DE102015107634B4 - Systeme und Verfahren zur Entlüftung und PCV-Steuerung - Google Patents

Systeme und Verfahren zur Entlüftung und PCV-Steuerung Download PDF

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Abstract

Verfahren (300), das Folgendes umfasst:selektives Entleeren von Kraftstoffdämpfen aus einem oder mehreren von einem Kraftstoffsystembehälter und einem Kurbelgehäuse (114), um nur eine dedizierte EGR-Zylindergruppe einer Mehrzylindermaschine anzureichern, undZurückführen von Abgas von der dedizierten EGR-Zylindergruppe zu jedem der restlichen Maschinenzylinder und der dedizierten Zylindergruppe.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Verbessern des Entleerens von Kraftstoffdämpfen und Kurbelwellengehäuse-Überdruckentlüftungsdämpfen in die Motoransaugung. Die Verfahren können insbesondere für Maschinen nützlich sein, die einen einzigen Zylinder aufweisen, der externe EGR (exhaust gas recirculation) zu anderen Maschinenzylindern bereitstellt.
  • Stand der Technik und Kurzdarstellung
  • Fahrzeugemissionssteuersysteme können konfiguriert sein, um Kraftstoffdämpfe vom Auftanken des Kraftstofftanks und den täglichen Maschinenbetrieben in einem Aktivkohlebehälter zu lagern. Während eines darauf folgenden Maschinenbetriebs können die Kraftstoffdämpfe in die Maschine, wo sie verbrannt werden, entleert werden. Zusätzlich zu den Dämpfen des Kraftstoffbehälters können auch Kurbelgehäuse-Überdruckentlüftungskraftstoffdämpfe aufgenommen und in der Maschine während des Maschinenbetriebs verbrannt werden.
  • Die Druckschrift US 2012 / 0 204 844 A1 offenbart Verfahren, Vorrichtungen und Systeme zum Handhaben von Abgas, das aus Zylindern eines Verbrennungsmotors ausgestoßen wird. Ein beispielhaftes System kann mindestens einen Zylinder des Motors umfassen, der so konfiguriert ist, dass er als dedizierter Abgasrückführungs-(EGR)Zylinder arbeitet, und wobei im Wesentlichen das gesamte aus dem dedizierten AGR-Zylinder ausgestoßene Abgas zu einem Einlasssystem des Motors rezirkuliert wird.
  • Die Druckschrift US 2009 / 0 308 070 A1 offenbart ein verbessertes Abgasrückführungssystem und Verfahren, die einen oder mehrere Zylinder des Motors als dedizierte AGR-Zylinder verwenden. Das gesamte Abgas aus den dedizierten EGR-Zylindern wird zum Motoreinlass zurückgeführt. Somit ist die EGR-Rate konstant, aber der EGR-Massenstrom kann durch Einstellen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der dedizierten EGR-Zylinder oder durch Verwenden verschiedener Techniken zur variablen Ventilsteuerung gesteuert werden.
  • Die Druckschrift DE 10 2006 002 131 A1 offenbart eine Kurbelgehäuseentlüftung für eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse mit zumindest zwei Zylindern, einem Zylinderkopf und einer Zylinderkopfhaube, wobei Gase aus einem Raum zwischen der Zylinderkopfhaube und dem Zylinderkopf durch ein Leitungssystem mit zumindest einem Ölabscheider und zumindest einem Druckregelelement jedem Zylinder separat zuführbar sind, wobei das Leitungssystem, der Ölabscheider und das Druckregelelement weitgehend in die Zylinderkopfhaube und in den Zylinderkopf integriert sind. Somit wird eine Vereisung der Kurbelgehäuseentlüftung bei niedrigen Temperaturen vermieden.
