasssauerstoffkonzentration (in AGR-Einheiten) verwenden, um einen Fehlerterm zu bestimmen. Das Verfahren kann bestimmen, dass wenigstens etwas dieses Fehlers darauf zurückzuführen ist, dass der Steuerdruck des AGR-Ventils falsch ist. Auf den Fehler kann eine kleine Steuerverstärkung angewendet werden, wobei er langsam über der Zeit integriert wird. Es kann eine Begrenzung des Wertes ausgeführt werden, falls der integrierte Term ein Minimum oder ein Maximum ist. Der endgültige, begrenzte Wert kann dann im Speicher, wie z. B. einem Haltespeicher (KAM), gespeichert werden. Der integrierte Wert kann dann mit der gesamten Kraftmaschinen-Luftmasse oder - Luftströmung multipliziert und zu dem abgeleiteten Abgasgegendruck hinzugefügt werden. Dieser neue Gegendruck-Term kann dann z. B. bei der Bestimmung des Deltadrucks des AGR-Ventils zum Messen der AGR-Strömung und dann zum Steuern der Strömung auf einen AGR-Sollströmungsbetrag verwendet werden, um eine Soll-Einlasssauerstoffkonzentration aufrechtzuerhalten.
Bei 212 enthält das Verfahren 200 das Anpassen des abgeleiteten Abgasgegendrucks basierend auf dem geschätzten Fehler des Abgasgegendrucks und der Luftmasse. Es kann z. B. ein aktualisierter Abgasgegendruck, der auf den Fehlern zwischen der tatsächlichen und der Soll-Einlasssauerstoffkonzentration und einer AGR-Luftmasse basiert, durch das Anwenden einer auf dem bestimmten Fehler basierenden geeigneten Korrektur auf eine Abgasgegendruckschätzung bestimmt werden.
Bei 214 enthält das Verfahren 200 das Bestimmen des Drucks über dem AGR-Ventil basierend auf dem angepassten Abgasdruck. Der Druck über dem AGR-Ventil kann z. B. basierend auf einem Druck stromaufwärts eines Kompressors, z. B. des Kompressors 122 oder des Kompressors 132, oder an dem oder in der Nähe des Einlasses in den Kompressor und dem aktualisierten, korrigierten Abgasgegendruck bestimmt werden. Der Druck über dem AGR-Ventil kann z. B. auf einem Unterschied zwischen dem Druck stromaufwärts des Kompressors und dem Abgasgegendruck basieren, wobei der Abgasgegendruck angepasst worden ist, um dem im oben beschriebenen Schritt 210 bestimmten Fehler Rechnung zu tragen.
In einigen Beispielen kann das Verfahren 200 bei 216 das Einstellen der Lufteinlasssystem-Drosselklappe, z. B. der AIS-Drosselklappe 82, enthalten, um einen Zieldruck- oder Solldruckunterschied über dem AGR-Ventil zu erreichen. Dieser Zieldruckunterschied über dem AGR-Ventil kann auf der AGR-Sollströmung basieren, um sicherzustellen, dass der Druckunterschied über dem AGR-Ventil groß genug ist, dass ein Regelkreis-Controller seinen Sollwert erreicht. Wenn z. B. der Druck über dem AGR-Ventil unter dem Zieldruckunterschied liegt, dann kann die AIS-Drosselklappe eingestellt werden, um den Druckunterschied über dem AGR-Ventil auf den Zieldruckunterschied zu vergrößern.
