DE102014223089A1 - Verfahren und system für verbessertes ablassen von verdünnungsgasen - Google Patents

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James Alfred Hilditch
Robert Ralph Iorio
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Abstract

Verfahren und Systeme werden bereitgestellt, um das AGR-Ablassen in einem Hybrid-Fahrzeug bei Betriebsübergängen, wie beim Loslassen des Gaspedals zu niedrigeren Lastbedingungen, zu beschleunigen. In Reaktion auf eine abnehmende Kraftmaschinendrehmomentanforderung wird die Kraftstoffzufuhr zur Kraftmaschine deaktiviert, und ein Motor wird genutzt, um die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr zu drehen, bis eine gewünschte ND-AGR-Rate erreicht ist. Alternativ wird der Kraftmaschinenbetrieb mit deaktivierter AGR fortgesetzt, bis die gewünschte ND-AGR-Rate erreicht ist, und das erzeugte überschüssige Kraftmaschinendrehmoment wird in einer Systembatterie gespeichert.

Description

  • Die vorliegende Patentanmeldung betrifft Verfahren und Systeme zum Verbessern des Ablassens von Niederdruck-AGR-Gasen aus einer Kraftmaschine während des Betriebs unter geringen Lasten.
  • Abgasrückführungs(AGR)-Systeme führen einen Teil der Abgase aus einem Kraftmaschinenabgassystem in ein Kraftmaschinenansaugsystem zurück, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Emissionen des Fahrzeugs zu verbessern, indem Drosselungsverluste und Verbrennungstemperaturen verringert werden. Bei aufgeladenen Kraftmaschinen mit Direkteinspritzung kann ein Niederdruck-AGR(ND-AGR)-Kreislauf implementiert sein. Der ND-AGR-Kreislauf führt Abgase aus einem Abgaskanal stromabwärts einer Turbine in einen Ansaugkanal stromaufwärts eines Turboladerkompressors.
  • Allerdings kann es aufgrund der AGR-Zuführung vor dem Kompressor zu einer erheblichen Transportverzögerung zwischen dem AGR-Ventil und der Brennkammer kommen. Speziell müssen unter Umständen Abgasrückstände durch den Turboladerkompressor, Hochdruck-Ansaugleitungen, einen Ladeluftkühler und einen Ansaugkrümmer geführt werden, ehe sie die Brennkammer erreichen. Infolge der Transportverzögerung kann unter Bedingungen, wenn die AGR sehr schnell verringert werden muss, etwa bei Loslassen des Gaspedals zu Niedriglastbedingungen, im Ansaugtrakt mehr Verdünnungsgas vorhanden sein als erwünscht. Das Vorhandensein einer erhöhten Ansaugluftverdünnung bei niedrigen Lasten kann Probleme mit der Verbrennungsstabilität sowie die Neigung zu Zündaussetzern verstärken.
  • Ein beispielhafter Lösungsansatz zur Bewältigung der überschüssigen Rückstände wird von Ma et al. in US 6.014.959 gezeigt. Darin wird zwischen einer AGR-Drossel und einer Haupt-Luftansaugdrossel eine starre Verbindung bereitgestellt, die die Bewegung der AGR-Drossel in Abhängigkeit von der Bewegung der Hauptdrossel setzt. Hierdurch kann AGR-Verdünnungsgas immer in einem festen Anteil zum Ansaugluftstrom bereitgestellt werden.
  • Allerdings haben die Erfinder hier mögliche Probleme eines solchen Ansatzes erkannt. Beispielsweise kann die Transportverzögerung nicht ausreichend behoben werden, während gleichzeitig die Vorteile der ND-AGR für die Kraftstoffwirtschaftlichkeit begrenzt sind. Zum Beispiel kann die Verknüpfung der AGR-Verdünnung mit dem Ansaugluftstrom bewirken, dass ND-AGR-Gase bei Niedriglastpunkten bereitgestellt werden, bei denen durch die AGR kein Vorteil in der Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu erzielen ist. In einigen Fällen können mit der Bereitstellung von ND-AGR-Gasen an einem Niedriglastpunkt sogar negative Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch einhergehen. So kann es bei derartigen System etwa nicht möglich sein, die ND-AGR-Gase schnell aus dem Ansaugtakt abzulassen, ohne den Luftstrom negativ zu beeinflussen. Als weiteres Beispiel können die niedrigeren Lastpunkte die Bereitstellung von AGR-Gasen bei höheren Lastpunkten begrenzen, da dies die Punkte sind, bei denen das Verbrennungssystem den meisten Beschränkungen hinsichtlich der Verdünnung unterliegt. Somit kann dies die maximal erzielbare AGR-Rate unter Hochlast begrenzen. Das Vorhandensein von zu viel Verdünnungsgas im Ansaugsystem der Kraftmaschine kann auch den Kompressor anfällig machen für Korrosion und Kondensation aus darin verbliebenen AGR-Gasen. Ferner kann es am Ladeluftkühler eines aufgeladenen Kraftmaschinensystems zu verstärkter Kondensation aufgrund des AGR-Stroms durch den Kühler kommen. Die verstärkte Kondensation kann zusätzliche Maßnahmen gegen Kondensation erforderlich machen.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass wenigstens einige der vorstehenden Probleme gelöst werden können, wenn ein Motor/Generator eines Hybrid-Fahrzeugsystems genutzt wird, um ND-AGR-Gase schnell abzulassen. In einem Beispiel wird dies durch ein Verfahren für ein Hybrid-Fahrzeugsystem erreicht, welches umfasst: in Reaktion auf eine sinkende Kraftmaschinenlast beim Betreiben einer Kraftmaschine mit AGR, Deaktivieren der Kraftstoffzufuhr zur Kraftmaschine und Nutzen des Motordrehmoments, um das Fahrzeug anzutreiben; und Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über einen Generator, solange die AGR-Menge im Ansaugtrakt niedriger ist als ein Schwellwert. Auf diese Weise können ND-AGR-Gase schnell abgelassen werden, ohne das Drehmoment zu den Rädern zu beeinflussen.
  • Als Beispiel kann unter mittleren bis hohen Lastbedingungen ein Hybridfahrzeugsystem in einer Kraftmaschinenbetriebsart betrieben werden, wobei die Kraftmaschine Kraftstoff verbrennt, um Drehmoment zum Antreiben der Räder des Fahrzeugs bereitzustellen. Ferner können, während der Kraftmaschinenbetriebsart, Niederdruck-AGR-Gase (ND-AGR) aus dem Abgastrakt der Kraftmaschine in den Ansaugtrakt der Kraftmaschine strömen, um zusätzliche Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Vorteile bei den Emissionen bereitzustellen. In Reaktion auf ein Loslassen des Gaspedals zu niedrigeren Lastbedingungen kann die Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschine deaktiviert werden, und das Motordrehmoment eines Elektromotors/Generators kann genutzt werden, um die Fahrzeuge anzutreiben. Unter den Niedriglastbedingungen können die AGR-Gase in der Kraftmaschine nicht benötigt werden und müssen unter Umständen schnell abgelassen werden. Um das Entfernen der ND-AGR-Gase aus der Kraftmaschine zu beschleunigen, kann daher die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über den Generator gedreht werden. So können während des Drehens sowohl eine Ansaugdrossel als auch ein AGR-Ventil vollständig geöffnet gehalten werden, damit die AGR-Gase durch frische Ansaugluft ersetzt werden können. Die Drehzahl, mit der die Kraftmaschine gedreht wird, kann auf der Kraftmaschinendrehzahl vor dem Abschalten der Kraftstoffeinspritzung basieren. Das Drehen der Kraftmaschine über den Generator kann für eine Dauer fortgesetzt werden, bis die ND-AGR-Gase (Menge, Durchfluss etc.) unter einem Schwellwert liegen. In einem Beispiel kann das Drehen so lange fortgesetzt werden, bis alle ND-AGR-Gase durch frische Ansaugluft ersetzt worden sind. Danach kann, sobald die ND-AGR-Gase ausreichend abgelassen sind, die Kraftmaschine in den Stillstand gedreht werden und ausgeschaltet bleiben, bis eine Drehmomentanforderung hoch genug ist, um einen Wiederstart der Kraftmaschine zu erfordern. Inzwischen kann das Fahrzeug weiterhin über Motordrehmoment angetrieben werden.
  • Auf diese Weise kann das Ablassen von AGR-Gasen aus einem Ansaugtrakt einer Kraftmaschine beschleunigt werden. Durch aktives Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über einen Motor/Generator mit geöffneter Ansaugdrossel und geöffnetem AGR-Ventil kann die Pumpleistung der drehenden Kraftmaschine genutzt werden, um frische Luft anzusaugen und AGR-Gase aus dem Ansaugkrümmer auszustoßen. Dies ermöglicht es, AGR-Pegel im Ansaugkrümmer schneller zu reduzieren als dies anders möglich gewesen wäre. Darüber hinaus können ein höheres Kraftmaschinendrehmoment und eine höhere Batterieladung gehalten werden, während die AGR-Gase abgelassen werden. Durch das schnelle Reduzieren des AGR-Pegels im Ansaugtrakt bei Niedriglastbedingungen, wenn die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, können höhere AGR-Raten erzielt werden, wenn die Kraftmaschine in der Folge wieder gestartet wird. Dies verbessert den Wirkungsgrad der Kraftmaschine erheblich, insbesondere im mittleren bis hohen Drehzahl-Last-Bereich. Indem die AGR-Gase durch Frischluft ersetzt werden, wird die Verdampfung von kondensiertem Wasser und Kohlenwasserstoff erhöht, wodurch ihre Konzentration in der Kraftmaschine und damit die Notwendigkeit von kondensationsverhindernden Maßnahmen verringert wird. Darüber hinaus reduziert die Verringerung der Kondensation Korrosion und Verschleiß des Kompressors und des Ladeluftkühlers. Insgesamt wird die Leistung einer aufgeladenen Kraftmaschine verbessert.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass die vorstehend erwähnte Zusammenfassung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung ausführlicher beschrieben werden. Die Zusammenfassung hat nicht die Aufgabe, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstandes zu identifizieren; der Schutzbereich des Erfindungsgegenstandes wird ausschließlich durch die Patentansprüche definiert, die auf die ausführliche Beschreibung folgen. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die vorstehend oder an irgendeiner anderen Stelle dieser Offenbarung angemerkte Nachteile beseitigen.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hybrid-Elektrofahrzeugsystems.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkammer eines Kraftmaschinensystems von 1.
  • 3 zeigt ein beispielhaftes Kraftmaschinensystem, das mit Abgasrückführungs(AGR)-Fähigkeit ausgestattet ist.
  • 4 zeigt ein ausführliches Flussdiagramm zum Betreiben des Hybrid-Fahrzeugsystems von 1, um das Ablassen von Niederdruck-AGR zu beschleunigen.
  • 5 zeigt beispielhafte AGR-Schemata bei ausgewählten Drehzahl-Last-Bedingungen der Kraftmaschine.
  • 6 zeigt beispielhafte Betriebsvorgänge in einem Hybrid-Elektrofahrzeug zum Beschleunigen des AGR-Ablassens gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die nachstehende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Verwenden eines Motors/Generators eines Hybrid-Fahrzeugsystems (etwa des Fahrzeugsystems von 1), um das Ablassen von AGR-Gasen aus einer Kraftmaschine (etwa dem Kraftmaschinensystem von 2–3) bei Niedriglastbedingungen zu beschleunigen. Während des Betriebs des Hybrid-Fahrzeugs in einer Kraftmaschinenbetriebsart mit AGR-Fluss kann es in Reaktion auf eine abnehmende Kraftmaschinenlast nötig sein, die AGR-Zufuhr in die Kraftmaschine schnell zu reduzieren. Unter solchen Bedingungen kann eine Steuerung dafür ausgelegt sein, eine Steuerroutine auszuführen, etwa die beispielhafte Routine von 4, um die Kraftstoffzufuhr zur Kraftmaschine zu unterbinden und das Fahrzeug mittels Motordrehmoment anzutreiben. Darüber hinaus kann die Steuerung die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr mithilfe des Motordrehmoments so lange drehen, bis ausreichend AGR-Gase aus dem Ansaugkrümmer der Kraftmaschine abgelassen sind. Alternativ kann, falls die Batterie des Fahrzeugsystems Ladung aufnehmen kann, die Steuerung die AGR deaktivieren und die Kraftmaschine bei geschlossenem AGR-Ventil betreiben, während das überschüssige erzeugte Kraftmaschinendrehmoment als Batterieladung gespeichert wird. Beispielhafte Einstellungen werden unter Bezugnahme auf 6 gezeigt. Auf diese Weise können während des nachfolgenden Kraftmaschinenbetriebs höhere AGR-Schemata erzielt werden, insbesondere bei mittleren bis hohen Drehzahl-Last-Bedingungen der Kraftmaschine (5). Insgesamt wird die Leistung einer Kraftmaschine verbessert.
  • 1 stellt ein Hybrid-Antriebssystem 100 für ein Fahrzeug dar. In der dargestellten Ausführungsform ist das Fahrzeug ein Hybrid-Elektrofahrzeug (Hybrid Electric Vehicle, HEV). Das Antriebssystem 100 umfasst eine Brennkraftmaschine 10 mit einer Mehrzahl von Zylindern 30. Kraftstoff kann an jeden Zylinder der Kraftmaschine 10 von einem (nicht dargestellten) Kraftstoffsystem bereitgestellt werden, das einen oder mehrere Kraftstoffbehälter, eine oder mehrere Kraftstoffpumpe(n) und Einspritzdüsen 66 umfasst.
  • Kraftmaschine 10 liefert Leistung an ein Getriebe 44 über eine Drehmomentantriebswelle 18. In dem dargestellten Beispiel ist das Getriebe 44 ein leistungsverzweigendes Getriebe (oder Getriebeachse), das einen Planetenradsatz 22 und ein oder mehrere drehende Zahnradelement(e) umfasst. Getriebe 44 umfasst ferner einen Stromgenerator 24 und einen Elektromotor 26. Der Stromgenerator 24 und der Elektromotor 26 können auch als elektrische Maschinen bezeichnet werden, da sie jeweils entweder als Motor oder als Generator fungieren können. Drehmoment wird vom Getriebe 44 über ein Leistungsübertragungsgetriebe 34, eine Drehmomentabtriebswelle 19 und eine Differenzial -und-Achse-Baugruppe 36 abgegeben, um Antriebsräder 52 des Fahrzeugs anzutreiben.
  • Der Generator 24 ist antreibbar mit dem Elektromotor 26 verbunden, so dass der Stromgenerator 24 und der Elektromotor 26 jeweils mittels elektrischer Energie von einer Speichervorrichtung für elektrische Energie, hier in Form der Batterie 54 dargestellt, betrieben werden können. In einigen Ausführungsformen kann eine Energieumwandlungsvorrichtung, etwa ein Inverter, zwischen die Batterie und den Motor gekoppelt sein, um den Gleichstromausgang (DC) der Batterie in einen Wechselstromausgang (AC) für den Motor umzuwandeln. In alternativen Ausführungsformen kann der Inverter jedoch im Elektromotor konfiguriert sein.
  • Der Elektromotor 26 kann in einem Rückgewinnungsmodus betrieben werden, also als Generator, um Energie aus der Bewegung des Fahrzeugs und/oder der Kraftmaschine aufzunehmen und die aufgenommene kinetische Energie in eine für die Speicherung in der Batterie 54 geeignete Energieform umzuwandeln. Ferner kann der Elektromotor 26 je nach Bedarf als Motor oder als Generator betrieben werden, um das von der Kraftmaschine bereitgestellte Drehmoment zu ergänzen bzw. aufzunehmen.