  • Die Druckschrift DE 60 2006 000 983 T2 offenbart unter anderem einen Ansaugkrümmer, bei dem eine Saugleitung, die mit einem Einlasskanal eines Verbrennungsmotors verbunden ist, mit einem Ausgleichbehälter einstückig ausgebildet ist, der auf der Seite stromauf der Saugleitung angeordnet ist und der mit einem äußeren Einlasskanal verbunden ist. Der Ansaugkrümmer ist dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist: i) einen erhabenen Bereich, der an einer ersten vorbestimmten Stelle auf einer Innenfläche eines Wandbereichs angeordnet ist, der den Ausgleichsbehälter ausbildet, ii) eine Gaseinführungsöffnung, die an einer zweiten vorbestimmten Stelle außer dem erhabenen Bereich, in der Innenfläche des Wandbereichs angeordnet ist, iii) eine Saugluftunterdruck-Auslassöffnung, die in dem erhabenen Bereich angeordnet ist, und iv) eine Führungseinrichtung zum Auffangen einer Feuchtigkeit, die die Innenfläche des Wandbereichs über dem erhabenen Bereich herabträufelt und die die Feuchtigkeit zu einer Stelle weg von der Ansaugluftunterdruck-Auslassöffnung führt, die in einem Bereich über der Ansaugluftunterdruck-Auslassöffnung in der ansteigenden Oberfläche des erhabenen Bereichs angeordnet ist.
  • Die Druckschrift DE 10 2007 049 175 A1 offenbart ein Verfahren zum Regenerieren eines Aktivkohlefilters in einer Tankentlüftung eines Kraftstoffbehälters für kohlenwasserstoffhaltige Kraftstoffe, wobei ein Gas durch den Aktivkohlefilter geleitet wird, im Aktivkohlefilter gespeicherte Kohlenwasserstoffe des Kraftstoffs löst und der kohlenwasserstoffhaltige Gasstrom der Verbrennungsluft der Brennkraftmaschine zugeführt und verbrannt wird. Somit wird das durch den Aktivkohlefilter geleitete Gas als Abgas der Brennkraftmaschine verwendet.
  • Ein gewöhnliches Problem beim Entleeren der Kohlenwasserstoffe des Kurbelgehäuses und des Behälters zu einer Maschinenansaugung ist die Steuerung eines Luft-Kraftstoffverhältnisses der Verbrennung. Insbesondere kann es aufgrund großer Diskrepanzen in der Schätzung der Kraftstoffdampfkonzentrationen von dem Behälter und dem Kurbelgehäuse schwierig sein, das Luft-Kraftstoffverhältnis der Zylinder, in welche die Dämpfe zur Verbrennung eingeführt werden, zu steuern. Luft-Kraftstoffverhältnisfehler können daher zu verschlechterter Maschinenleistung und erhöhten Abgasemissionen führen.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass zuverlässigere Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung während des Entleerens in Maschinensysteme erzielt werden kann, die mit einem einzigen Zylinder konfiguriert sind, der dazu bestimmt ist, externe EGR zu anderen Maschinenzylindern bereitzustellen. Insbesondere können Maschinensysteme mit einem dedizierten EGR-Zylinder konfiguriert sein, um den dedizierten Zylinder, durch Bereitstellung der EGR reichhaltiger als Stöchiometrie, zu betreiben, während die Kraftstoffversorgung der nicht dedizierten Zylinder (das heißt der restlichen Maschinenzylinder) eingestellt werden, um insgesamt stöchiometrisches Abgas aufrechtzuerhalten. Der dedizierte EGR-Zylinder kann daher höhere Toleranz für Abweichungen von einem gewünschten Luft-Kraftstoffverhältnis haben. Ferner kann es mehrere Gelegenheiten zum präzisen Schätzen und Beheben von Abweichungen des Luft-Kraftstoffverhältnisses sowohl an dem EGR-Zylinder als auch an den nicht dedizierten EGR-Zylindern geben. Ein erster Luft-Kraftstoffverhältnissensor, der mit dem dedizierten EGR-Zylinder gekoppelt ist, kann zum Beispiel ermöglichen, dass Luft-Kraftstoffverhältnisabweichungen, die an dem dedizierten EGR-Zylinder entstehen (wie zum Beispiel aufgrund des Entleerens von Kraftstoffdämpfen zu dem dedizierten EGR-Zylinder), geschätzt und korrigiert werden. Zusätzlich können Luft-Kraftstoffverhältnisabweichungen, die an den nicht dedizierten EGR-Zylindern aufgrund von Rückführung von Abgas von dem dedizierten EGR-Zylinder entstehen, basierend auf der Ausgabe des ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensors besser geschätzt und kompensiert werden. Außerdem können Luft-Kraftstoffverhältnisabweichungen basierend auf der Ausgabe eines zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensors, der mit den nicht EGR-dedizierten Zylindern gekuppelt ist und verwendet wird, um die Kraftstoffversorgung sowohl des dedizierten EGR-Zylinders als auch der restlichen Maschinenzylinder zu korrigieren, geschätzt werden. Präzisere Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung kann folglich während Entleerungsbedingungen erzielt werden, indem es dem dedizierten EGR-Zylinder erlaubt wird, mit mindestens den Entleerungsdämpfen angereichert zu werden, während das Luft-Kraftstoffverhältnis der Maschine an den restlichen Zylindern strenger gesteuert wird.