Bei 218 enthält das Verfahren 200 das Einstellen des AGR-Ventils basierend auf dem Druck über dem AGR-Ventil, wobei der Druck über dem AGR-Ventil basierend auf den Fehlern zwischen der tatsächlichen und der Soll-Einlasssauerstoffkonzentration, die oben beschrieben worden sind, eingestellt wird. Der Hub des AGR-Ventils kann z. B. basierend auf dem Kompressoreinlassdruck und dem Abgasgegendruck erhöht oder verringert werden, wobei der Abgasgegendruck basierend auf den Fehlern zwischen der tatsächlichen und der Soll-Einlasssauerstoffkonzentration aktualisiert wird. In einigen Beispielen kann der Ventilhub aus einer Nachschlagtabelle basierend auf dem Druckunterschied über dem Ventil bestimmt werden, um eine AGR-Zielverdünnung im Kraftmaschineneinlass zu erreichen. Die Position des AGR-Ventils kann z. B. basierend auf der AGR-Sollströmung und der korrigierten geschätzten AGR-Strömung durch das Vergrößern eines Öffnungsbetrags des AGR-Ventils in Reaktion auf die geschätzte AGR-Strömung, die kleiner als die AGR-Sollströmung ist, eingestellt werden. Als ein weiteres Beispiel kann das Einstellen der Ventilposition basierend auf der AGR-Sollströmung und der korrigierten geschätzten AGR-Strömung das Verkleinern eines Öffnungsbetrags des AGR-Ventils in Reaktion auf die geschätzte AGR-Strömung, die größer als die AGR-Sollströmung ist, enthalten.
Bei 220 enthält das Verfahren 200 das Einstellen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine basierend auf dem Hub des AGR-Ventils. Eine Einlassdrosselklappe, z. B. die Drosselklappe 158, kann z. B. basierend auf der Einstellung der Position des AGR-Ventils eingestellt werden. Die Position des AGR-Ventils kann z. B. durch das Vergrößern eines Öffnungsbetrags des AGR-Ventils eingestellt werden, wobei in Reaktion die Einlassdrosselklappe proportional geschlossen werden kann, während der Öffnungsbetrag des AGR-Ventils zunimmt. Als ein weiteres Beispiel kann in Reaktion auf das Verringern eines Öffnungsbetrags des AGR-Ventils die Einlassdrosselklappe proportional geöffnet werden, während der Öffnungsbetrag des AGR-Ventils abnimmt. Ferner kann in einigen Beispielen die Funken-Zeitsteuerung der Kraftmaschine basierend auf dem Hub des AGR-Ventils eingestellt werden. Es kann z. B. eine aggressivere Funken-Zeitsteuerung in Reaktion auf eine vergrößerte AGR-Verdünnung aufgrund einer Zunahme des Öffnungsbetrags des AGR-Ventils ausgeführt werden.
3 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren, z. B. das oben beschriebene Verfahren 200, zum Steuern eines Abgasrückführungsventils basierend auf den Fehlern zwischen der tatsächlichen und der Soll-Einlasssauerstoffkonzentration. Die graphische Darstellung 302 in 3 zeigt die AGR-Strömung gegen die Zeit, wobei die Kurve 314 eine beispielhafte Ziel- oder Soll-AGR-Strömung zeigt, während die Kurve 316 eine von einem Sauerstoffsensor, z. B. dem Sensor 93, im Einlass der Kraftmaschine bestimmte tatsächliche AGR-Strömung zeigt. Die graphische Darstellung 304 zeigt den Fehler des Abgasgegendrucks gegen die Zeit, wobei der Fehler des Abgasgegendrucks basierend auf einem Unterschied zwischen der AGR-Sollströmung und der tatsächlichen AGR-Strömung, die in der graphischen Darstellung 302 gezeigt sind, bestimmt wird. Die graphische Darstellung 306 zeigt den Druck über dem AGR-Ventil, z. B. einen Druckunterschied zwischen einem Druck stromaufwärts und stromabwärts des AGR-Ventils 39 oder des AGR-Ventils 87 gegen die Zeit. Wie oben bemerkt worden ist, kann der Fehler des Abgasgegendrucks bei der Bestimmung des Drucks über dem AGR-Ventil verwendet werden. Die graphische Darstellung 308 zeigt den Hub des AGR-Ventils gegen die Zeit, wobei der Hub des AGR-Ventils basierend auf dem korrigierten Druck über dem AGR-Ventil eingestellt wird. Die graphische Darstellung 310 zeigt eine Einlassluftsystem-Drosselklappe (AIS-Drosselklappe), z. B. die Drosselklappe 82, gegen die Zeit. Wie oben bemerkt worden ist, kann die AIS-Drosselklappe 82 basierend auf einer AGR-Sollströmung eingestellt werden, um einen Zieldruck über dem AGR-Ventil zu erreichen. Die graphische Darstellung 312 zeigt eine Position der Einlassdrosselklappe 158 gegen die Zeit, wobei die Einlassdrosselklappe verwendet wird, um einen Betrag der AGR und der Einlassluft, der der Kraftmaschine zugeführt wird, basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zu dosieren. Die graphische Darstellung 333 zeigt die Messungen von dem Sauerstoffsensor 93 im Kraftmaschineneinlass gegen die Zeit. Wie oben bemerkt worden ist, können die Messwerte des Sauerstoffsensors von dem Sauerstoffsensor 93 zusammen mit dem geschätzten Luftmassendurchfluss verwendet werden, um eine geschätzte AGR-Strömung im Kraftmaschineneinlass zu bestimmen.