  • Der Planetenradsatz 22 umfasst ein Hohlrad 42, ein Sonnenrad 43 und eine Planetenträgerbaugruppe 46. Das Hohlrad und das Sonnenrad können über den Träger miteinander gekoppelt sein. Eine erste Antriebsseite des Planetenradsatzes 22 ist mit der Kraftmaschine 10 gekoppelt, während eine zweite Antriebsseite des Planetenradsatzes 22 mit dem Generator 24 gekoppelt ist. Eine Abtriebsseite des Planetenradsatzes ist mit Antriebsrädern 52 des Fahrzeugs über das Leistungsübertragungsgetriebe 34 gekoppelt, das ein oder mehrere kämmend ineinandergreifende Zahnradelemente 60–68 umfasst. In einem Beispiel können die kämmend ineinandergreifenden Zahnradelemente 60–68 Stufengetriebe sein, wobei die Trägerbaugruppe 46 Drehmoment an das Stufengetriebe verteilen kann. Die Zahnradelemente 62, 64 und 66 sind auf eine Vorgelegewelle 17 montiert, wobei das Zahnradelement 64 mit einem vom Motor angetriebenen Zahnradelement 70 in Eingriff ist. Der Elektromotor 26 treibt das Zahnradelement 70 an, das als Drehmomenteingang für das Vorgelegegetriebe dient. Auf diese Weise kann der Planetenträger 46 (und folglich die Kraftmaschine und der Generator) über ein oder mehrere Zahnradelement(e) mit den Fahrzeugrädern und dem Motor gekoppelt sein. Das Hybrid-Antriebssystem 100 kann in verschiedenen Umgebungen betrieben werden, einschließlich eines Vollhybridsystems, wobei das Fahrzeug nur von der Kraftmaschine und dem Generator gemeinsam oder nur von dem Elektromotor oder von einer Kombination daraus angetrieben wird. Alternativ können auch Unterstützungs- oder Mild-Hybrid-Ausführungsformen eingesetzt werden, wobei die Kraftmaschine die primäre Drehmomentquelle ist und der Elektromotor selektiv unter bestimmten Bedingungen zusätzliches Drehmoment liefert, etwa bei einem Gaspedal-treten-Ereignis.
  • Beispielsweise kann das Fahrzeug in einer Kraftmaschinenbetriebsart gefahren werden, in der die Kraftmaschine 10 zusammen mit dem Stromgenerator (der Reaktionsmoment an den Planetenradsatz bereitstellt und ein Netto-Planetenabtriebsmoment für den Antrieb ermöglicht) betrieben und als die primäre Drehmomentquelle zum Antreiben der Räder 52 genutzt werden kann (in der Motorbetriebsart kann auch der Generator Drehmoment an die Räder abgeben). Während der Kraftmaschinenbetriebsart kann an die Kraftmaschine 10 Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter über die Kraftstoffeinspritzdüse 66 zugeführt werden, so dass die Kraftmaschine unter Kraftstoffzufuhr drehen kann, um Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Speziell wird Kraftmaschinenleistung an das Hohlrad des Planetenradsatzes geliefert. Gleichzeitig liefert der Generator Drehmoment an das Sonnenrad 43 und erzeugt so ein Reaktionsmoment zur Kraftmaschine. Folglich wird Drehmoment von dem Planetenträger an die Zahnräder 62, 64, 66 auf der Vorgelegewelle 17 abgegeben, die wiederum die Leistung an die Räder 52 liefert. Zusätzlich kann die Kraftmaschine dazu betrieben werden, mehr Drehmoment abzugeben als für den Antrieb benötigt wird, in welchem Fall die zusätzliche Leistung von dem Generator (in der Stromerzeugungsbetriebsart) aufgenommen wird, um die Batterie 54 aufzuladen oder Strom für andere Verbraucher im Fahrzeug zu liefern.
  • In einem anderen Beispiel kann das Fahrzeug in einer Unterstützungsbetriebsart gefahren werden, in der die Kraftmaschine 10 als die primäre Drehmomentquelle betrieben und verwendet wird, um die Räder 52 anzutreiben, und der Elektromotor als zusätzliche Drehmomentquelle genutzt wird, um mit der Kraftmaschine 10 zusammenzuwirken und das von dieser bereitgestellte Drehmoment zu ergänzen. Während der Unterstützungsbetriebsart wird, wie in der Kraftmaschinenbetriebsart, Kraftstoff in die Kraftmaschine 10 zugeführt, um die Kraftmaschine unter Kraftstoffzufuhr zu drehen und Drehmoment an die Fahrzeugräder zu liefern.
  • In noch einem anderen Beispiel kann das Fahrzeug in einer Kraftmaschine-Aus- oder Elektrobetriebsart fahren, in der der batteriegetriebene Elektromotor 26 als einzige Drehmomentquelle zum Antreiben der Räder 52 betrieben und genutzt wird. Daher kann während der Elektrobetriebsart kein Kraftstoff in die Kraftmaschine 10 eingespritzt werden, unabhängig davon, ob die Kraftmaschine dreht oder nicht. Die Elektrobetriebsart kann beispielsweise beim Bremsen, bei niedrigen Geschwindigkeiten, bei niedrigen Lasten, beim Ampelhalt etc. eingesetzt werden. Speziell wird Motorleistung an das Zahnradelement 70 geliefert, das wiederum die Zahnradelemente an der Vorgelegewelle 17 antreibt und damit die Räder 52 antreibt.
  • Das Antriebssystem 100 kann ferner ein Steuerungssystem mit einer Steuerung 12 aufweisen, die dafür ausgelegt ist, Informationen von einer Mehrzahl von Sensoren 16 (wovon verschiedene Beispiele hier beschrieben werden) zu empfangen und Steuersignale an eine Mehrzahl von Stellgliedern 81 (wovon verschiedene Beispiele hier beschrieben werden) zu senden. Als ein Beispiel können Sensoren 16 verschiedene Druck- und Temperatursensoren, einen Kraftstoffstandsensor, verschiedene Abgassensoren etc. einschließen. Die verschiedenen Stellglieder können beispielsweise den Radsatz, Zylinderkraftstoffdüsen (nicht dargestellt), eine Luftansaugdrossel, die mit dem Ansaugkrümmer der Kraftmaschine gekoppelt ist (nicht dargestellt), etc. einschließen. Weitere Sensoren und Stellglieder sind in den 2–3 dargestellt. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren erhalten, die Eingangsdaten verarbeiten und in Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten basierend auf darin programmierten Anweisungen oder Codes gemäß einer oder mehreren Routine(n) die Stellglieder betätigen. Eine beispielhafte Steuerroutine ist unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
  • 2 stellt eine beispielhafte Ausführungsform einer Brennkammer oder eines Zylinders von Kraftmaschine 10 (von 1) dar. Die Kraftmaschine 10 kann Steuerparameter von einem Steuerungssystem mit der Steuerung 12 sowie Eingaben von einem Fahrzeugbediener 130 über eine Eingabevorrichtung 132 empfangen. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 132 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 für das Generieren eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (hier auch „die Brennkammer“) 30 der Kraftmaschine 10 kann Brennkammerwände 136 aufweisen, wobei der Kolben 138 darin angeordnet ist. Der Kolben 138 kann so an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Zwischenübertragungssystem an wenigstens ein Antriebsrad des Personenkraftfahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Startbetrieb der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen. Speziell können der Generator 24 (von 1) und der Antriebsstrang einschließlich des Motors 26 (von 1) mit der Kurbelwelle gekoppelt sein und Drehmoment für das Anlassen der Kraftmaschine bereitstellen.
  • Der Zylinder 30 kann Ansaugluft über eine Reihe von Ansaugluftkanälen 142, 144 und 146 aufnehmen. Der Ansaugluftkanal 146 kann mit weiteren Zylindern der Kraftmaschine 10 zusätzlich zu Zylinder 30 in Kommunikationsverbindung stehen. In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Ansaugkanäle eine Ladevorrichtung wie etwa einen Turbolader oder einen Verdrängerlader aufweisen.
  • Beispielsweise zeigt 2 die Kraftmaschine 10 in einer Ausgestaltung mit einem Turbolader mit einem Kompressor 174, der zwischen den Ansaugkanälen 142 und 144 angeordnet ist, und mit einer Abgasturbine 176, die entlang dem Abgaskanal 148 angeordnet ist. Der Kompressor 174 kann über eine Welle 180 wenigstens teilweise durch die Abgasturbine 176 angetrieben werden, wobei die Ladevorrichtung als Turbolader ausgestaltet ist. Allerdings kann in anderen Beispielen, etwa wenn die Kraftmaschine 10 mit einem Verdrängerlader ausgestattet ist, die Abgasturbine 176 wahlweise weggelassen werden, wobei der Kompressor 174 durch einen mechanischen Eingang von einem Motor oder der Kraftmaschine angetrieben werden kann. Eine Drossel 20 mit einer Drosselklappe 164 kann entlang einem Ansaugkanal der Kraftmaschine bereitgestellt werden, um die Flussgeschwindigkeit und/oder den Druck der Ansaugluft, die an die Zylinder der Kraftmaschine bereitgestellt wird, zu variieren. Beispielsweise kann die Drossel 20 stromabwärts des Kompressors 174 angeordnet sein wie in 2 gezeigt, oder sie kann alternativ stromaufwärts des Kompressors 174 vorgesehen werden. In einigen Ausführungsformen kann, wie unter Bezugnahme auf 3 erläutert, ein Ladeluftkühler (Charge Air Cooler, CAC) stromabwärts des Kompressors 174 und stromaufwärts der Drossel 20 angeordnet sein, um eine an die Kraftmaschine gelieferte Ladeluftfüllung zu kühlen. Alternativ kann der CAC stromabwärts der in den Ansaugkrümmer 146 integrierten Drossel angeordnet sein.
  • Der Abgaskanal 148 kann Abgase von weiteren Zylindern der Kraftmaschine 10 zusätzlich zu Zylinder 30 aufnehmen. Der Abgassensor 128 wird gekoppelt mit dem Abgaskanal 148 stromaufwärts der Emissionskontrollvorrichtung 178 gezeigt. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Anzeige eines Abgas-Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses gewählt werden, beispielsweise eine lineare Lambdasonde oder eine UEGO (Universal oder Wide-range Exhaust Gas Oxygen, unbeheizte Lambdasonde), eine binäre Lambdasonde oder EGO (wie dargestellt), eine HEGO (beheizte Lambdasonde), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Emissionskontrollvorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC, Three Way Catalyst), ein NOx-Speicherkatalysator, verschiedene andere Emissionskontrollvorrichtungen oder Kombinationen davon sein.
  • Die Abgastemperatur kann von einem oder mehreren (nicht dargestellten) Temperatursensor(en) geschätzt werden, die im Abgaskanal 148 angeordnet sind. Alternativ kann die Abgastemperatur anhand der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine wie Drehzahl, Last, Luft-/Kraftstoffverhältnis (Air-Fuel Ratio, AFR), Spätzündung etc. abgeleitet werden. Ferner kann die Abgastemperatur von einem oder mehreren Abgassensor(en) 128 berechnet werden. Es ist einzusehen, dass die Abgastemperatur alternativ durch eine beliebige Kombination der hier aufgeführten Temperaturschätzverfahren geschätzt werden kann.
  • Jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 kann ein oder mehrere Ansaugventil(e) und ein oder mehrere Abgasventil(e) aufweisen. Beispielsweise ist Zylinder 30 mit wenigstens einem Ansaug-Tellerventil 150 und wenigstens einem Abgas-Tellerventil 156 in einem oberen Bereich von Zylinder 30 dargestellt. In manchen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10, einschließlich Zylinder 30, wenigstens zwei Ansaug-Tellerventile und wenigstens zwei Abgas-Tellerventile aufweisen, die in einem oberen Bereich des Zylinders angeordnet sind.
  • Das Ansaugventil 150 kann durch die Steuerung 12 mittels Nockenbetätigung über ein Nockenbetätigungssystem 151 gesteuert werden. In gleicher Weise kann das Abgasventil 156 durch die Steuerung 12 über ein Nockenbetätigungssystem 153 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 können jeweils einen oder mehrere Nocken aufweisen und können eines oder mehrere der folgenden, von der Steuerung 12 betreibbaren Systeme nutzen, um den Ventilbetrieb zu variieren: Nockenprofilverstellung (Cam Profile Switching, CPS), variable Nockenwellenverstellung (Variable Cam Timing, VCT), variable Ventileinstellung (Variable Valve Timing, VVT) und/oder variabler Ventilhub (Variable Valve Lift, VVL). Die Position des Ansaugventils 150 und des Abgasventils 156 kann mittels Ventilpositionssensoren 155 bzw. 157 festgestellt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Ansaugventil und/oder das Abgasventil per elektrischem Ventilstellantrieb gesteuert werden. Beispielsweise kann der Zylinder 30 alternativ ein Ansaugventil, das per elektrischem Ventilstellantrieb gesteuert wird, und ein Abgasventil, das mittels Nockenwellenbetätigung einschließlich CPS- und/oder VCT-System gesteuert wird, aufweisen. In noch weiteren Ausführungsformen können das Ansaugventil und das Abgasventil durch einen gemeinsamen Ventilstellantrieb oder ein gemeinsames Betätigungssystem oder durch einen variablen Ventilstellantrieb bzw. ein variables Betätigungssystem gesteuert werden.
  • Zylinder 30 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, welches das Verhältnis der Volumina bei Stellung des Kolbens 138 am unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt ist. Herkömmlicherweise liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich 9:1 bis 13:1. In einigen Beispielen allerdings, in denen andere Kraftstoffe eingesetzt werden, kann das Verdichtungsverhältnis höher sein. Dies kann der Fall sein, wenn beispielsweise Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit höherer latenter Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann auch höher sein, falls Direkteinspritzung verwendet wird, aufgrund ihrer Auswirkung auf das Motorklopfen.
  • In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 eine Zündkerze 192 aufweisen, um die Verbrennung in Gang zu setzen. Das Zündsystem 190 kann über die Zündkerze 192 der Brennkammer 30 in Reaktion auf ein Zündungsfrühverstellungssignal SA von der Steuerung 12 unter bestimmten Betriebsbedingungen einen Zündfunken zuführen. In einigen Ausführungsformen jedoch kann die Zündkerze 192 weggelassen sein, etwa wenn die Kraftmaschine 10 die Zündung mittels Selbstzündung oder durch Kraftstoffeinspritzung in Gang setzt, wie dies bei manchen Diesel-Kraftmaschinen der Fall sein kann.
  • In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüse(n) ausgestaltet sein, um ein Klopf- oder Vorentflammunterdrückungsfluid an diesen bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann das Fluid ein Kraftstoff sein, wobei die Einspritzdüse als Kraftstoffeinspritzdüse bezeichnet wird. Als nichteinschränkendes Beispiel ist Zylinder 30 mit einer einzelnen Kraftstoffeinspritzdüse 166 dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzdüse 166 ist direkt an den Zylinder 30 gekoppelt, um Kraftstoff direkt dorthinein einzuspritzen, in Proportion zu der Impulsbreite des von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 168 empfangenen Signals FPW. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 166 das bereit, was als Direkteinspritzung (im Folgenden als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 30 bekannt ist. Obwohl 2 die Kraftstoffeinspritzdüse 166 als seitliche Einspritzdüse zeigt, kann sie alternativ auch oberhalb des Kolbens angeordnet sein, etwa in der Nähe der Position der Zündkerze 192. Diese Position kann, wenn die Kraftmaschine mit einem alkoholbasierten Kraftstoff betrieben wird, aufgrund der geringeren Flüchtigkeit mancher alkoholbasierter Kraftstoffe die Mischung und Verbrennung verbessern. Alternativ kann die Einspritzdüse oberhalb und in der Nähe des Ansaugventils angeordnet sein, um die Mischung zu verbessern.
  • Kraftstoff kann für die Kraftstoffeinspritzdüse 166 über ein Hochdruck-Kraftstoffsystem 8 bereitgestellt werden, welches Kraftstoffbehälter, Kraftstoffpumpen und eine Kraftstoffverteilerleiste aufweist. Alternativ kann Kraftstoff von einer einstufigen Kraftstoffpumpe mit geringerem Druck zugeführt werden, in welchem Fall die zeitliche Steuerung der Kraftstoffdirekteinspritzung während des Verdichtungshubs stärker eingeschränkt sein kann als bei Einsatz eines Hochdruck-Kraftstoffsystems. Ferner, wenn auch nicht gezeigt, können die Kraftstoffbehälter einen Druckgeber aufweisen, der ein Signal an die Steuerung 12 bereitstellt. Es ist einzusehen, dass in einer alternativen Ausführungsform die Kraftstoffeinspritzdüse 166 eine Kanaleinspritzdüse sein kann, die Kraftstoff in den Ansaugkanal stromaufwärts des Zylinders 30 bereitstellt.