  • Somit ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren und ein System bereitzustellen, die eine zuverlässige und präzisierte Steuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses während der Verbrennung von Kraftstoff ermöglichen, um Abweichungen während des Einstellens des Luft-Kraftstoffverhältnisses abzumildern oder gar zu eliminieren.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen, das ein selektives Entleeren von Kraftstoffdämpfen aus einem oder mehreren Kraftstoffsystembehältern und einem Kurbelgehäuse umfasst, um nur eine dedizierte Zylindergruppe eine Mehrzylindermaschine anzureichern und Abgas von der dedizierten Zylindergruppe zu jedem der restlichen nicht dedizierten EGR-Maschinenzylinder und der dedizierten Zylindergruppe zurückzuführen. Derart wird die Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung während des Entleerens verbessert.
  • Als ein Beispiel können als Reaktion auf das Erfüllen von Entleerungsbedingungen Kraftstoffdämpfe von einem Kraftstoffsystem-Entleerungsbehälter sowie von der Kurbelgehäuse-Entlüftung zu einem einzigen dedizierten EGR-Zylinder einer Mehrzylindermaschine entleert werden. Basierend auf der Entleerungsrate kann die Kraftstoffversorgung des dedizierten EGR-Zylinders eingestellt werden, so dass der Zylinder reichhaltiger als Stöchiometrie betrieben wird. Der Entleerungsinhalt, der daher in dem dedizierten EGR-Zylinder empfangen wird, kann zum Beispiel basierend auf Behälterladung, Entleerungsrate usw. Feed-Forward-geschätzt werden. Das reichhaltige Abgas von dem Zylinder kann durch einen Wasser-Gas-Verlagerungskatalysator (WGS, water gas shift,), der stromabwärts des Zylinders zum Zweck des Schaffens von Wasserstoff von den Kohlenwasserstoffen in dem reichhaltigen Abgas gekuppelt ist, laufen. Mit Wasserstoff angereichertes Abgas von dem dedizierten EGR-Zylinder wird dann über eine EGR-Passage zu allen Maschinenzylindern zurückgeführt. Mit Wasserstoff angereicherte EGR, die in den Maschinenzylindern empfangen wird, kann basierend auf der Ausgabe eines Luft-Kraftstoffverhältnissensors, der stromabwärts des EGR-spendenden Zylinders gekoppelt ist, geschätzt werden. Die Kraftstoffversorgung nicht dedizierter Zylinder wird dann basierend auf dem Luft-Kraftstoffverhältnis der empfangenen EGR eingestellt, um stöchiometrische Verbrennung aufrechtzuerhalten.
  • Derart wird die stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung in nicht dedizierten EGR-Zylindern ermöglicht, ohne eine präzise Schätzung des Entleerungsinhalts zu erfordern. Durch selektiveres Liefern von Entleerungskraftstoffdämpfen zu einem dedizierten EGR-Zylinder kann mindestens ein Teil der Zylinderanreicherung durch Kraftstoffdämpfe bereitgestellt werden, was die Kraftstoffnutzung verbessert. Durch Liefern von mit Wasserstoff angereicherter EGR von dem Entleerungsdampf empfangenden Zylinder zu allen oder nur den nicht dedizierten Maschinenzylindern, wird die Verbrennungsstabilität der stark mit EGR verdünnten Maschine verbessert, was es der Maschine erlaubt, effizienter zu arbeiten.