Zum Zeitpunkt t0 arbeitet die Kraftmaschine mit einer tatsächlichen Menge der AGR, die durch die Kurve 316 der graphischen Darstellung 302 angegeben ist, die kleiner als die Sollmenge der AGR ist, die durch die Kurve 314 angegeben ist. Die tatsächliche Menge der AGR wird über die Messwerte des Sauerstoffssensors vom Sauerstoffsensor 93 im Kraftmaschineneinlass, eine Menge des Luftmassendurchflusses im Kraftmaschineneinlass und die Temperatur und/oder den Druck im Kraftmaschineneinlass bestimmt. Ein Fehlerbetrag im Abgasgegendruck, wie in der graphischen Darstellung 304 gezeigt ist, kann basierend auf dem Unterschied zwischen der tatsächlichen AGR-Menge und der AGR-Zielmenge bestimmt werden. Dieser Gegendruckfehler kann verwendet werden, um einen aktualisierten oder korrigierten Druck über dem AGR-Ventil durch das Berechnen eines Unterschieds zwischen dem aktualisierten Gegendruck und dem Druck im Einlasssystem stromaufwärts des Kompressors zu bestimmen. Wie in der graphischen Darstellung 306 gezeigt ist, ist der Druck über dem AGR-Ventil kleiner als ein Soll- oder Zieldruck 320 über dem AGR-Ventil. Um den Druck über dem AGR-Ventil zu erhöhen, wird die AIS- Drosselklappe 82 zum Zeitpunkt t1 eingestellt, um den Gegendruck über dem AGR-Ventil zu erhöhen, so dass der Zieldruck über dem AGR-Ventil erreicht wird. Zum Zeitpunkt t1 wird außerdem ein Öffnungsbetrag des AGR-Ventils erhöht, so dass die Menge der AGR zum Zeitpunkt t2 auf den AGR-Zielwert zunimmt. Ferner wird zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 die Einlassdrosselklappe 158 basierend auf der Einstellung des AGR-Ventils eingestellt, um die Zufuhr der AGR und der Einlassluft zur Kraftmaschine basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine zu steuern.
Zum Zeitpunkt t2 nimmt in Reaktion auf die Betriebsbedingung der Kraftmaschine, z. B. eine Kraftmaschinendrehzahl, eine Kraftmaschinenlast, eine Drehmomentanforderung usw., der Sollbetrag der AGR zu. Aufgrund des vergrößerten Sollbetrags der AGR fällt die tatsächliche AGR, die in der Kurve 316 gezeigt ist, abermals unter die Soll-AGR, was zu einem Fehler in der Schätzung des Abgasgegendrucks führt. Der Druck über dem AGR-Ventil wird zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 basierend auf diesem Fehler abermals bestimmt. Ferner wird zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 die AIS-Drosselklappe eingestellt, um den Druck über dem AGR-Ventil auf den Zieldruck 322 zu erhöhen, der im Vergleich zum Zieldruck 320 aufgrund der Zunahme der AGR-Sollströmung erhöht ist. Zum Zeitpunkt t3 wird dann der Hub des AGR-Ventils vergrößert, so dass die tatsächliche AGR-Strömung, wie sie durch den Sauerstoffsensor bestimmt wird, zum Zeitpunkt t4 auf den AGR-Sollwert zunimmt, während die Einlassdrosselklappe eingestellt wird, um die AGR-Zufuhr zu der Kraftmaschine zu steuern.