  • Wie vorstehend beschrieben, zeigt 2 nur einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine. Somit kann jeder Zylinder eine eigene Gruppe von Ansaug-/Abgasventilen, Kraftstoffeinspritzdüse(n), Zündkerze etc. umfassen.
  • Kraftstoffbehälter im Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoff verschiedener Qualitäten enthalten, etwa verschiedene Zusammensetzungen. Diese Unterschiede können verschiedene Alkoholgehalte, verschiedene Oktanzahlen, verschiedene Verdampfungstemperaturen, verschiedene Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen davon etc. umfassen. In einem Beispiel könnten Kraftstoffe mit verschiedenen Alkoholgehalten umfassen, dass ein Kraftstoff Benzin ist und der andere Kraftstoff Ethanol oder Methanol ist. In einem anderen Beispiel kann die Kraftmaschine Benzin als erste Substanz und ein alkoholhaltiges Kraftstoffgemisch wie etwa E85 (entspricht ungefähr 85% Ethanol und 15% Benzin) oder M85 (entspricht ungefähr 85% Methanol und 15% Benzin) als zweite Substanz verwenden. Andere alkoholhaltige Kraftstoffe könnten ein Gemisch aus Alkohol und Wasser, ein Gemisch aus Alkohol, Wasser und Benzin etc. sein.
  • Ferner kann in den offenbarten Ausführungsformen ein AGR-System einen gewünschten Teil von Abgasen aus dem Abgaskanal 148 in den Luftansaugkanal 142 leiten. 2 zeigt ein ND-AGR-System, in dem ND-AGR-Gase durch einen ND-AGR-Kanal 240 von stromabwärts der Turbine 176 nach stromaufwärts des Kompressors 174 geleitet werden. Die in den Ansaugkanal 142 bereitgestellte ND-AGR-Menge kann von der Steuerung 12 über das ND-AGR-Ventil 242 variiert werden. In ähnlicher Weise kann ein HD-AGR-System (in 3 gezeigt) vorhanden sein, in dem HD-AGR-Gase durch einen HD-AGR-Kanal von stromaufwärts der Turbine 176 nach stromabwärts des Kompressors 174 geleitet werden. Die in den Ansaugkanal 146 bereitgestellte HD-AGR-Menge kann von der Steuerung 12 über ein spezifisches HD-AGR-Ventil variiert werden. Das HD-AGR-System kann einen HD-AGR-Kühler (siehe 3) umfassen, und das ND-AGR-System kann einen ND-AGR-Kühler 246 umfassen, um beispielsweise Wärme aus den AGR-Gasen an das Kühlmittel der Kraftmaschine abzuführen.
  • Unter einigen Bedingungen kann das AGR-System genutzt werden, um die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer 30 zu regulieren. Daher kann es wünschenswert sein, den AGR-Massenfluss zu messen oder zu schätzen. AGR-Sensoren können in AGR-Kanälen angeordnet sein und können eine Anzeige von einem oder mehreren von Massenfluss, Druck, Temperatur, O2-Konzentration und Konzentration von Abgasen bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann/können ein oder mehrere Sensor(en) innerhalb des ND-AGR-Kanals 240 angeordnet sein, um eine Anzeige von einem oder mehreren von Druck, Temperatur und Luft-Kraftstoff-Verhältnis der durch den ND-AGR-Kanal zurückgeführten Abgase bereitzustellen. Durch den ND-AGR-Kanal 240 umgeleitete Abgase können an einem Mischpunkt am Zusammenfluss von ND-AGR-Kanal 240 und Ansaugkanal 142 mit frischer Ansaugluft verdünnt werden. Speziell kann durch Einstellen des ND-AGR-Ventils 242 in Abstimmung mit einer Drossel 230 eines Niederdruck-Sekundärluftsystems (ND-SLS) (in 3 weiter ausgeführt) eine Verdünnung des AGR-Stroms eingestellt werden.
  • Eine prozentuale Verdünnung des ND-AGR-Flusses kann aus der Ausgabe eines Sensors 245 im AGR-Gasstrom abgeleitet werden. Speziell kann der Sensor 245 stromabwärts des ND-AGR-Ventils 242 angeordnet sein, so dass die ND-AGR-Verdünnung exakt bestimmt werden kann. Der Sensor 245 kann beispielsweise ein AGR-Deltadruck-über-Öffnung-, -Deltadruck-über-Ventil- oder -Hitzdrahtanemometer- oder -Heißfilmanemometer-Durchflussmesser sein. Ein Sauerstoffsensor wie etwa ein UEGO-Sensor 372 kann ebenfalls verwendet werden, um die AGR im Hauptansaugkanal 142 oder 144 zu messen.
  • Die Steuerung 12 ist in 2 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangs-Ports 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, in diesem Beispiel dargestellt als Festwertspeicherchip 110, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff 112, einen Erhaltungsspeicher 114 und einen Datenbus aufweist. Die Steuerung 12 kann, zusätzlich zu den vorstehend besprochenen Signalen, verschiedene Signale von Sensoren empfangen, welche an die Kraftmaschine 10 gekoppelt sind. Dies schließt ein: Messung des induzierten Luftmassenflusses (Mass Air Flow, MAF) von dem Luftmassenfluss-Sensor 122; Messung der Motorkühlmitteltemperatur (Engine Coolant Temperature, ECT) von einem Temperatursensor 116, der an eine Kühlmanschette 118 gekoppelt ist; ein Profilzündungsaufnahme-Signal (Profile Ignition Pickup, PIP) von dem an die Kurbelwelle 140 gekoppelten Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einem anderen Sensortyp); die Drosselposition (TP) von einem Drosselpositionssensor; ein absolutes Ladedrucksignal (MAP) von Sensor 124, das Luft-Kraftstoffverhältnis (Air Fuel Ratio, AFR) im Zylinder vom EGO-Sensor 128 und eine anomale Verbrennung von einem Klopfsensor. Das Motordrehzahlsignal, RPM, kann von der Steuerungseinrichtung 12 aus dem PIP-Signal generiert werden. Das Ladedrucksignal, MAP, von einem Ladedrucksensor kann verwendet werden, um Hinweise auf ein Vakuum oder den Druck im Ansaugkrümmer bereitzustellen.
  • Das Speichermedium Festwertspeicher 110 kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, welche Anweisungen repräsentieren, die von einem Prozessor 106 ausgeführt werden können, um die nachfolgend beschriebenen Verfahren sowie andere Varianten durchzuführen, die antizipiert, aber nicht speziell aufgeführt werden.
  • Es wird nun Bezug genommen auf 3, in der eine beispielhafte Ausführungsform 300 eines Kraftmaschinensystems 10 (wie etwa das Kraftmaschinensystem von 1–2), das eine Mehrzahl von Zylinderbänken und ein Abgasrückführungssystem umfasst, dargestellt ist. Die Ausführungsform 300 zeigt ein turbogeladenes Kraftmaschinensystem, das eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 10 und zwei Turbolader 320 und 330 aufweist. Als ein nichteinschränkendes Beispiel kann das Kraftmaschinensystem 300 Teil des Antriebssystems eines Personenkraftfahrzeugs sein. Das Kraftmaschinensystem 300 kann Ansaugluft über den Ansaugkanal 340 aufnehmen. Der Ansaugkanal 340 kann einen Luftfilter 356 und ein AGR-Drosselventil 230 aufweisen. Das Kraftmaschinensystem 300 kann ein geteiltes Kraftmaschinensystem sein, bei dem der Ansaugkanal 340 stromabwärts des AGR-Drosselventils 230 in einen ersten und einen zweiten parallelen Ansaugkanal geteilt ist, die jeweils einen Turboladerkompressor aufweisen. Speziell wird wenigstens ein Teil der Ansaugluft über einen ersten parallelen Ansaugkanal 342 an den Kompressor 322 von Turbolader 320 und wenigstens ein anderer Teil der Ansaugluft über einen zweiten parallelen Ansaugkanal 344 von Ansaugkanal 340 an den Kompressor 332 von Turbolader 330 geleitet.
  • Der erste Teil der gesamten Ansaugluft, der durch den Kompressor 322 verdichtet wird, kann über einen ersten parallelen, verzweigten Ansaugkanal 346 in den Ansaugkrümmer 360 bereitgestellt werden kann. So bilden die Ansaugkanäle 342 und 346 einen ersten parallelen Zweig des Sekundärluftsystems der Kraftmaschine. In ähnlicher Weise kann ein zweiter Teil der gesamten Ansaugluft durch den Kompressor 332 verdichtet werden, von dem aus sie über einen zweiten parallelen, verzweigten Ansaugkanal 348 in den Ansaugkrümmer 360 bereitgestellt werden kann. So bilden die Ansaugkanäle 344 und 348 einen zweiten parallelen Zweig des Sekundärluftsystems der Kraftmaschine. Wie in 3 gezeigt, kann die Ansaugluft aus den Ansaugkanälen 346 und 348 über einen gemeinsamen Ansaugkanal 349 wieder zusammengeführt werden, bevor sie in den Ansaugkrümmer 360 gelangt, von wo sie an die Kraftmaschine bereitgestellt wird.
  • Ein erstes AGR-Drosselventil 230 kann im Ansaugtrakt der Kraftmaschine stromaufwärts des ersten und des zweiten parallelen Ansaugkanals 342 bzw. 344 angeordnet sein, während ein zweites Luftansaugdrosselventil 358 im Ansaugtrakt der Kraftmaschine stromabwärts des ersten und des zweiten parallelen Ansaugkanals 342 bzw. 344 sowie stromabwärts des ersten und des zweiten parallelen, verzweigten Ansaugkanals 346 bzw. 348 angeordnet sein kann, beispielsweise in dem gemeinsamen Ansaugkanal 349.
  • In einigen Beispielen kann der Ansaugkrümmer 360 einen Ansaugkrümmer-Drucksensor 382, um einen Krümmerdruck (Manifold Pressure, MAP) zu schätzen, und/oder einen Ansaugkrümmer-Temperatursensor 383, um eine Krümmerlufttemperatur (Manifold Air Temperature, MCT) zu schätzen, aufweisen, die beide mit der Steuerung 12 kommunizieren. Der Ansaugkanal 349 kann einen Ladeluftkühler (Charge Air Cooler, CAC) 354 und/oder eine Drossel (etwa ein zweites Drosselventil 358) aufweisen. Die Position des Drosselventils 358 kann vom Steuerungssystem über ein (nicht dargestelltes) Drosselstellglied eingestellt werden, das in Kommunikationsverbindung mit der Steuerung 12 steht. Ein Antistoßventil 352 kann bereitgestellt werden, um selektiv Fluss durch die Kompressorstufen der Turbolader 320 und 330 über den Rückführkanal 350 zurückzuführen. Als ein Beispiel kann das Antistoßventil 352 geöffnet werden, um einen Fluss durch den Rückführkanal 350 zu ermöglichen, wenn der Ansaugluftdruck stromaufwärts der Kompressoren einen Schwellwert erreicht.
  • Luftkanal 349 kann ferner einen Ansauggassauerstoffsensor 372 umfassen. In einem Beispiel ist der Sauerstoffsensor ein UEGO-Sensor. Der Ansauggassauerstoffsensor kann dafür ausgelegt sein, eine Schätzung des Sauerstoffgehalts der in den Ansaugkrümmer aufgenommenen Frischluft bereitzustellen. Darüber hinaus kann, wenn AGR-Gase fließen, eine Änderung der Sauerstoffkonzentration am Sensor dafür genutzt werden, eine AGR-Menge abzuleiten, und für eine exakte AGR-Flussregelung genutzt werden. In dem dargestellten Beispiel ist der Sauerstoffsensor 372 stromaufwärts der Drossel 358 und stromabwärts des Ladeluftkühlers 354 angeordnet. In alternativen Ausführungsformen kann der Sauerstoffsensor jedoch auch stromaufwärts des CAC angeordnet sein. Ein Drucksensor 374 kann neben dem Sauerstoffsensor angeordnet sein, um einen Ansaugdruck zu schätzen, bei dem eine Ausgabe des Sauerstoffsensors empfangen wird. Da die Ausgabe des Sauerstoffsensors durch den Ansaugdruck beeinflusst wird, kann eine Ausgabe eines Bezugssauerstoffsensors bei einem Bezugsansaugdruck eingelernt werden. In einem Beispiel ist der Bezugsansaugdruck ein Drosseleinlassdruck (Throttle Inlet Pressure, TIP), wobei der Drucksensor 374 ein TIP-Sensor ist. In alternativen Beispielen ist der Bezugsansaugdruck ein Krümmerdruck (Manifold Pressure, MAP), der von einem MAP-Sensor 382 gemessen wird.
  • Die Kraftmaschine 10 kann eine Mehrzahl von Zylindern 30 aufweisen. In dem dargestellten Beispiel weist die Kraftmaschine 10 sechs in V-Konfiguration angeordnete Zylinder auf. Speziell sind die sechs Zylinder in zwei Bänken 313 und 315 angeordnet, wobei jede Bank drei Zylinder umfasst. In alternativen Beispielen kann die Kraftmaschine 10 zwei oder mehr Zylinder umfassen, etwa 3, 4, 5, 8, 10 oder mehr Zylinder. Diese verschiedenen Zylinder können gleichmäßig verteilt und in alternativen Konfigurationen angeordnet sein, etwa V-Konfiguration, Reihenkonfiguration, Boxer-Konfiguration etc. Jeder Zylinder 30 kann mit einer Kraftstoffeinspritzdüse 66 ausgerüstet sein. In dem dargestellten Beispiel ist die Kraftstoffeinspritzdüse 66 eine Direkteinspritzdüse im Zylinder. In anderen Beispielen kann die Kraftstoffeinspritzdüse 66 jedoch auch als im Einlasskanal angeordnete Kraftstoffeinspritzdüse ausgelegt sein.
  • Ansaugluft, die jedem Zylinder 30 (hier auch als Brennkammer 30 bezeichnet) über den gemeinsamen Ansaugkanal 349 zugeführt wird, kann für die Kraftstoffverbrennung genutzt werden, und Verbrennungsprodukte können dann über bankspezifische parallele Abgaskanäle ausgestoßen werden. In dem dargestellten Beispiel kann eine erste Zylinderbank 313 der Kraftmaschine 10 Abgasprodukte aus der Verbrennung über einen ersten parallelen Abgaskanal 317 ausstoßen, und eine zweite Zylinderbank 315 kann Abgasprodukte aus der Verbrennung über einen zweiten parallelen Abgaskanal 319 ausstoßen. Jeder der ersten und zweiten parallelen Abgaskanäle 317 bzw. 319 kann ferner eine Turboladerturbine aufweisen. Speziell können Verbrennungsprodukte, die über den Abgaskanal 317 ausgestoßen werden, durch die Abgasturbine 324 des Turboladers 320 geleitet werden, die wiederum über die Welle 326 mechanische Arbeit an den Kompressor 322 bereitstellen kann, um eine Verdichtung der Ansaugluft bereitzustellen. Alternativ können die durch den Abgaskanal 317 strömenden Abgase teilweise über den Turbinenumgehungskanal 323 an der Turbine 324 vorbeigeleitet werden wie durch das Ladedruckregelventil 328 gesteuert. In ähnlicher Weise können Verbrennungsprodukte, die über den Abgaskanal 319 ausgestoßen werden, durch die Abgasturbine 334 des Turboladers 330 geleitet werden, die wiederum über die Welle 336 mechanische Arbeit an den Kompressor 332 bereitstellen kann, um eine Verdichtung der Ansaugluft bereitzustellen, die durch den zweiten Zweig des Ansaugsystems der Kraftmaschine strömt. Alternativ können die durch den Abgaskanal 319 strömenden Abgase teilweise über den Turbinenumgehungskanal 333 an der Turbine 334 vorbeigeleitet werden, wie durch das Ladedruckregelventil 338 gesteuert.