  • Man muss verstehen, dass die oben stehende Kurzdarstellung gegeben wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung umfassender beschrieben sind. Es wird nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Geltungsbereich ausschließlich durch die Ansprüche, die auf die ausführliche Beschreibung folgen, definiert sind. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die irgendwelche Nachteile, die oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnt sind, lösen.
  • Figurenliste
  • Die hier beschriebenen Vorteile versteht man bei der Lektüre eines Beispiels einer Ausführungsform besser, hier ausführliche Beschreibung genannt, allein oder unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in welchen:
    • 1 eine Skizze eines Maschinensystems, das eine dedizierte EGR spendende Zylindergruppe aufweist, ist.
    • 2 eine schematische Abbildung einer Brennkammer der Maschine ist.
    • 3 ein beispielhaftes Verfahren zum Entleeren von Kraftstoffdämpfen zu einem dedizierten EGR-Zylinder, während die Kraftstoffversorgung für die Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung eingestellt wird, zeigt.
    • 4 eine schematische Abbildung eines Programms zur Kraftstoffversorgung dedizierter und nicht dedizierter EGR-Zylinder basierend auf Entleerungsdampfinhalt zeigt.
    • 5 eine beispielhafte Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung in dedizierten und nicht dedizierten EGR-Zylindern des Maschinensystems der 1 zeigt.
    • 6 eine beispielhafte Kraftstoffversorgungseinstellung zu dedizierten und nicht dedizierten EGR-Zylindern eines Maschinensystems zur Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung zeigt.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft das Entleeren von Kraftstoffdämpfen zu einer Maschine, die mit hoch verdünnten Zylindergemischen arbeitet, wie zum Beispiel die Maschinensysteme der 1-2. Die Maschinenzylindergemische können verdünnt werden, indem zurückgeführte Abgase (EGR) verwendet werden, die Nebenprodukte der Verbrennung von Luft-Kraftstoffgemischen sind. Eine Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um ein Steuerprogramm auszuführen, wie zum Beispiel das Programm der 3 bis 4, um Kraftstoffdämpfe aus einem Kraftstoffsystembehälter und Blowby-Gase aus der Kurbelgehäuseentlüftung zu einer dedizierten Zylindergruppe der Maschine zu entleeren. Die Steuervorrichtung kann ferner die Kraftstoffversorgung zu der dedizierten EGR-Zylindergruppe basierend auf einer Feed-Forward-Schätzung des Entleerungsinhalts einstellen, um die dedizierte EGR-Zylindergruppe an einem Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis zu betreiben. Die Kraftstoffversorgung der nicht dedizierten EGR-Zylinder wird dann basierend auf der empfangenen EGR eingestellt, um ein insgesamt stöchiometrisches Abgas bereitzustellen. Beispielhafte Kraftstoffversorgungs- und Luft-Kraftstoffverhältniseinstellungen sind unter Bezugnahme auf die 5 und 6 gezeigt.
  • 1 zeigt schematisch Aspekte eines beispielhaften Maschinensystems 100, das eine Maschine 10 mit vier Zylindern (1-4) aufweist. Wie hier ausgeführt, sind die vier Zylinder als eine erste Zylindergruppe 17 angeordnet, die aus nicht dedizierten EGR-Zylindern 1 bis 3 besteht, und als eine zweite Zylindergruppe 18, die aus dem dedizierten EGR-Zylinder 4 besteht. Eine ausführliche Beschreibung jeder Brennkammer der Maschine 10 ist unter Bezugnahme auf 2 bereitgestellt. Das Maschinensystem 100 kann in einem Fahrzeug gekuppelt sein, wie zum Beispiel mit einem Personenkraftwagen, der für Straßenfahrt ausgelegt ist.