Zum Zeitpunkt t5 wird z. B. in Reaktion auf die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine eine verringerte AGR-Sollströmung angefordert. Nach dem Zeitpunkt t5 ist die tatsächliche AGR-Strömung, wie sie durch den Sauerstoffsensor bestimmt wird, größer als die AGR-Sollströmung, so dass ein Fehler in der Schätzung des Abgasgegendrucks vorhanden ist. Der geschätzte Druck über dem AGR-Ventil wird dann basierend auf diesem Fehler angepasst, so dass zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 ein korrigierter Druck über dem AGR-Ventil erhalten wird. Weil jedoch der Druck über dem AGR-Ventil größer als ein Zieldruck 324 über dem AGR-Ventil ist, wird die AIS-Drosselklappe zum Zeitpunkt t6 eingestellt, um den Druckunterschied über dem AGR-Ventil auf den Zielwert 324 zu verringern. Zum Zeitpunkt t6 wird der Öffnungsbetrag des AGR-Ventils verringert, so dass der tatsächliche AGR-Betrag zum Zeitpunkt t7 auf den AGR-Sollbetrag abnimmt, während die Einstellungen der Einlassdrosselklappe vorgenommen werden, um die AGR-Zufuhr zur Kraftmaschine basierend auf den Einstellungen des AGR-Ventils zu steuern.
Auf diese Weise kann durch das Bestimmen der Fehler in den Schätzungen des Abgasgegendrucks und das Anpassen der Schätzungen der AGR-Strömung basierend auf diesen Fehlern eine erhöhte Genauigkeit der Steuerung des AGR-Ventils erreicht werden, wobei dadurch die Kraftmaschinenleistung potentiell erhöht wird, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhöht wird und die Kraftmaschinenemissionen verringert werden.
Es wird angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solches können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist.
Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Umfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Umfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Umfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Abgasrückführungsventils in einer Kraftmaschine, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Einstellen der Ventilposition basierend auf der AGR-Sollströmung und der geschätzten AGR-Strömung, wobei die geschätzte Strömung auf dem geschätzten Abgasgegendruck basiert und der geschätzte Abgasgegendruck basierend auf Fehlern zwischen tatsächlicher und Soll-Einlasssauerstoffkonzentration aktualisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die tatsächliche Einlasssauerstoffkonzentration über einen Sauerstoffsensor in einem Lufteinlasssystem der Kraftmaschine bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei sich der Sauerstoffsensor stromaufwärts einer Einlassdrosselklappe (158) in einem Einlass der Kraftmaschine und stromabwärts eines Kompressors befindet, und wobei das Verfahren ferner das Einstellen einer Lufteinlasssystem-Drosselklappe (82) umfasst, um einen Solldruckunterschied über dem AGR-Ventil zu erreichen, wobei sich die Lufteinlasssystem-Drosselklappe (82) stromaufwärts des Kompressors befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Soll-Einlasssauerstoffkonzentration auf der AGR-Sollströmung, einem Luftmassendurchfluss in einem Lufteinlasssystem der Kraftmaschine und einer Temperatur der AGR basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die geschätzte AGR-Strömung aus der tatsächlichen Einlasssauerstoffkonzentration, einem Luftmassendurchfluss in einem Lufteinlasssystem der Kraftmaschine und einer Temperatur der AGR bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen der Ventilposition basierend auf der AGR-Sollströmung und der geschätzten AGR-Strömung das Einstellen des Hubs des AGR-Ventils basierend auf einem Kompressor-Einlassdruck und einem Abgasgegendruck umfasst, wobei der Abgasgegendruck basierend auf Fehlern zwischen tatsächlicher und Soll-Einlasssauerstoffkonzentration aktualisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Ventilhub aus einer Nachschlagtabelle bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einstellen einer Lufteinlasssystem-Drosselklappe (82) umfasst, um einen Zieldruckunterschied über dem AGR-Ventil zu erreichen, wobei der Zieldruckunterschied auf der AGR-Sollströmung basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen der Ventilposition basierend auf der AGR-Sollströmung und der geschätzten AGR-Strömung das Vergrößern eines Öffnungsbetrags des AGR-Ventils in Reaktion auf die geschätzte AGR-Strömung, die kleiner als die AGR-Sollströmung ist, enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner das entsprechende Schließen einer Einlassdrosselklappe (158) umfasst, während der Öffnungsbetrag des AGR-Ventils zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen der Ventilposition basierend auf der AGR-Sollströmung und der geschätzten AGR-Strömung das Verringern eines Öffnungsbetrag des AGR-Ventils in Reaktion auf die geschätzte AGR-Strömung, die größer als die AGR-Sollströmung ist, enthält.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner das entsprechende Öffnen einer Einlassdrosselklappe (158) umfasst, während der Öffnungsbetrag des AGR-Ventils abnimmt.