  • In einigen Beispielen können die Abgasturbinen 324 und 334 als Turbinen mit variabler Turbinengeometrie ausgelegt sein, wobei die Steuerung 12 die Position der Turbinenlaufradflügel (oder Leitschaufeln) einstellen kann, um die Menge an Energie zu variieren, die aus dem Abgasstrom gewonnen und an den jeweiligen Kompressor weitergegeben wird. Alternativ können die Abgasturbinen 324 und 334 als Turbinen mit variabler Düsengeometrie ausgelegt sein, wobei die Steuerung 12 die Position der Turbinendüse einstellen kann, um die Menge an Energie zu variieren, die aus dem Abgasstrom gewonnen und an den jeweiligen Kompressor weitergegeben wird. Beispielsweise kann das Steuerungssystem dafür ausgelegt sein, die Leitschaufel- oder Düsenposition der Abgasturbinen 324 und 334 über entsprechende Stellglieder unabhängig voneinander zu variieren.
  • Abgase im ersten parallelen Abgaskanal 317 können über den verzweigten, parallelen Abgaskanal 370 in die Atmosphäre geleitet werden, während Abgase im zweiten parallelen Abgaskanal 319 über den verzweigten, parallelen Abgaskanal 380 in die Atmosphäre geleitet werden. Die Abgaskanäle 370 und 380 können eine oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtung(en), etwa einen Katalysator, und einen oder mehrere Abgassensor(en) aufweisen.
  • Die Kraftmaschine 10 kann ferner einen oder mehrere Abgasrückführungs(AGR)-kanal /-kanäle, oder Schleifen, umfassen, um wenigstens einen Teil der Abgase aus dem Abgaskrümmer in den Ansaugkrümmer zurückzuführen. Diese können Hochdruck-AGR-Schleifen zum Bereitstellen von Hochdruck-AGR-Gasen (HD-AGR) und Niederdruck-AGR-Schleifen zum Bereitstellen von Niederdruck-AGR-Gasen (ND-AGR) umfassen. In einem Beispiel können bei Fehlen eines von den Turboladern 320, 330 bereitgestellten Ladedrucks HD-AGR-Gase bereitgestellt werden, während bei Vorhandensein eines Turbolader-Ladedrucks und/oder wenn die Abgastemperatur über einem Schwellwert liegt, ND-AGR-Gase bereitgestellt werden können. In noch anderen Beispielen können sowohl HD-AGR- als auch ND-AGR-Gase gleichzeitig bereitgestellt werden.
  • In dem dargestellten Beispiel kann die Kraftmaschine 10 eine Niederdruck-AGR-Schleife 202 aufweisen, um wenigstens einen Teil der Abgase aus dem ersten verzweigten, parallelen Abgaskanal 370 stromabwärts der Turbine 324 in den ersten parallelen Ansaugkanal 342 stromaufwärts des Kompressors 322 zurückzuführen. In einigen Ausführungsformen kann in ähnlicher Weise eine zweite (nicht dargestellte) Niederdruck-AGR-Schleife bereitgestellt werden, um wenigstens einen Teil der Abgase aus dem zweiten verzweigten, parallelen Abgaskanal 380 stromabwärts der Turbine 334 in den zweiten parallelen Ansaugkanal 344 stromaufwärts des Kompressors 332 zurückzuführen. Die ND-AGR-Schleife 202 kann ein ND-AGR-Ventil 204 aufweisen, um einen AGR-Fluss (d.h. eine zurückgeführte Abgasmenge) durch die Schleifen zu regeln, sowie einen AGR-Kühler 206, um eine Temperatur der Abgase, die durch die AGR-Schleife strömen, zu senken, bevor sie in den Ansaugtrakt der Kraftmaschine zurückgeführt werden. Unter bestimmten Bedingungen kann der AGR-Kühler 206 auch genutzt werden, um die durch die ND-AGR-Schleife 202 fließenden Abgase zu erwärmen, bevor die Abgase in den Kompressor gelangen, um zu verhindern, dass Wassertropfen in die Kompressoren eindringen.
  • Die Kraftmaschine 10 kann ferner eine erste Hochdruck-AGR-Schleife 208 aufweisen, um wenigstens einen Teil der Abgase aus dem ersten parallelen Abgaskanal 317 stromaufwärts der Turbine 324 in den ersten verzweigten, parallelen Ansaugkanal 346 stromabwärts des Kompressors 322 zurückzuführen. In ähnlicher Weise kann die Kraftmaschine eine (nicht dargestellte) zweite Hochdruck-AGR-Schleife aufweisen, um wenigstens einen Teil der Abgase aus dem zweiten parallelen Abgaskanal 318 stromaufwärts der Turbine 334 in den zweiten verzweigten, parallelen Ansaugkanal 348 stromabwärts des Kompressors 332 zurückzuführen. Der AGR-Fluss durch die HD-AGR-Schleifen 208 kann durch das HD-AGR-Ventil 210 geregelt werden. Unter einigen Betriebsbedingungen können HD-AGR-Gase stromabwärts der Drossel 358 der Kraftmaschine eingespritzt werden, um die Fließfähigkeit zu verbessern. Alternativ kann/können die HD-AGR-Schleife(n) einen (nicht dargestellten) AGR-Kühler umfassen.
  • Ein PCV-Port 302 kann dafür ausgelegt sein, Kurbelgehäuseentlüftungsgase (sog. Blowby-Gase) über den zweiten parallelen Ansaugkanal 344 in den Ansaugkrümmer der Kraftmaschine zuzuführen. In einigen Ausführungsformen kann der Fluss von PCV-Luft durch den PCV-Port 302 (z.B. PCV-Fluss) von einem speziellen PCV-Portventil geregelt werden. In ähnlicher Weise kann ein Ablass-Port 304 dafür ausgelegt sein, abgelassene Gase aus einem Kraftstoffsystemkanister über den Kanal 344 in den Ansaugkrümmer der Kraftmaschine zuzuführen. In einigen Ausführungsformen kann der Fluss von abgelassener Luft durch den Ablass-Port 304 durch ein spezielles Ablass-Port-Ventil geregelt werden.
  • Feuchtigkeitssensor 232 und Drucksensor 234 können in nur einem der parallelen Ansaugkanäle vorhanden sein (hier im ersten parallelen Ansaugkanal 342, jedoch nicht im zweiten parallelen Ansaugkanal 344 dargestellt), stromabwärts des AGR-Drosselventils 230. Speziell können der Feuchtigkeitssensor und der Drucksensor in dem Ansaugkanal angeordnet sein, der nicht die PCV- oder Ablassluft aufnimmt. Der Feuchtigkeitssensor 232 kann dafür ausgelegt sein, eine relative Luftfeuchte der Ansaugluft zu schätzen. In einer Ausführungsform ist der Feuchtigkeitssensor 232 ein UEGO-Sensor, der dafür ausgelegt ist, die relative Luftfeuchte der Ansaugluft basierend auf der Ausgabe des Sensors bei einer oder mehreren Spannung(en) zu schätzen. Da Ablassluft und PCV-Luft die Messwerte des Feuchtigkeitssensors verfälschen können, sind der Ablass-Port und der PCV-Port in einem vom Feuchtigkeitssensor entfernten Ansaugkanal angeordnet. Alternativ können sie stromabwärts des Feuchtigkeitssensors angeordnet sein. Der Drucksensor 234 kann dafür ausgelegt sein, einen Druck der Ansaugluft zu schätzen. In einigen Ausführungsformen kann auch ein Temperatursensor in demselben parallelen Ansaugkanal enthalten sein, stromabwärts oder stromaufwärts des AGR-Drosselventils 230.
  • Der Ansaugsauerstoffsensor 372 kann verwendet werden, um eine Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft zu schätzen und eine Menge an AGR-Fluss durch die Kraftmaschine zu schätzen, basierend auf einer Änderung der Ansaugsauerstoffkonzentration beim Öffnen des AGR-Ventils 204. Speziell wird eine Änderung der Ausgabe des Sensors beim Öffnen des AGR-Ventils mit einem Bezugspunkt verglichen, bei dem der Sensor ohne AGR arbeitet (dem Nullpunkt). Basierend auf der Änderung (z.B. Abnahme) der Sauerstoffmenge ab dem Zeitpunkt des Betriebs ohne AGR kann ein aktuell an die Kraftmaschine bereitgestellter AGR-Fluss berechnet werden. Beispielsweise wird bei Anlegen einer Bezugsspannung (Vs) an den Sensor von dem Sensor ein Pumpstrom (Ip) ausgegeben. Die Änderung der Sauerstoffkonzentration kann sich proportional zu der Änderung des Pumpstroms (Delta Ip) verhalten, der von dem Sensor bei Vorhandensein von AGR-Gasen ausgegeben wird, in Relation zu der Sensorausgabe bei Fehlen von AGR-Gasen (dem Nullpunkt). Basierend auf der Abweichung des geschätzten AGR-Flusses von dem erwarteten (oder Soll-)AGR-Fluss kann eine weitere AGR-Regelung durchgeführt werden.
  • Die Position der Ansaug- und Abgasventile jedes Zylinders 30 kann über hydraulisch betätigte Heber, die mit Ventilstoßstangen gekoppelt sind, oder mittels eines Nockenprofil-Schaltmechanismus, in dem Nockenbuckel verwendet werden, geregelt werden. Speziell kann das Nockenbetätigungssystem 325 für das Ansaugventil einen oder mehrere Nocken aufweisen und variable Nockenwellenverstellung oder -hub für Ansaug- und/oder Abgasventile verwenden. In alternativen Ausführungsformen können die Ansaugventile per elektrischem Ventilstellantrieb gesteuert werden. In ähnlicher Weise können die Abgasventile mittels Nockenbetätigungssystemen oder elektrischem Ventilstellantrieb betätigt werden.
  • Das Kraftmaschinensystem 300 kann wenigstens teilweise von einem Steuerungssystem 15 mit einer Steuerung 12 gesteuert werden sowie durch Eingaben von einem Fahrzeugbediener über eine (nicht dargestellte) Eingabevorrichtung. Das Steuerungssystem 15 ist dargestellt, wie es Informationen von einer Mehrzahl von Sensoren 16 (wovon verschiedene Beispiele hier beschrieben werden) empfängt und Steuersignale an eine Mehrzahl von Stellgliedern 81 sendet. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 den Feuchtigkeitssensor 232, den Ansaugluft-Drucksensor 234, den MAP-Sensor 382, den MCT-Sensor 383, den TIP-Sensor 374 und den Ansaugluftsauerstoffsensor 372 umfassen. In einigen Beispielen kann der gemeinsame Ansaugkanal 349 ferner einen Drossel-Einlasstemperatur-Sensor umfassen, um eine Drossel-Lufttemperatur (Throttle Air Temperature, TCT) zu schätzen. In anderen Beispielen können einer oder mehrere der AGR-Kanäle Druck-, Temperatur- und Hitzdraht- oder Heißfilmanemometer-Durchflusssensoren aufweisen, um AGR-Flussmerkmale zu bestimmen. Als weiteres Beispiel können die Stellglieder 81 die Kraftstoffeinspritzdüse 66, das HD-AGR-Ventil 210, das ND-AGR-Ventil 204, die Drosselventile 358 und 230 und die Ladedruckregelventile 328, 338 umfassen. Weitere Stellglieder, etwa verschiedene zusätzliche Ventile und Drosseln, können an verschiedenen Positionen in das Kraftmaschinensystem 300 gekoppelt sein. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren erhalten, die Eingangsdaten verarbeiten und als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten basierend auf darin programmierten Anweisungen oder Codes gemäß einer oder mehreren Routine(n) die Stellglieder betätigen. Eine beispielhafte Steuerroutine ist unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
  • Es wird nun Bezug genommen auf 4, in der eine beispielhafte Routine 400 zum Betreiben des Fahrzeugsystems von 1 gezeigt wird. Speziell ermöglicht das Verfahren von 4, Niederdruck-AGR-Gase schnell aus dem Kraftmaschinensystem der 2–3 abzulassen. Eine Steuerung kann einen Generator des Fahrzeugsystems bei Bedingungen mit abnehmender Last so betreiben, dass die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr gedreht wird, um schnell AGR-Gase im Ansaugtrakt durch frische Ansaugluft zu ersetzen. Alternativ kann, falls die Systembatterie Ladung aufnehmen kann, die Steuerung die Kraftmaschine in einer Stromerzeugungsbetriebsart betreiben, in der die AGR deaktiviert ist, um AGR-Gase im Ansaugtrakt durch frische Ansaugluft zu ersetzen, während das überschüssige erzeugte Kraftmaschinendrehmoment genutzt wird, um die Batterie aufzuladen. In beiden Fällen wird die Verdünnungstoleranz des Kraftmaschinensystems verbessert, die Wahrscheinlichkeit von Zündaussetzern wird verringert und die bei nachfolgenden Hochlastbetriebsvorgängen maximal erzielbaren AGR-Raten werden erhöht.
  • Bei 402 werden die Kraftmaschinenbetriebsbedingungen und die Fahrzeugbetriebsparameter geschätzt und/oder gemessen. Diese umfassen beispielsweise eine Bremspedalposition, eine Gaspedalposition, eine Drehmomentanforderung des Bedieners, einen Ladezustand der Batterie (State of Charge, SOC), eine Kraftmaschinentemperatur (Teng), eine Umgebungstemperatur und -luftfeuchte, einen barometrischen Druck (Barometric Pressure, BP) etc. In einem Beispiel ist das Hybrid-Fahrzeugsystem ein Hybrid-Fahrzeugsystem mit Leistungsverzweigung.
  • Bei 404 kann eine Fahrzeugbetriebsart anhand der geschätzten Betriebsbedingungen bestimmt werden. Beispielsweise kann wenigstens basierend auf der geschätzten Drehmomentanforderung des Fahrers und dem Batterieladezustand bestimmt werden, ob das Fahrzeug in einer reinen Kraftmaschinenbetriebsart (in der die Kraftmaschine die Räder des Fahrzeugs antreibt), einer Unterstützungsbetriebsart (in der die Batterie die Kraftmaschine beim Antreiben des Fahrzeugs unterstützt) oder in einer rein elektrischen Betriebsart (in der ausschließlich die Batterie das Fahrzeug antreibt) zu betreiben ist. In einem Beispiel kann, falls das angeforderte Drehmoment allein von der Batterie bereitgestellt werden kann, das Fahrzeug in der rein elektrischen Betriebsart betrieben werden. In einem anderen Beispiel kann, falls das angeforderte Drehmoment nicht allein von der Batterie bereitgestellt werden kann, das Fahrzeug in der Kraftmaschinenbetriebsart oder in der Unterstützungsbetriebsart betrieben werden. Das Fahrzeug kann entsprechend in der bestimmen Betriebsart betrieben werden.
  • Bei 406 kann bestätigt werden, dass sich das Fahrzeug in einer Betriebsart mit eingeschalteter Kraftmaschine befindet. Beispielsweise kann bestätigt werden, dass sich das Fahrzeug in einer reinen Kraftmaschinenbetriebsart befindet, in der das Fahrzeug ausschließlich mittels Kraftmaschinendrehmoment angetrieben wird. Alternativ kann bestätigt werden, dass sich das Fahrzeug in einer Unterstützungsbetriebsart befindet und dass das Fahrzeug wenigstens teilweise mittels Kraftmaschinendrehmoment angetrieben wird. Falls die Betriebsart mit eingeschalteter Kraftmaschine nicht bestätigt wird, kann die Routine enden.