  • Bei der abgebildeten Ausführungsform ist die Maschine 10 eine aufgeladene Maschine, die mit einem Turbolader 13 gekuppelt ist, der einen Verdichter 74 aufweist, der von einer Turbine 76 angetrieben wird. Insbesondere wird Frischluft entlang einer Ansaugpassage 42 in die Maschine 10 über den Luftreiniger 53 angesaugt und strömt zu dem Verdichter 74. Eine Strömungsrate von Umgebungsluft, die in das Ansaugsystem durch die Luftansaugpassage 42 eintritt, kann mindestens teilweise durch Einstellen der Ansaugdrossel 20 gesteuert werden. Der Verdichter 74 kann jeder geeignete Ansaugluftverdichter sein, wie zum Beispiel ein von einem Motor angetriebener oder von einer Antriebswelle angetriebener Aufladeverdichter. Bei dem Maschinensystem 10 ist der Verdichter jedoch ein Turbolader, der mechanisch mit der Turbine 76 über eine Welle 19 gekuppelt ist, wobei die Turbine 76 durch sich ausdehnendes Maschinenabgas angetrieben wird. Bei einem Beispiel können der Verdichter und die Turbine innerhalb eines Twin-Scroll-Turboladers gekuppelt sein. Bei einem anderen Beispiel kann der Turbolader ein Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) sein, bei dem die Turbinengeometrie aktiv in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl und anderen Betriebsbedingungen variiert wird.
  • Wie in 1 gezeigt, ist der Verdichter 74 durch den Ladeluftkühler 78 mit der Ansaugdrossel 20 gekoppelt. Die Ansaugdrossel 20 ist mit dem Maschinensaugrohr 25 gekoppelt. Von dem Verdichter strömt die verdichtete Luftladung durch den Ladeluftkühler und das Drosselventil zu dem Saugrohr. Der Ladeluftkühler kann zum Beispiel ein Luft-zu-Luft- oder ein Luft-zu-Wasser-Wärmeaustauscher sein. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Druck der Luftladung innerhalb des Saugrohrs von dem Saugrohrluftdruck(MAP)-Sensor 24 erfasst. Ein Verdichterbypassventil (nicht gezeigt) kann in Serie zwischen dem Einlass und dem Auslass des Kompressors 74 gekoppelt sein. Das Verdichterbypassventil kann ein normalerweise geschlossenes Ventil sein, das ausgelegt ist, um sich unter ausgewählten Betriebsbedingungen zu öffnen, um übermäßigen Aufladedruck abzulassen. Das Verdichterbypassventil kann zum Beispiel während Bedingungen sinkender Maschinendrehzahl und -last geöffnet werden, um Kompressorpumpen zu verhindern.
  • Das Ansaugrohr 25 ist mit einer Reihe von Brennkammern 30 durch eine Reihe von Ansaugventilen (siehe 2) gekoppelt. Die Brennkammern sind ferner mit dem Auspuffkrümmer 36 über eine Reihe von Auslassventilen (siehe 2) gekoppelt. Bei der abgebildeten Ausführungsform weist der Auspuffkrümmer 36 eine Mehrzahl von Auspuffkrümmerabschnitten auf, um zu erlauben, Ableitung aus unterschiedlichen Brennkammern zu unterschiedlichen Stellen in dem Maschinensystem zu lenken. Insbesondere wird Ableitung von der ersten Zylindergruppe 17 (Zylinder 1 bis 3) durch die Turbine 76 des Auspuffkrümmers 36 gelenkt, bevor sie durch einen Abgaskatalysator der Emissionssteuervorrichtung 170 verarbeitet wird. Abgas aus der zweiten Zylindergruppe 18 (Zylinder 4) wird vergleichsweise zu dem Saugrohr 25 über die Passage 50 und den Abgaskatalysator 70 zurückgeführt. Alternativ wird mindestens ein Teil von Abgas aus der zweiten Zylindergruppe zu der Turbine 76 des Auspuffkrümmers 48 über das Ventil 65 und die Passage 56 gelenkt. Durch Einstellen des Ventils 65 kann ein Anteil von Abgas, der von dem Zylinder 4 zu dem Auspuffkrümmer gelenkt wird, in Bezug auf das Saugrohr variiert werden. Bei einigen Beispielen können das Ventil 65 und die Passage 56 weggelassen werden.