Verfahren zum Betreiben einer Kraftmaschine, die einen Sauerstoffsensor und einen AGR-Kanal, der zwischen einen Kraftmaschineneinlass und einen Kraftmaschinenauslass gekoppelt ist, enthält, das Folgendes umfasst: Bestimmen eines aktualisierten Abgasgegendrucks basierend auf Fehlern zwischen tatsächlicher und Soll-Einlasssauerstoffkonzentration; und Einstellen der Position des AGR-Ventils basierend auf einem Druckunterschied über dem Ventil, wobei der Druckunterschied auf dem aktualisierten Abgasgegendruck basiert.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Kraftmaschine einen Turbolader enthält und der AGR-Kanal einen Kraftmaschinenauslass stromabwärts einer Turbine an einen Kraftmaschineneinlass stromaufwärts eines Kompressors koppelt und der Druckunterschied über dem Ventil basierend auf einem Unterschied zwischen dem Druck an einem Einlass des Kompressors und dem aktualisierten Abgasgegendruck bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der aktualisierte Abgasgegendruck basierend auf Fehlern zwischen tatsächlicher und Soll-Einlasssauerstoffkonzentration und einem AGR-Luftmassenstrom bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die tatsächliche Einlasssauerstoffkonzentration über den Sauerstoffsensor bestimmt wird, wobei sich der Sauerstoffsensor in einem Lufteinlasssystem der Kraftmaschine stromaufwärts einer Einlassdrosselklappe (158) befindet.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner das Einstellen einer Einlassdrosselklappe (158) basierend auf einer Einstellung der Position des AGR-Ventils umfasst.
Kraftmaschinensystem, das Folgendes umfasst: einen Kraftmaschineneinlass; einen Kraftmaschinenauslass; einen Turbolader, der einen Kompressor und eine Turbine enthält und zwischen den Kraftmaschineneinlass und den Kraftmaschinenauslass gekoppelt ist; einen Niederdruck-AGR-Kanal, der konfiguriert ist, um wenigstens etwas Abgas von dem Kraftmaschinenauslass stromabwärts der Turbine zu dem Kraftmaschineneinlass stromaufwärts des Kompressors abzuleiten; ein AGR-Ventil, das in dem AGR-Kanal stromaufwärts des Kompressors positioniert ist und konfiguriert ist, um eine Menge des durch den AGR-Kanal abgeleiteten Abgases einzustellen; eine Einlassdrosselklappe (158) in einem Einlass der Kraftmaschine, die sich stromabwärts des Kompressors befindet; eine Lufteinlasssystem-Drosselklappe (82), die sich stromaufwärts des Kompressors befindet; einen Sauerstoffsensor, der an den Einlass der Kraftmaschine stromaufwärts der Einlassdrosselklappe (158) und stromabwärts des Kompressors gekoppelt ist; einen Controller, der konfiguriert ist, um: einen aktualisierten Abgasgegendruck basierend auf Fehlern zwischen tatsächlicher und Soll-Einlasssauerstoffkonzentration zu bestimmen, wobei die tatsächliche Einlasssauerstoffkonzentration über den Sauerstoffsensor bestimmt wird; und eine Position des AGR-Ventils basierend auf einem Druckunterschied über dem Ventil einzustellen, wobei der Druckunterschied auf einem Druck an einem Einlass des Kompressors und dem aktualisierten Abgasgegendruck basiert.
System nach Anspruch 18, wobei der Controller ferner konfiguriert ist, um die Lufteinlasssystem-Drosselklappe (82) einzustellen, um einen Zieldruckunterschied über dem AGR-Ventil zu erreichen, wobei der Zieldruckunterschied auf der AGR-Sollströmung basiert.
System nach Anspruch 19, wobei der Controller ferner konfiguriert ist, um die Einlassdrosselklappe (158) basierend auf der Position des AGR-Ventils einzustellen.