  • Bei 408 kann Kraftstoff in die Kraftmaschine zugeführt werden, um die Kraftmaschine zu betreiben und Kraftmaschinendrehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs zu erzeugen. Hier kann das Abtriebsmoment der Kraftmaschine einem angeforderten Drehmoment für den Fahrzeugantrieb entsprechen. In einem Beispiel kann, basierend auf den Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, etwa den Drehzahl-Last-Bedingungen der Kraftmaschine, die Kraftmaschine aufgeladen betrieben werden, wobei Kraftstoff in die aufgeladene Kraftmaschine per Direkteinspritzung zugeführt wird. Darüber hinaus kann die Kraftmaschine mit aktivierter AGR oder AGR-Fluss betrieben werden. Hier schließt der Betrieb mit AGR den Betrieb mit Niederdruck-AGR(ND-AGR)-Fluss ein. Indem während des Kraftmaschinenbetriebs ND-AGR-Gase fließen, wird die Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch Reduzierung der Pumpleistung, Klopfabschwächung, Verbesserung der Verbrennungseffizienz und Verringerung der Anreicherung verbessert. Der Betrieb der Kraftmaschine mit Niederdruck-AGR schließt den Betrieb der Kraftmaschine mit einem geöffneten AGR-Ventil, das in einen ND-AGR-Kanal gekoppelt ist, ein.
  • In einem Beispiel kann das ND-AGR-Schema ein flaches Schema sein, bei dem ND-AGR-Gase mit einer festen Rate im Verhältnis zum Luftstrom bereitgestellt werden. Die ND-AGR-Gase umfassen gekühlte Abgasrückstände, die aus einem Abgaskrümmer der Kraftmaschine stromabwärts einer Abgasturbine zurückgeführt werden in einen Ansaugkrümmer der Kraftmaschine stromaufwärts eines Ansaugkompressors.
  • So kann die AGR-Menge (HD-AGR, ND-AGR oder eine Kombination aus beiden), die in den Ansaugtrakt zugeführt wird, auf einem im Speicher der Steuerung 12 gespeicherten Drehzahl-Last-Kennfeld der Kraftmaschine basieren. In einem Beispiel kann das Drehzahl-Last-Kennfeld der Kraftmaschine wenigstens zwei ND-AGR-Betriebsarten umfassen, die eine feste und eine variable Betriebsart einschließen. Die feste Betriebsart kann alle Kraftmaschinendrehzahlen und -lasten über den normalen Betriebsbereich der Kraftmaschine umfassen. Die feste Betriebsart kann bei sehr hohen Drehzahlen und Lasten der Kraftmaschine, einschließlich Volllast, die ND-AGR-Gase „verdünnen“, um Konflikte mit der Kraftmaschinenleistung zu vermeiden. Im Vergleich dazu kann die variable AGR-Betriebsart variable AGR-Raten über den normalen Betriebsbereich der Kraftmaschine zulassen.
  • Bei 410 kann bestimmt werden, ob Bedingungen mit abnehmender Kraftmaschinenlast vorliegen. Speziell kann bestimmt werden, ob ein Abfall der Kraftmaschinendrehmomentanforderung und Bedingungen mit abnehmender Kraftmaschinendrehmomentanforderung vorliegen. Beispielsweise kann eine abnehmende Kraftmaschinenlast/-anforderung die Reaktion darauf sein, dass der Bediener das Gaspedal loslässt. Während also die Kraftmaschinenlast/-anforderung abnimmt, kann der Luftstrom zur Kraftmaschine verringert werden und kann entsprechend auch die ND-AGR zur Kraftmaschine verringert werden. Allerdings kann aufgrund der großen Transportverzögerung zwischen dem ND-AGR-Ventil und der Brennkammer die AGR nicht so schnell verringert werden wie erforderlich. Speziell gibt es, da der ND-AGR-Kanal Abgase nach der Turbine entnimmt und Abgase vor dem Kompressor einspritzt, eine große Verzögerung beim Ablassen der AGR-Gase aus dem Ansaugkrümmer. Die Verzögerung wird noch verschärft durch das Vorhandensein eines großen aufgeladenen Volumens (z.B. das Sechsfache des Volumens) über dem Hubraum in einigen Kraftmaschinenkonfigurationen. Die Verzögerung beim Ablassen führt zu Risiken für die Verbrennungsstabilität. Beispielsweise kann das Vorhandensein von mehr Verdünnungsgasen als erforderlich die Wahrscheinlichkeit von Zündaussetzern erhöhen.
  • Der Einsatz des flachen AGR-Schemas, bei dem die AGR-Rate im Verhältnis zum Luftstrom konstant gehalten wird, hilft, einige der mit verzögertem Ablassen einhergehenden Probleme abzumildern. Allerdings führt der Einsatz eines flachen Schemas zum Betreiben der ND-AGR bei einigen niedrigeren Lastpunkten, bei denen kein Vorteil für die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erzielt wird. Tatsächlich kann der ND-AGR-Betrieb an einigen niedrigeren Drehzahl-Last-Punkten der Kraftmaschine negative Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch haben. Darüber hinaus kann der Kompressor bei den Niedriglastbedingungen AGR-Gasen ausgesetzt werden, was Maßnahmen zum Schutz vor Korrosion und Kondensation erforderlich macht. Wenn AGR-Gase durch den Ladeluftkühler fließen, kann es zu zusätzlicher Kondensation kommen, die möglicherweise ebenfalls Maßnahmen erforderlich macht. Bei manchen Niedriglastbedingungen muss unter Umständen auch eine Niederdruck-Luftansaugdrossel eingesetzt werden, um den AGR-Fluss anzutreiben. Ferner begrenzen die niedrigeren Lastpunkte das flache AGR-Schema bei höheren Lastpunkten, da die niedrigeren Lastpunkte die Punkte sind, bei denen das Verbrennungssystem den meisten Beschränkungen hinsichtlich der Verdünnung (AGR) unterliegt. Beispielsweise begrenzt das flache Schema die maximal erzielbare AGR-Rate bei höheren Drehzahl-Last-Bedingungen der Kraftmaschine. Dies begrenzt die Vorteile von ND-AGR hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
  • 5 stellt ein beispielhaftes flaches AGR-Schema in dem Kennfeld 500 dar. Wie darin dargestellt, wird in Drehzahl-Last-Bereichen der Kraftmaschine, die einer Zone 502 entsprechen, ein flaches Schema mit AGR-Zuführung in einer festen Rate im Verhältnis zum Luftstrom angewandt. Außerhalb von Zone 502, in Zone 504, wird keine ND-AGR verwendet. Obwohl die Zuführung von gekühlten ND-AGR-Gasen mit einer festen Rate im mittleren Drehzahl-Last-Bereich (obere Hälfte von Zone 502) erhebliche Vorteile bei der Kraftstoffwirtschaftlichkeit ergibt, kann der Vorteil begrenzt sein. Daher kann es wünschenswert sein, in diesem Bereich mit einer größeren ND-AGR-Menge zu arbeiten. Allerdings kann dies aufgrund der großen AGR-Transportverzögerung nicht erreichbar sein. Darüber hinaus resultiert das flache Schema von Kennfeld 500 im Einsatz von ND-AGR bei den niedrigen Drehzahl-Last-Bedingungen der Kraftmaschine (untere Hälfte von Zone 502), wo sich möglicherweise negative Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch ergeben. Daher kann es wünschenswert sein, in diesem Bereich nicht mit AGR zu arbeiten. Allerdings kann dies aufgrund der AGR-Zuführung vor dem Kompressor und der daraus resultierenden großen AGR-Transportverzögerung nicht erreichbar sein.
  • Die Erfinder haben hier festgestellt, dass das Ablassen der AGR-Gase beschleunigt werden kann, indem ein Motor des Hybrid-Fahrzeugs dazu eingesetzt wird, die AGR-Gase im Ansaugkrümmer durch frische Ansaugluft zu ersetzen. Insbesondere in Reaktion auf eine abnehmende Kraftmaschinendrehmomentanforderung oder -last beim Betrieb einer Kraftmaschine mit AGR-Fluss kann die Kraftstoffzufuhr zur Kraftmaschine abgeschaltet werden, und die Kraftmaschine kann ohne Kraftstoffzufuhr über den Motor gedreht werden, bis ausreichend AGR-Gase aus dem Ansaugtrakt abgelassen sind. Alternativ kann, falls eine Systembatterie Ladung aufnehmen kann, das AGR-Ablassen beschleunigt werden, indem die AGR deaktiviert wird und die Kraftmaschine in einer Stromerzeugungsbetriebsart betrieben wird, um AGR-Gase im Ansaugtrakt durch Frischluft zu ersetzen, während das überschüssige erzeugte Kraftmaschinendrehmoment genutzt wird, um die Batterie aufzuladen.
  • Beispielsweise kann durch Beschleunigen des Ablassens von ND-AGR-Gasen ein AGR-Schema wie das Schema von Kennfeld 550 von 5 erreicht werden. Speziell kann es, indem bei Niedriglastbedingungen ein schnelles Ablassen von ND-AGR-Gasen ermöglicht wird, möglich sein, im niedrigen Drehzahl-Last-Bereich der Kraftmaschine ohne ND-AGR zu arbeiten, etwa wie in Zone 554. Durch das Verringern des Fließens von gekühlten ND-AGR-Gasen bei niedrigeren Lasten und das Zurückgreifen auf heiße interne AGR an deren Stelle werden die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Leistung der Kraftmaschine in diesem Betriebsbereich verbessert. Darüber hinaus können, indem ein schnelles Ablassen und Rücksetzen der AGR-Gase auf im Wesentlichen Null-ND-AGR-Bedingungen bei abnehmenden Kraftmaschinenlasten zugelassen wird, bei nachfolgend wieder ansteigenden Kraftmaschinenlasten höhere maximale AGR-Raten erreicht werden.
  • Beispielsweise kann es möglich sein, in mittleren Drehzahl-Last-Bereichen, etwa in Zone 552, mit höheren ND-AGR-Raten zu arbeiten.
  • Es wird noch einmal Bezug genommen auf 4; in Reaktion auf eine abnehmende Kraftmaschinenlast und -drehmomentanforderung kann, bei 411, der Ladezustand (SOC) der Batterie geschätzt und/oder gemessen und mit einem Ladungsschwellwert verglichen werden. Die Routine bestimmt ferner, ob der Ladezustand der Batterie höher als ein Ladungsschwellwert ist. Der Ladungsschwellwert kann definiert werden, um eine kurze zusätzliche Zeit mit eingeschalteter Kraftmaschine und daran anschließendes Laden zuzulassen, um das Ablassen der AGR-Gase zu ermöglichen.
  • Falls der Ladezustand der Batterie höher als der Ladungsschwellwert ist, kann bestimmt werden, dass die Batterie nicht in der Lage ist, weitere Ladung aufzunehmen. Entsprechend wird, bei 412, in Reaktion auf die abnehmende Kraftmaschinendrehmomentanforderung die Kraftstoffzufuhr zur Kraftmaschine deaktiviert, während ein Motor/Generator des Hybrid-Fahrzeugsystems betrieben wird. Als Ergebnis wird, während die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, das Fahrzeug mittels Motordrehmoment anstelle von Kraftmaschinendrehmoment angetrieben. Bei 414 umfasst die Routine das Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über den Motor/Generator, um das Ablassen der ND-AGR-Gase aus dem Ansaugkrümmer der Kraftmaschine zu beschleunigen. Beispielsweise kann die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr weitere 1–3 Sekunden über den Generator gedreht werden. Darüber hinaus können, solange die Kraftmaschine dreht, sowohl ein AGR-Ventil in einem ND-AGR-Kanal als auch eine Ansaugdrossel im Ansaugkanal vollständig geöffnet sein. Durch das vollständige Öffnen des AGR-Ventils und der Ansaugdrossel während des Drehens können das AGR-System ebenso wie das Sekundärluftsystem von Abgasrückständen entleert und mit frischer Ansaugluft wieder gefüllt werden.
  • Das Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über den Motor beinhaltet, den Generator mittels elektrischer Energie aus der Systembatterie zu betreiben, um die Kraftmaschine mit der gewählten Drehzahl zu drehen. Die Kraftmaschine kann ohne Kraftstoffzufuhr mit einer gewählten Kraftmaschinendrehzahl gedreht werden, die auf der Kraftmaschinendrehzahl vor dem Abschalten der Kraftstoffeinspritzdüsen basiert. Beispielsweise kann die Steuerung den Generator so betreiben, dass die Kraftmaschinendrehzahl beibehalten wird, mit der die Kraftmaschine unmittelbar bevor die Kraftstoffeinspritzdüsen abgeschaltet wurden drehte. Als weiteres Beispiel kann der Generator die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr mit einer Kraftmaschinendrehzahl drehen, die eine Funktion (z.B. ein Bruchteil) der Kraftmaschinendrehzahl ist, mit der die Kraftmaschine unmittelbar bevor die Kraftstoffeinspritzdüsen abgeschaltet wurden drehte. Alternativ kann die gewählte Kraftmaschinendrehzahl eine Drehzahl sein, die sowohl für die Kraftmaschine als auch für das Getriebe wirksam ist. Somit ist die Ablasszeit, die benötigt wird, um die AGR-Gase vollständig abzulassen, abhängig von der Kraftmaschinendrehzahl und der Drosselposition.
  • In einem alternativen Beispiel kann die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr mit einer auf der Fahrzeuggeschwindigkeit basierenden Drehzahl gedreht werden. Beispielsweise kann die Kraftmaschinendrehzahl derart eingestellt werden, dass sie eine kalibrierbare Drehzahl ist, welche im Speicher der Steuerung in einer Nachschlagetabelle gespeichert ist, auf die abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit zugegriffen wird. In noch einem anderen Beispiel kann die Kraftmaschine mit einer Drehzahl gedreht werden, die auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Drehgeschwindigkeit (oder einer Drehgeschwindigkeitsgrenze) der rotierenden Komponenten des Planetenradgetriebes basiert. Motor-/Generatoreinstellungen können so angepasst werden, dass die Kraftmaschine mittels Motordrehmoment mit einer gewählten Kraftmaschinendrehzahl gedreht werden kann. In einigen Ausführungsformen können sowohl der Generator als auch der Motor betrieben werden, um die Kraftmaschine mit der gewählten Kraftmaschinendrehzahl zu drehen. In anderen Ausführungsformen muss unter Umständen nur der Generator betrieben werden.
  • In noch einem anderen Beispiel kann die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr mit einer Kraftmaschinendrehzahl gedreht werden, die wenigstens einer Kurbelwellendrehzahl der Kraftmaschine entspricht. Zusätzlich zum Beschleunigen des AGR-Ablassens ermöglicht dies, dass die Kraftmaschine bei einer Meinungsänderungs-Operation des Fahrers (etwa wenn der Bediener das Gaspedal loslässt und kurz darauf wieder Gas gibt) schnell wieder gestartet werden kann. Beispielsweise kann in Reaktion auf eine Anzeige einer Meinungsänderung des Bedieners die Steuerung beginnen, die Kraftmaschine mit Kraftstoff zu versorgen und die Kraftmaschine von der Kurbelwellendrehzahl hochzufahren, um die Drehmomentanforderung des Bedieners zu erfüllen.
  • In noch weiteren Beispielen kann die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr mit einer Kraftmaschinendrehzahl gedreht werden, die es erlaubt, die AGR-Gase so schnell wie möglich abzulassen. Hier kann die Kraftmaschinendrehzahl basierend auf dem AGR-Pegel im Ansaugtrakt zu einem Zeitpunkt abnehmender Kraftmaschinendrehmomentanforderung (z.B. zum Zeitpunkt, wo der Bediener das Gaspedal loslässt) gewählt werden. Beispielsweise kann die Kraftmaschinendrehzahl vorübergehend auf eine maximal zulässige Kraftmaschinendrehzahl erhöht werden, die die Drehmomentabgabe nicht beeinflusst, aber erlaubt, AGR-Gase schnellstmöglich abzulassen. In noch einem weiteren Beispiel kann die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr mit einer Kraftmaschinendrehzahl gedreht werden, die es erlaubt, die AGR-Gase langsamer abzulassen. Beispielsweise können das Loslassen des Gaspedals durch den Bediener und die abnehmende Kraftmaschinenlast/-drehmomentanforderung bei Bergabfahrt des Fahrzeugs vorkommen. Der Bediener kann einen langgezogenen Bergabstreckenabschnitt durch Betätigen einer Taste an der Instrumententafel des Fahrzeugs oder über eine interaktive Anzeige in einer Mittelkonsole des Fahrzeugs anzeigen. Indem er eine längere Bergabfahrt anzeigt, kann der Bediener anzeigen, dass die Kraftmaschine für eine längere Dauer abgeschaltet werden kann. Entsprechend kann die Kraftmaschine während der Bergabfahrt ohne Kraftstoffzufuhr über den Generator betrieben werden, so dass das AGR-Ablassen mit dem Zeitpunkt abgeschlossen werden kann, wenn die Bergabfahrt beendet ist.
  • In weiteren Beispielen kann, statt die Kraftmaschine kontinuierlich so lange zu drehen, bis die AGR-Gase abgelassen sind, die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr intermittierend über den Generator gedreht werden. Beispielsweise kann die Kraftmaschine während einer Bergabfahrt ohne Kraftstoffzufuhr über den Generator gepulst werden, um die AGR-Gase abzulassen.
  • Bei 416 kann bestimmt werden, ob die AGR-Gase ausreichend aus dem Ansaugkrümmer der Kraftmaschine abgelassen wurden. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob AGR-Gase (Fluss, Menge, Konzentration, Pegel etc.) im Ansaugtrakt niedriger als ein Schwellwert sind. In einem Beispiel kann ein Ansaugsauerstoffsensor, etwa Sensor 372 von 3, verwendet werden, um die AGR-Konzentration im Ansaugtrakt zu schätzen. Dabei kann ein Abfall der Ansaugsauerstoffkonzentration herangezogen werden, um eine Zunahme der Zuführung von AGR-Verdünnungsgasen abzuleiten. In einem Beispiel basiert der Schwellwert auf einer AGR-Toleranz der Kraftmaschine bei Niedriglastbedingungen der Kraftmaschine. Beispielsweise kann, wenn die AGR-Toleranz steigt, der Schwellwert erhöht werden.
  • Falls die ND-AGR-Gase nicht unter dem Schwellwert liegen, kann die Steuerung die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über den Motor/Generator drehen, bis die AGR-Gase ausreichend abgelassen sind. Falls die AGR-Gase unter dem Schwellwert liegen, beinhaltet die Routine bei 420, die Kraftmaschine in den Stillstand zu drehen. Beispielsweise kann die Kraftmaschine über den Motor in den Stillstand gedreht werden, und danach kann die Kraftmaschine abgeschaltet bleiben, bis Bedingungen für den Wiederstart der Kraftmaschine erfüllt sind. Inzwischen kann das Fahrzeug weiterhin mithilfe des Motordrehmoments angetrieben werden. Hierdurch kann die ND-AGR-Rate zurückgesetzt werden (beispielsweise auf Null), so dass bei einem Wiederstart der Kraftmaschine eine bekannte höhere ND-AGR-Rate realisiert werden kann, um den Wirkungsgrad der Kraftmaschine im wichtigen mittleren Lastbereich des Drehzahl-Last-Kennfeldes zu verbessern.
  • Bei 430 kann bestimmt werden, ob Bedingungen für den Wiederstart der Kraftmaschine erfüllt sind. Beispielsweise kann die Kraftmaschine in Reaktion auf eine oder mehrere von einem Ladezustand der Batterie unterhalb eines Ladungsschwellwertes, einer empfangenen Klimatisierungsanforderung, einer Drehmomentanforderung des Bedieners oberhalb eines Schwellwertes etc. wieder gestartet werden. Falls Bedingungen für einen Wiederstart der Kraftmaschine nicht erfüllt sind, kann die Kraftmaschine abgeschaltet bleiben und kann das Fahrzeug weiter über den Motor angetrieben werden. Andernfalls kann bei 432, in Reaktion auf eine Erfüllung der Wiederstartbedingungen, die Kraftmaschine wieder gestartet werden, und die Kraftstoffzufuhr zur Kraftmaschine kann wieder aufgenommen werden. Hier kann bei Wiederstarten der Kraftmaschine die AGR aktiviert werden, und höhere AGR-Flussraten können erzielt werden, da die Kraftmaschine bereits entleert wurde.
  • Zurück zu 411; falls der SOC der Batterie niedriger ist als der Ladungsschwellwert, kann bestimmt werden, dass die Batterie in der Lage ist, weitere Ladung aufzunehmen. Folglich kann das AGR-Ablassen ermöglicht werden, indem das Fahrzeug vorübergehend in einer Stromerzeugungsbetriebsart betrieben wird. Speziell beinhaltet die Routine bei 422 ein Deaktivieren der AGR in Reaktion auf die Bedingungen mit abnehmender Kraftmaschinenlast. Das Deaktivieren der AGR umfasst, ein AGR-Ventil zu schließen, das in einen ND-AGR-Kanal gekoppelt ist, um eine weitere Rückführung von Abgasrückständen aus dem Abgaskrümmer stromabwärts der Turbine in den Ansaugkrümmer stromaufwärts des Kompressors zu unterbinden.
  • Bei 424 umfasst die Routine, die Kraftmaschine mit deaktivierter AGR sowie mit einem Kraftmaschinenabtriebsmoment, das höher ist als ein angefordertes Drehmoment, zu betreiben. Das bedeutet, dass die Kraftmaschine so lange, bis die AGR-Gase im Ansaugtrakt der Kraftmaschine ausreichend abgelassen sind, unter Kraftstoffzufuhr weiter mit einem Kraftmaschinenabtriebsmoment dreht, das über das angeforderte Drehmoment für den Antrieb des Fahrzeugs hinaus erzeugt wird. Indem die Kraftmaschine unter Kraftstoffzufuhr bei geschlossenem AGR-Ventil betrieben wird, kann in das Sekundärluftsystem angesaugte frische Ansaugluft die AGR-Gase im Ansaugtrakt ersetzen und so das AGR-Ablassen beschleunigen. In einem Beispiel wird die Kraftmaschine unter Kraftstoffzufuhr betrieben, wobei das AGR-Ventil für 1–3 Sekunden geschlossen ist.
  • Ebenfalls bei 424 umfasst die Routine das Laden der Systembatterie mithilfe des überschüssigen Kraftmaschinenabtriebsmoments. Das bedeutet, dass die Systembatterie mittels Kraftmaschinenabtriebsmoment geladen wird, das beim Betrieb der Kraftmaschine mit deaktivierter AGR über das angeforderte Drehmoment hinaus erzeugt wird. Das Laden der Batterie kann umfassen, unter Nutzung des überschüssigen Kraftmaschinenabtriebsmoments den Generator zu betreiben, wobei der Generator mit der Batterie gekoppelt ist. In einem Beispiel wird die Kraftmaschine für 1–3 Sekunden in der Stromerzeugungsbetriebsart betrieben.
  • Das Betreiben der Kraftmaschine mit einem höheren als dem angeforderten Kraftmaschinenabtriebsmoment umfasst das Betreiben der Kraftmaschine mit einer Kraftmaschinendrehzahl, die auf einem oder mehreren von einem Ladezustand der Systembatterie und einem AGR-Pegel im Ansaugtrakt der Kraftmaschine zu einem Zeitpunkt der Bedingung mit abnehmender Kraftmaschinendrehmomentanforderung basiert. Beispielsweise kann die Kraftmaschinendrehzahl auf einer Fähigkeit der Batterie basieren, Ladung aufzunehmen. Somit kann, wenn eine Differenz zwischen dem SOC der Batterie und dem Ladungsschwellwert zunimmt (und dadurch die Ladungsaufnahmefähigkeit der Batterie zunimmt), die Kraftmaschinendrehzahl, mit der die Kraftmaschine betrieben wird, erhöht werden. Die Kraftmaschinendrehzahl kann auch auf dem AGR-Pegel im Ansaugtrakt zum Zeitpunkt, zu dem der Bediener das Gaspedal loslässt, basieren. Beispielsweise kann, wenn der AGR-Pegel beim Loslassen des Gaspedals ansteigt, ein stärkeres Ablassen erforderlich sein, und folglich kann die Kraftmaschinendrehzahl erhöht werden. In noch weiteren Beispielen kann die Kraftmaschinendrehzahl ferner basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs eingestellt werden.
  • Bei 426 kann, wie bei 416, bestimmt werden, ob die ND-AGR-Gase ausreichend aus dem Ansaugkrümmer der Kraftmaschine abgelassen wurden. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob AGR-Gase (Fluss, Menge, Konzentration, Pegel etc.) im Ansaugtrakt unter einem Schwellwert liegen. Der Schwellwert kann auf einer AGR-Toleranz der Kraftmaschine bei Niedriglastbedingungen der Kraftmaschine basieren.
  • Falls die ND-AGR-Gase nicht unter dem Schwellwert liegen, kann die Steuerung die Kraftmaschine weiter unter Kraftstoffzufuhr betreiben, mit deaktivierter AGR und mit überschüssigem erzeugtem Kraftmaschinendrehmoment und wobei das überschüssige Drehmoment als Ladung in einer Systembatterie gespeichert wird, bis die AGR-Gase ausreichend abgelassen sind. Bei 428, wenn die AGR-Gase im Ansaugtrakt unter dem Schwellwert liegen, umfasst die Routine das Deaktivieren der Kraftstoffzufuhr zur Kraftmaschine und das Herunterdrehen der Kraftmaschine in den Stillstand. Danach kann die Kraftmaschine abgeschaltet bleiben, bis Bedingungen für den Wiederstart der Kraftmaschine erfüllt sind. In der Zwischenzeit kann das Fahrzeug mittels Motordrehmoment vom Motor/Generator angetrieben werden. Hierdurch kann die ND-AGR-Rate zurückgesetzt werden (beispielsweise auf Null), so dass bei einem Wiederstart der Kraftmaschine eine bekannte höhere ND-AGR-Rate realisiert werden kann, um den Wirkungsgrad der Kraftmaschine im wichtigen mittleren Lastbereich des Drehzahl-Last-Kennfeldes zu verbessern.
  • Von 428 geht die Routine zu 430 weiter, um zu bestimmen, ob Bedingungen für den Wiederstart der Kraftmaschine erfüllt sind, und die Kraftmaschine bei 432 wieder zu starten, falls die Bedingungen erfüllt sind. Beim Wiederstarten der Kraftmaschine kann die AGR aktiviert werden, und höhere AGR-Flussraten können erzielt werden, da die Kraftmaschine bereits entleert wurde.
  • Auf diese Weise kann, bei 422–428, bei losgelassenem Gaspedal während des Betriebs einer Kraftmaschine mit AGR-Fluss, während ein Ladezustand der Batterie unter einem Ladungsschwellwert liegt, eine Batterie geladen werden, indem die Kraftmaschine mit deaktivierter AGR betrieben wird, bis ein AGR-Pegel im Ansaugtrakt der Kraftmaschine niedriger ist als ein Schwellwert, wobei die Kraftmaschine so betrieben wird, dass sie mehr Drehmoment erzeugt als angefordert. Hier umfasst das Betreiben der Kraftmaschine mit AGR-Fluss das Betreiben der Kraftmaschine mit einem in einen Niederdruck-AGR-Kanal gekoppelten, geöffneten (z.B. vollständig geöffneten) AGR-Ventil, und das Betreiben der Kraftmaschine mit deaktivierter AGR umfasst das Betreiben bei geschlossenem (z.B. vollständig geschlossenem) AGR-Ventil. Sobald der AGR-Pegel im Ansaugtrakt der Kraftmaschine niedriger ist als der Schwellwert, können der Betrieb der Kraftmaschine und das Laden der Batterie beendet werden.
  • Es ist einzusehen, dass, auch wenn die Routine von 4 die Wahl zeigt zwischen dem Ablassen von ND-AGR-Gasen in einem Hybrid-Fahrzeugsystem durch Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über einen Generator oder dem Betreiben einer Kraftmaschine unter Kraftstoffzufuhr bei deaktivierter AGR und mit Laden einer Batterie basierend auf einer Ladungsaufnahmefähigkeit (oder einem SOC) einer Systembatterie, in alternativen Beispielen die Steuerung dafür ausgelegt sein kann, basierend auf dem ND-AGR-Pegel im Ansaugtakt der Kraftmaschine während Bedingungen mit abnehmender Kraftmaschinenlast/-drehmomentanforderung zu wählen. Beispielsweise kann, falls der ND-AGR-Pegel zum Zeitpunkt, zu dem der Bediener das Gaspedal loslässt, höher ist, die Steuerung das Ablassen durch Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über den Generator wählen. Andernfalls kann, falls der ND-AGR-Pegel zum Zeitpunkt, zu dem der Bediener das Gaspedal loslässt, niedriger ist, die Steuerung das Ablassen durch Betreiben der Kraftmaschine unter Kraftstoffzufuhr in einer Stromerzeugungsbetriebsart mit deaktivierter AGR wählen. Noch ferner kann die Steuerung dafür ausgelegt sein, das Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über den Generator als Standard-Ablassoption zu wählen. Die Steuerung kann dann selektiv die Standard-Ablassoption durch die Ablassoption Stromerzeugungsbetriebsart ersetzen, basierend auf einer Eingabe des Bedieners.
  • Es ist einzusehen, dass, obwohl die Routine von 4 das AGR-Ablassen in Reaktion auf eine abnehmende Kraftmaschinenlast/-drehmomentanforderung (etwa weil der Bediener das Gaspedal loslässt) zeigt, in alternativen Beispielen das AGR-Ablassen im Vorgriff auf ein Abschalten der Kraftmaschine veranlasst werden kann. Beispielsweise kann die Fahrzeugsteuerung basierend auf Betriebsbedingungen des Fahrzeugs eine bevorstehende Abschaltung der Kraftmaschine bestimmen und das AGR-Ablassen starten, bevor die vorweggenommene Kraftmaschinenabschaltung erfolgt. Hier kann das AGR-Ablassen unabhängig von der Bedienereingabe erfolgen, beispielsweise unabhängig von einem Gaspedal-loslassen-Ereignis durch den Bediener oder einer Fahreranforderung. Stattdessen kann das AGR-Ablassen basierend auf den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs (z.B. Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Umgebungsfeuchtigkeit etc.) ausgeführt werden, die eine Frequenz des Ausschaltens und Wiederstartens der Kraftmaschine bestimmen. Indem das AGR-Ablassen im Vorgriff auf ein Abschalten der Kraftmaschine veranlasst wird, werden zusätzliche Verzögerungen beim Ablassen verringert.
  • Auf diese Weise können unter Bedingungen mit abnehmender Kraftmaschinendrehmomentanforderung die ND-AGR-Gase schnell abgelassen werden und die AGR-Pegel zurückgesetzt werden. Das schnelle Ablassen verringert die Risiken für die Verbrennungsstabilität, die mit verbleibenden AGR-Gasen bei Niedriglastbedingungen einhergehen. Darüber hinaus können durch das Rücksetzen der AGR-Pegel höhere AGR-Raten realisiert werden, während die Kraftmaschinendrehmomentanforderung auf mittlere Lastbedingungen steigt.
  • In einem Beispiel umfasst ein Hybrid-Fahrzeugsystem eine Kraftmaschine mit einem Ansaug- und einem Abgastrakt; eine Ansaugdrossel; einen Elektromotor/Generator, der mit einer Batterie gekoppelt ist; und Fahrzeugräder, die mittels Drehmoment von einem oder mehreren von Kraftmaschine und Motor angetrieben werden. Das Hybrid-Fahrzeugsystem umfasst ferner eine Direkteinspritzdüse für Kraftstoff, die mit einem Zylinder der Kraftmaschine gekoppelt ist; einen Turbolader mit einem Ansaugkompressor, der von einer Abgasturbine angetrieben wird; und einen AGR-Kanal, durch den AGR-Gase vom Abgastrakt stromabwärts der Turbine zum Ansaugtrakt stromaufwärts des Kompressors über ein AGR-Ventil fließen. Das Fahrzeugsystem kann eine Steuerung umfassen mit computerlesbaren Anweisungen zum Deaktivieren der Kraftstoffeinspritzdüse bei losgelassenem Gaspedal während des Betriebs einer Kraftmaschine mit AGR-Fluss; vollständigen Öffnen sowohl des AGR-Ventils als auch der Ansaugdrossel; und Nutzen von Motordrehmoment, um eine Drehmomentanforderung des Bedieners zu erfüllen und die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr zu drehen, wobei das Drehen der Kraftmaschine für eine Dauer fortgesetzt wird, bis die AGR-Gase in der Kraftmaschine unter einem Schwellwert liegen. Hier umfasst das Drehen, bis die ND-AGR-Gase in der Kraftmaschine unter einem Schwellwert liegen, das Drehen, bis eine ND-AGR-Menge in einem Ansaugkrümmer der Kraftmaschine unter dem Schwellwert liegt, wobei der Schwellwert auf der Drehmomentanforderung basiert. In einem Beispiel umfasst das Drehen, bis die ND-AGR-Gase in der Kraftmaschine unter einem Schwellwert liegen, das Drehen, bis der ND-AGR-Fluss bei Null-Fluss ist. Das Drehen der Kraftmaschine umfasst das Drehen der Kraftmaschine mit einer Kraftmaschinendrehzahl bei oder über einer Kurbelwellendrehzahl der Kraftmaschine. Die Steuerung kann ferner Anweisungen enthalten um, nach der Dauer, die Kraftmaschine in den Stillstand zu drehen und die Kraftmaschine abgeschaltet zu lassen, während weiter Motordrehmoment genutzt wird, um die Drehmomentanforderung zu erfüllen.
  • In einem anderen Beispiel umfasst die Steuerung des vorstehend beschriebenen Hybrid-Fahrzeugsystems computerlesbare Anweisungen um, in Reaktion darauf, dass ein Bediener das Gaspedal loslässt, während die Kraftmaschine mit AGR-Fluss betrieben wird, einen Ladezustand der Batterie zu schätzen; und falls der geschätzte Ladezustand der Batterie unter einem Ladungsschwellwert liegt, das AGR-Ventil zu schließen; die Kraftmaschine bei geschlossenem AGR-Ventil für eine Dauer zu betreiben, bis die AGR-Gase in der Kraftmaschine unter einem Schwellwert liegen, wobei die Kraftmaschine dazu betrieben wird, mehr Drehmoment zu erzeugen als angefordert; und zum Laden der Batterie mit dem überschüssigen erzeugten Drehmoment bei Betrieb der Kraftmaschine mit geschlossenem AGR-Ventil. Hier kann das Betreiben der Kraftmaschine mit geschlossenem AGR-Ventil umfassen, die Kraftmaschine mit einer Kraftmaschinendrehzahl zu drehen, die auf einem oder mehreren von Ladezustand der Batterie bei Loslassen des Gaspedals und einem AGR-Pegel im Ansaugtrakt bei Loslassen des Gaspedals basiert. Ferner kann das Betreiben der Kraftmaschine bei geschlossenem AGR-Ventil, bis die AGR-Gase in der Kraftmaschine unter einem Schwellwert liegen, umfassen, die Kraftmaschine zu betreiben, bis ein AGR-Fluss bei Null-Fluss ist. Die Steuerung kann ferner Anweisungen umfassen um, falls der geschätzte Ladezustand der Batterie höher ist als der Ladungsschwellwert, die Kraftstoffeinspritzdüse zu deaktivieren; das AGR-Ventil und die Ansaugdrossel vollständig zu öffnen; und Drehmoment vom Generator zu nutzen, um eine Drehmomentanforderung des Bedieners zu erfüllen und die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr zu drehen, bis die AGR-Gase in der Kraftmaschine unter dem Schwellwert liegen.
  • Beispielhafte AGR-Ablassoperationen werden nun unter Bezugnahme auf das Beispiel von 6 gezeigt. Speziell stellt Kennfeld 600 eine Kraftmaschinendrehzahl bei Linie 602, ein Motordrehmoment bei Linie 604, ND-AGR bei Linie 606, Kraftstoffeinspritzung bei Linie 608, einen Ladezustand (SOC) der Batterie bei Linie 610 und eine Position eines ND-AGR-Ventils bei Linie 614 dar.
  • Vor t1 kann das Hybrid-Fahrzeug mit einem größeren Anteil von Radmoment betrieben werden, der von der Kraftmaschine bereitgestellt wird, und mit einem kleineren Anteil von Radmoment, der von dem Motor bereitgestellt wird. Entsprechend kann die Kraftmaschine unter Kraftstoffzufuhr (Linie 608) mit einer Kraftmaschinendrehzahl, die dem Betrieb in einem mittleren bis hohen Lastbereich (Linie 602) entspricht, mit nur ein wenig Unterstützung durch den Motor (Linie 604) drehen. Während des Betriebs im mittleren bis höheren Lastbereich können ND-AGR-Gase fließen (Linie 606), beispielsweise nach einem flachen Schema, bei dem AGR-Gase mit einer festen Rate im Verhältnis zum Luftstrom bereitgestellt werden. Speziell kann ein ND-AGR-Ventil geöffnet sein (Linie 614). In dem dargestellten Beispiel ist das ND-AGR-Ventil als Ein-Aus-Ventil dargestellt, das zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Position umgeschaltet werden kann. In anderen Beispielen jedoch kann eine Öffnung des ND-AGR-Ventils variabel anhand der ND-AGR-Anforderung eingestellt werden. Während des Betriebs der Kraftmaschine vor t1 kann der Ladezustand der Batterie höher als ein Schwellwert 612 sein und kann die Batterie nicht in der Lage sein, weitere Ladung aufzunehmen (Linie 610).
  • Bei t1 kann ein Bediener das Gaspedal loslassen, was zu einer Verringerung der Kraftmaschinenlast auf Niedriglastbedingungen führt. In Reaktion auf die abnehmende Kraftmaschinendrehmomentanforderung kann die AGR zur Kraftmaschine verringert werden. Falls ein ND-AGR-Ventil so eingestellt (z.B. geschlossen) wird, dass die AGR-Gase abnehmen, kann es aufgrund der AGR-Zuführung vor dem Kompressor zu einer erheblichen Transportverzögerung kommen und nehmen die AGR-Gase u. U. nicht so schnell ab wie erwünscht. Beispielsweise können die AGR-Gase entsprechend dem Profil des punktierten Liniensegments 609a abnehmen. Dies würde dazu führen, dass bei Niedriglastbedingungen im Ansaugkrümmer der Kraftmaschine zu viel Verdünnungsgas enthalten ist, was die Neigung zu Zündaussetzern und Probleme mit der Verbrennungsstabilität verstärkt.
  • Um das Ablassen von ND-AGR-Gasen bei Niedriglastbedingungen zu verbessern und zu ermöglichen, dass bei Niedriglastbedingungen ein minimaler AGR-Fluss (z.B. Null-Fluss) an die Kraftmaschine bereitgestellt wird, können die AGR-Gase mit Unterstützung durch einen Systemgenerator sehr schnell abgelassen werden. Hier kann das Ablassen mit Unterstützung des Generators aufgrund der Tatsache angefordert werden, dass der Ladezustand der Batterie höher ist als Schwellwert 612. Speziell wird bei t1 die Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschine deaktiviert, was einen Abfall der Kraftmaschinendrehzahl bewirkt. Darüber hinaus wird die Motor-/Generatorleistung erhöht, um ausreichend Motordrehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen und die Drehmomentanforderung des Bedieners zu erfüllen und gleichzeitig auch ausreichend Motordrehmoment zur Verfügung zu stellen, um die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr zu drehen. Falls der Motor/Generator nicht betrieben wird, kann die Kraftmaschine in den Stillstand herunterdrehen gemäß dem Profil des punktierten Liniensegments 603. Solange die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über den Motor/Generator gedreht wird, kann das ND-AGR-Ventil vollständig geöffnet bleiben. Darüber hinaus kann eine (nicht dargestellte) Ansaugdrossel vollständig geöffnet sein. Hierdurch können AGR-Gase im Sekundärluftsystem schnell durch frische Ansaugluft ersetzt werden.
  • Das Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr umfasst das Drehen der Kraftmaschine mit einer Kraftmaschinendrehzahl 601. Die Kraftmaschinendrehzahl 601 kann eine Kurbelwellendrehzahl der Kraftmaschine sein. Alternativ kann die Kraftmaschinendrehzahl 601 einer Kraftmaschinendrehzahl vor der Deaktivierung der Kraftstoffeinspritzdüse oder einer Funktion davon entsprechen. Noch ferner kann die Kraftmaschinendrehzahl 601 einer Kraftmaschinendrehzahl entsprechen, die für Kraftmaschine und Getriebe besonders effizient ist. So kann die Kraftmaschine über den Motor für eine Dauer zwischen t1 und t2 gedreht werden, bis die ND-AGR-Gase ausreichend abgelassen sind. Beispielsweise kann die Kraftmaschine mit der Kraftmaschinendrehzahl 601 gedreht werden, bis die ND-AGR-Gase bei oder unter einem minimalen AGR-Pegel 611 liegen. In einem alternativen Beispiel kann der AGR-Pegel 611 keinen AGR-Fluss umfassen, so dass bei niedrigeren Lastbedingungen der Kraftmaschine keine ND-AGR-Gase bereitgestellt werden.
  • Bei t2 wird, sobald die AGR-Gase ausreichend abgelassen sind, zugelassen, dass die Kraftmaschine anhält. Darüber hinaus wird das ND-AGR-Ventil geschlossen. Danach bleibt die Kraftmaschine abgeschaltet, bis Bedingungen für den Wiederstart der Kraftmaschine erfüllt sind (bei t3). In der Zwischenzeit, zwischen t2 und t3, kann der Motorbetrieb so angepasst werden, dass ausreichend Motordrehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs erzeugt wird. Zwischen t1 und t3 kann, wenn die Kraftmaschine nicht läuft und Motordrehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs und/oder zum Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr genutzt wird, der SOC der Batterie sinken. Beispielsweise kann der SOC der Batterie bei t3 unter Schwellwert 612 fallen.
  • Bei t3 kann, in Reaktion auf Bedingungen für einen Wiederstart der Kraftmaschine (etwa aufgrund einer Zunahme der Drehmomentanforderung durch den Bediener), die Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschine wieder aufgenommen werden, und das Kraftmaschinendrehmoment kann erhöht werden, um das Fahrzeug anzutreiben. Gleichzeitig kann das Motordrehmoment reduziert werden, da das Fahrzeug weitgehend mit Kraftmaschinendrehmoment angetrieben wird. Auch wenn das dargestellte Beispiel zeigt, dass das Motordrehmoment auf ein niedrigeres Niveau abgesenkt wird, kann in einem alternativen Beispiel vollständig auf das Motordrehmoment verzichtet werden. Ebenfalls bei t3 wird das ND-AGR-Ventil geöffnet, um die AGR während des Kraftmaschinenbetriebs wieder zu aktivieren. Ferner können, da die ND-AGR bei t2 zurückgesetzt wurde, beim Wiederstart auf höhere Lasten bei t3 höhere ND-AGR-Spitzenraten geliefert werden.
  • Der Fahrzeugbetrieb mit laufender Kraftmaschine und unter Zuführung von AGR-Gasen kann bis t4 fortgesetzt werden. So kann ausreichend Zeit zwischen t3 und t4 vergehen (durch punktierte Linien dargestellt). Bei t4 kann das Hybrid-Fahrzeug in einer reinen Kraftmaschinenbetriebsart betrieben werden, in der die Radmomentanforderung durch die Kraftmaschine erfüllt wird. Die Kraftmaschine kann mit einer Kraftmaschinendrehzahl drehen, die dem Betrieb in einem mittleren bis höheren Lastbereich entspricht, wobei ND-AGR-Gase fließen (und das ND-AGR-Ventil geöffnet ist). Beispielsweise können ND-AGR-Gase gemäß einem flachen Schema mit einer festen AGR-Rate im Verhältnis zum Luftstrom bereitgestellt werden. Während des Kraftmaschinenbetriebs bei t4 kann der Ladezustand der Batterie niedriger als Schwellwert 612 sein, und die Batterie kann in der Lage sein, weitere Ladung aufzunehmen.
  • Bei t5 kann, wie bei t1, ein Bediener das Gaspedal loslassen, was zu einer Verringerung der Kraftmaschinenlast auf Niedriglastbedingungen führt. In Reaktion auf die abnehmende Kraftmaschinenlast kann die AGR zur Kraftmaschine verringert werden. Speziell wird das ND-AGR-Ventil geschlossen, um die AGR zu verringern. Allerdings kann es, selbst wenn das AGR-Ventil geschlossen wird, aufgrund der AGR-Zuführung vor dem Kompressor zu einer erheblichen Transportverzögerung kommen und nehmen die AGR-Gase u. U. nicht so schnell ab wie erwünscht. Beispielsweise können die AGR-Gase entsprechend dem Profil des punktierten Liniensegments 609b abnehmen. Dies würde dazu führen, dass bei Niedriglastbedingungen im Ansaugkrümmer der Kraftmaschine zu viel Verdünnungsgas enthalten ist, was die Neigung zu Zündaussetzern und Probleme mit der Verbrennungsstabilität verstärkt.
  • Um das Ablassen von ND-AGR-Gasen bei Niedriglastbedingungen zu verbessern und zu ermöglichen, dass bei Niedriglastbedingungen ein minimaler AGR-Fluss (z.B. Null-Fluss) an die Kraftmaschine bereitgestellt wird, können die AGR-Gase durch Betreiben des Hybrid-Fahrzeugsystems in einer Stromerzeugungsbetriebsart sehr schnell abgelassen werden. Hier kann das Ablassen durch Betreiben der Kraftmaschine in einer Stromerzeugungsbetriebsart aufgrund der Tatsache angefordert werden, dass der Ladezustand der Batterie niedriger als Schwellwert 612 ist und die Batterie in der Lage ist, weitere Ladung aufzunehmen. Speziell werden bei t5 die Kraftstoffzufuhr zur und der Betrieb der Kraftmaschine beibehalten, jedoch mit deaktivierter AGR. Die Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschine wird so angepasst, dass mehr Kraftmaschinendrehmoment erzeugt wird als zum Antreiben des Fahrzeugs und Erfüllen der Drehmomentanforderung des Bedieners erforderlich. Hierdurch wird die Kraftmaschine mit einer höheren Drehzahl 605 betrieben, als andernfalls zum Antreiben des Fahrzeugs erforderlich gewesen wäre (wie durch das gestrichelte Liniensegment 607 dargestellt). Indem die Kraftmaschine mit einer höheren Drehzahl bei geschlossenem AGR-Ventil betrieben wird, können die AGR-Gase im Sekundärluftsystem schnell durch frische Ansaugluft ersetzt werden, was ein schnelleres Ablassen der AGR-Gase ermöglicht. Das von der Kraftmaschine erzeugte überschüssige Drehmoment wird dann genutzt, um die Batterie zu laden. Folglich kann der Ladezustand der Batterie nach t5 zu steigen beginnen.
  • Das Betreiben der Kraftmaschine zum Erzeugen von überschüssigem Drehmoment umfasst, die Kraftmaschine mit einer Kraftmaschinendrehzahl 605 zu drehen. Die Kraftmaschinendrehzahl 605 kann auf dem ND-AGR-Pegel zum Zeitpunkt, zu dem der Bediener das Gaspedal loslässt (bei t5) sowie dem Ladezustand der Batterie zum Zeitpunkt, zu dem der Bediener das Gaspedal loslässt, basieren. Sowie der Ladezustand der Batterie abnimmt, kann eine höhere Kraftmaschinendrehzahl 605 (bezogen auf die Kraftmaschinendrehzahl 607, die andernfalls zum Antreiben des Fahrzeugs erforderlich wäre) angewandt werden, und höhere Pegel von überschüssigem Drehmoment können erzeugt werden, um die AGR-Gase abzulassen, da die Batterie in der Lage ist, größere Mengen Ladung aufzunehmen. Ähnlich kann, wenn der ND-AGR-Pegel steigt und mehr Ablassen erforderlich ist, die Kraftmaschinendrehzahl 605 bezogen auf die Kraftmaschinendrehzahl 607 weiter erhöht werden.
  • Die Kraftmaschine wird mit deaktivierter AGR und erzeugtem überschüssigem Kraftmaschinendrehmoment für eine Dauer zwischen t5 und t6 betrieben, bis die ND-AGR-Gase ausreichend abgelassen sind. Beispielsweise kann die Kraftmaschine weiter mit einer Kraftmaschinendrehzahl 605 betrieben werden, bis die ND-AGR-Gase bei oder unter dem minimalen AGR-Pegel 611 liegen. In einem alternativen Beispiel kann der AGR-Pegel 611 keinen AGR-Fluss umfassen, so dass bei niedrigeren Lastbedingungen der Kraftmaschine keine ND-AGR-Gase bereitgestellt werden. Außerdem kann zwischen t5 und t6 der Ladezustand der Batterie weiter ansteigen, bis er bei t6 über dem Schwellwert 612 liegt.
  • Bei t6 wird, sobald die AGR-Gase ausreichend abgelassen sind, zugelassen, dass die Kraftmaschine anhält. Speziell wird die Kraftstoffzufuhr zur Kraftmaschine deaktiviert und zugelassen, dass die Kraftmaschine in den Stillstand dreht. Danach bleibt die Kraftmaschine abgeschaltet, bis Bedingungen für den Wiederstart erfüllt sind (bei t7). In der Zwischenzeit, zwischen t6 und t7, wird ein Motor des Fahrzeugsystems betrieben, um ausreichend Motordrehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs zu erzeugen.
  • Bei t7 kann, in Reaktion auf Bedingungen für einen Wiederstart der Kraftmaschine (etwa aufgrund einer Zunahme der Drehmomentanforderung durch den Bediener), die Kraftstoffeinspritzung in die Kraftmaschine wieder aufgenommen werden, und das Kraftmaschinendrehmoment kann erhöht werden, um das Fahrzeug anzutreiben. Gleichzeitig kann das Motordrehmoment reduziert (z.B. ausgeschaltet) werden, so dass das Fahrzeug mit Kraftmaschinendrehmoment angetrieben wird. Ferner können, da die ND-AGR bei t6 zurückgesetzt wurde, beim Wiederstart auf höhere Lasten bei t7 höhere maximale ND-AGR-Raten geliefert werden.
  • Auf diese Weise kann während einer ersten Abschaltung der Kraftmaschine aus dem Betrieb mit AGR eine Steuerung die Kraftstoffeinspritzung deaktivieren und die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über einen Motor drehen, bis die AGR-Gase unter einem Schwellwert liegen. Im Vergleich hierzu kann während einer zweiten Abschaltung der Kraftmaschine aus dem Betrieb mit AGR die Steuerung die AGR deaktivieren und die Kraftmaschine unter Kraftstoffzufuhr drehen, bis die AGR-Gase unter dem Schwellwert liegen, während mit dem überschüssigen Kraftmaschinendrehmoment die Batterie geladen wird. Hier wird, während der ersten Abschaltung der Kraftmaschine und während die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr dreht, Motordrehmoment genutzt, um das Fahrzeug anzutreiben und die Kraftmaschine zu drehen, wohingegen während der zweiten Abschaltung der Kraftmaschine und während die Kraftmaschine unter Kraftstoffzufuhr dreht, Kraftmaschinendrehmoment genutzt wird, um das Fahrzeug anzutreiben und die Batterie zu laden. Ferner liegt während der ersten Abschaltung der Kraftmaschine ein Ladezustand der Batterie über einem Ladungsschwellwert, wohingegen der Ladezustand der Batterie während der zweiten Abschaltung der Kraftmaschine unter dem Ladungsschwellwert liegt. Während der ersten Abschaltung der Kraftmaschine wird die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr mit einer Kraftmaschinendrehzahl gedreht, die auf einer Kraftmaschinendrehzahl vor dem Deaktivieren der Kraftstoffeinspritzung basiert, wohingegen die Kraftmaschine während der zweiten Abschaltung der Kraftmaschine unter Kraftstoffzufuhr mit einer Kraftmaschinendrehzahl gedreht wird, die auf einem AGR-Pegel vor der Deaktivierung der AGR basiert.
  • Auf diese Weise kann unter ausgewählten Bedingungen mit abnehmender Kraftmaschinenlast/-drehmomentanforderung das Motordrehmoment eines Hybrid-Fahrzeugsystems vorteilhaft genutzt werden, um AGR-Gase in einem Niedriglastbereich abzulassen und die AGR-Zuführung in mittleren Lastbereichen zu verbessern. Indem die Motordrehzahl derart geregelt wird, dass die Kraftmaschine selektiv gedreht wird, nachdem die Kraftstoffzufuhr unterbunden worden ist, können im Ladevolumen der Kraftmaschine eingeschlossene AGR-Gase schnell abgelassen werden. Während anderer Bedingungen mit abnehmender Kraftmaschinenlast kann die Ladungsaufnahmefähigkeit einer Systembatterie eines Hybrid-Fahrzeugs vorteilhaft genutzt werden, um im Niedriglastbereich der Kraftmaschine AGR-Gase abzulassen. Dadurch, dass überschüssiges Kraftmaschinendrehmoment in der Batterie gespeichert werden kann, kann die Kraftmaschine mit höheren Kraftmaschinendrehzahlen (und mit höherer Kraftmaschinenleistung) betrieben werden, während die AGR deaktiviert ist, so dass AGR-Gase im Sekundärluftsystem schnell durch frische Ansaugluft ersetzt werden können. Durch das Beschleunigen des AGR-Ablassens können die ND-AGR-Raten bei Niedriglastbedingungen schneller verringert werden. Beispielsweise können die ND-AGR-Raten bei Niedriglastbedingungen zurückgesetzt werden. Dies verringert die Neigung zu Zündaussetzern und Instabilität der Verbrennung aufgrund des Vorhandenseins von zu viel Verdünnungsgasen bei Niedriglastbedingungen. Das beschleunigte Ablassen ermöglicht ferner, höhere ND-AGR-Raten zu erzielen, wenn die Kraftmaschine wieder gestartet wird. Somit erlaubt dies die Verwendung der Kraftmaschine in dem Betriebsbereich mit der höchsten Effizienz. Insbesondere kann der Wirkungsgrad der Kraftmaschine im mittleren Lastbereich wesentlich verbessert werden. Das Zusammenwirken der aufgeladenen Kraftmaschine und der leistungsverzweigenden Hybrid-Anwendung ermöglicht es außerdem, das Kraftstoffeinsparpotenzial der ND-AGR zu verbessern, und reduziert Kompromisse bei den AGR-Raten, etwa das Ausführen der ND-AGR bei Niedriglastbedingungen und die niedrigeren maximalen AGR-Raten, die im Betrieb mit einem flachen Schema bei mittleren bis hohen Lastbedingungen zu erzielen sind. Insgesamt werden die Leistung des Fahrzeugs und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Kraftmaschine verbessert.
  • Es ist zu beachten, dass die hier angeführten beispielhaften Steuerungs- und Schätzroutinen für verschiedenste Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können in Form ausführbarer Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein. Die hier beschriebenen speziellen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien repräsentieren, etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Mehrprogrammbetrieb (Multitasking), Mehrstrangbetrieb (Multithreading) und ähnliche. Daher können verschiedene der veranschaulichten Schritte, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Abfolge oder parallel ausgeführt oder gegebenenfalls auch ausgelassen werden. In ähnlicher Weise ist die Abarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern ist diese lediglich zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Ein/e oder mehrere der dargestellten Schritte, Operationen und/oder Funktionen können, abhängig von der jeweils verfolgten Strategie, wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Schritte, Operationen und/oder Funktionen in grafischer Form Code repräsentieren, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Kraftmaschinensteuerungssystem programmiert werden muss.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. So kann die vorstehend beschriebene Technologie auf Kraftmaschinen des Typs V-6, I-4, I-6 oder V-12 sowie 4-Zylinder-Boxermotoren und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die nachfolgenden Patentansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neu und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Patentansprüche können auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon verweisen. Solche Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung von einem oder mehreren solcher Elemente beinhalten, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich sind noch ausgeschlossen werden. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung oder Ergänzung der vorliegenden Patentansprüche beansprucht werden oder durch Präsentation neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung. Solche Patentansprüche werden, ganz gleich, ob diese weiter oder enger gefasst, gleich oder unterschiedlich im Hinblick auf den Schutzbereich der ursprünglichen Patentansprüche sind, ebenfalls als vom Erfindungsgegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen angesehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6014959 [0004]

Claims (20)

  1. Verfahren für ein Hybrid-Fahrzeugsystem, umfassend: in Reaktion auf eine abnehmende Kraftmaschinenlast beim Betreiben einer Kraftmaschine mit AGR, Deaktivieren der Kraftstoffzufuhr zur Kraftmaschine, während Motordrehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs genutzt wird; und Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über den Motor, bis die AGR-Gase im Ansaugtrakt einer Kraftmaschine unter einem Schwellwert liegen.
  2. Verfahren von Anspruch 1, wobei das Betreiben mit AGR das Betreiben mit Niederdruck-AGR (ND-AGR) mit einer festen Rate im Verhältnis zum Luftstrom umfasst, wobei die ND-AGR-Gase gekühlte Abgasrückstände umfassen, die aus einem Abgaskrümmer stromabwärts einer Abgasturbine in einen Ansaugkrümmer stromaufwärts eines Ansaugkompressors zurückgeführt werden.
  3. Verfahren von Anspruch 2, wobei das Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr umfasst, die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr mit vollständig geöffnetem AGR-Ventil und vollständig geöffneter Ansaugdrossel zu drehen.
  4. Verfahren von Anspruch 3, wobei der Schwellwert auf einer AGR-Toleranz der Kraftmaschine bei Niedriglastbedingungen der Kraftmaschine basiert.
  5. Verfahren von Anspruch 4, wobei die abnehmende Kraftmaschinenlast die Reaktion darauf ist, dass ein Bediener das Gaspedal loslässt.
  6. Verfahren von Anspruch 5, wobei das Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über den Motor umfasst, die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr mit einer Kraftmaschinendrehzahl zu drehen, die auf einer Kraftmaschinendrehzahl basiert, bei der die Kraftstoffzufuhr zur Kraftmaschine deaktiviert wird.
  7. Verfahren von Anspruch 6, wobei das Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr umfasst, den Motor zu betreiben, um die Kraftmaschine mit der gewählten Kraftmaschinendrehzahl zu drehen, wobei der Motor mit elektrischer Energie aus einer Batterie betrieben wird.
  8. Verfahren von Anspruch 7, ferner umfassend, wenn die AGR-Gase unter dem Schwellwert liegen, die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über den Motor in den Stillstand zu drehen und die Kraftmaschine ausgeschaltet zu lassen.
  9. Verfahren von Anspruch 5, wobei das Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über den Motor umfasst, die Kraftmaschine mit einer Kurbelwellendrehzahl zu drehen, wobei das Verfahren ferner umfasst, in Reaktion auf eine Anzeige einer Meinungsänderung des Bedieners, die Kraftmaschine mit Kraftstoff zu versorgen und die Kraftmaschine von der Kurbelwellendrehzahl hochzudrehen.
  10. Verfahren von Anspruch 1, wobei das Betreiben der Kraftmaschine mit AGR umfasst, die Kraftmaschine aufgeladen zu betreiben, wobei Niederdruck-AGR-Gase fließen und wobei der aufgeladenen Kraftmaschine Kraftstoff per Direkteinspritzung zugeführt wird.
  11. Verfahren von Anspruch 1, wobei das Hybrid-Fahrzeugsystem ein leistungsverzweigendes Hybrid-Fahrzeugsystem ist.
  12. Verfahren für eine Kraftmaschine in einem Hybrid-Fahrzeugsystem, umfassend: während einer ersten Abschaltung der Kraftmaschine aus dem Betrieb mit AGR, Deaktivieren der Kraftstoffeinspritzung und Drehen der Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr über einen Motor, bis die AGR-Gase unter einem Schwellwert liegen; und während einer zweiten Abschaltung der Kraftmaschine aus dem Betrieb mit AGR, Deaktivieren der AGR und Drehen der Kraftmaschine unter Kraftstoffzufuhr, bis die AGR-Gase unter dem Schwellwert liegen, während mit dem überschüssigen Kraftmaschinendrehmoment eine Batterie geladen wird.
  13. Verfahren von Anspruch 12, wobei während der ersten Abschaltung der Kraftmaschine und während die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr dreht, Motordrehmoment genutzt wird, um das Fahrzeug anzutreiben und die Kraftmaschine zu drehen, und wobei während der zweiten Abschaltung der Kraftmaschine und während die Kraftmaschine unter Kraftstoffzufuhr dreht Kraftmaschinendrehmoment genutzt wird, um das Fahrzeug anzutreiben und die Batterie zu laden.
  14. Verfahren von Anspruch 12, wobei während der ersten Abschaltung der Kraftmaschine ein Ladezustand der Batterie über einem Ladungsschwellwert liegt und wobei der Ladezustand der Batterie während der zweiten Abschaltung der Kraftmaschine unter dem Ladungsschwellwert liegt.
  15. Verfahren von Anspruch 12, wobei während der ersten Abschaltung der Kraftmaschine die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr mit einer Kraftmaschinendrehzahl gedreht wird, die auf einer Kraftmaschinendrehzahl vor dem Deaktivieren der Kraftstoffeinspritzung basiert, und wobei die Kraftmaschine während der zweiten Abschaltung der Kraftmaschine unter Kraftstoffzufuhr mit einer Kraftmaschinendrehzahl gedreht wird, die auf einem AGR-Pegel vor der Deaktivierung der AGR basiert.
  16. Hybrid-Fahrzeugsystem, umfassend: eine Kraftmaschine mit einem Ansaug- und einem Abgastrakt; eine Ansaugdrossel; einen Elektromotor/-generator, der mit einer Batterie gekoppelt ist; Fahrzeugräder, die mittels Drehmoment von einem oder mehreren von der Kraftmaschine und dem Motor angetrieben werden; eine Direkteinspritzdüse für Kraftstoff, die mit einem Zylinder der Kraftmaschine gekoppelt ist; einen Turbolader mit einem Ansaugkompressor, der von einer Abgasturbine angetrieben wird; einen AGR-Kanal, durch den AGR-Gase vom Abgastrakt stromabwärts der Turbine zum Ansaugtrakt stromaufwärts des Kompressors über ein AGR-Ventil fließen; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen zum: bei losgelassenem Gaspedal während des Betriebs der Kraftmaschine mit AGR-Fluss, Deaktivieren der Kraftstoffeinspritzdüse; vollständigen Öffnen sowohl des AGR-Ventils als auch der Ansaugdrossel; und Nutzen von Motordrehmoment, um eine Drehmomentanforderung des Bedieners zu erfüllen und die Kraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr zu drehen, wobei das Drehen der Kraftmaschine für eine Dauer fortgesetzt wird, bis die AGR-Gase in der Kraftmaschine unter einem Schwellwert liegen.
  17. System von Anspruch 16, wobei das Drehen, bis die ND-AGR-Gase in der Kraftmaschine unter einem Schwellwert liegen, das Drehen umfasst, bis eine ND-AGR-Menge in einem Ansaugkrümmer der Kraftmaschine unter dem Schwellwert liegt, wobei der Schwellwert auf der Drehmomentanforderung basiert.
  18. System von Anspruch 16, wobei das Drehen, bis die ND-AGR-Gase in der Kraftmaschine unter einem Schwellwert liegen, das Drehen umfasst, bis der ND-AGR-Fluss bei Null-Fluss ist.
  19. System von Anspruch 16, wobei das Drehen der Kraftmaschine das Drehen der Kraftmaschine mit einer Kraftmaschinendrehzahl bei oder über einer Kurbelwellendrehzahl der Kraftmaschine umfasst.
  20. System von Anspruch 16, wobei die Steuerung weitere Anweisungen enthält um, nach der Dauer, die Kraftmaschine in den Stillstand zu drehen und die Kraftmaschine abgeschaltet zu lassen, während weiter Motordrehmoment genutzt wird, um die Drehmomentanforderung zu erfüllen.
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