  • Der Abgaskatalysator 70 ist als ein Wasser-Gas-Verlagerungskatalysator (WGS) ausgelegt. Der WGS-Katalysator 70 ist ausgelegt, um Wasserstoffgas aus reichhaltigem Abgas, das in der Passage 50 von dem Zylinder 4 empfangen wird, zu erzeugen.
  • Jeder der Zylinder 1 bis 4 kann interne EGR aufweisen, indem Abgase von einem Verbrennungsereignis in dem jeweiligen Zylinder gefangen werden und es den Abgasen erlaubt wird, in dem jeweiligen Zylinder während eines darauf folgenden Verbrennungsereignisses zu verbleiben. Die Menge an interner EGR kann durch Einstellen von Saug- und/oder Auslassventilöffnungs- und/oder Schließzeiten variiert werden. Durch Erhöhen der Ansaug- und Auslassventilüberschneidung kann zum Beispiel zusätzliche EGR in dem Zylinder während eines darauf folgenden Verbrennungsereignisses zurückgehalten werden. Externe EGR wird zu den Zylindern 1 bis 4 allein über den Abgasstrom von der zweiten Zylindergruppe 18 (hier der Zylinder 4) und EGR-Passage 50 bereitgestellt. Bei einem anderen Beispiel kann externe EGR nur zu den Zylindern 1 bis 3 und nicht zu Zylinder 4 bereitgestellt werden. Externe EGR wird nicht durch Abgasstrom von den Zylindern 1 bis 3 bereitgestellt. Bei diesem Beispiel ist daher der Zylinder 4 die alleinige Quelle externer EGR für die Maschine 10 und wird hier daher auch dedizierter EGR-Zylinder (oder dedizierte Zylindergruppe) genannt. Die Zylinder 1 bis 3 werden hier auch nicht dedizierte EGR-Zylindergruppe genannt. Obwohl das vorliegende Beispiel die dedizierte EGR-Zylindergruppe als einen einzigen Zylinder zeigt, versteht man, dass die dedizierte EGR-Zylindergruppe bei alternativen Maschinenauslegungen mehr als einen Maschinenzylinder haben kann.
  • Die EGR-Passage 50 kann einen EGR-Kühler 54 zum Kühlen von EGR, die zu der Maschinenansaugung geliefert wird, aufweisen. Zusätzlich kann die EGR-Passage 50 einen ersten Abgassensor 51 zum Schätzen eines Luft-Kraftstoffverhältnisses der Abgase, die von der zweiten Zylindergruppe zu den restlichen Maschinenzylindern zurückgeführt wurden, aufweisen. Ein zweiter Abgassensor 52 kann stromabwärts der Auspuffkrümmerabschnitte der ersten Zylindergruppe zum Schätzen eines Luft-Kraftstoffverhältnisses von Abgas in der ersten Zylindergruppe positioniert sein. Der erste und der zweite Abgassensor können Luft-Kraftstoffverhältnissensoren sein, wie zum Beispiel ein Universal Exhaust Gas Oxygen(UEGO)-Sensor. Noch weitere Abgassensoren können in dem Maschinensystem der 1 enthalten sein.
  • Eine Wasserstoffkonzentration in der externen EGR vom Zylinder 4 kann durch Anreichern eines im Zylinder 4 verbrannten Luft-Kraftstoffgemischs erhöht werden. Insbesondere kann die Menge an Wasserstoffgas, die an dem WGS-Katalysator 70 erzeugt wird, durch Erhöhen des Reichhaltigkeitsgrads des Abgases, das in der Passage 50 von dem Zylinder 4 empfangen wird, erhöht werden. Um daher mit Wasserstoff angereichertes Abgas zu den Maschinenzylindern 1 bis 4 bereitzustellen, kann die Kraftstoffversorgung der zweiten Zylindergruppe 18 derart eingestellt werden, dass Zylinder 4 angereichert ist. Bei einem Beispiel kann die Wasserstoffkonzentration der externen EGR vom Zylinder 4 während Bedingungen erhöht werden, bei welchen die Maschinenverbrennungsstabilität niedriger ist als gewünscht. Diese Aktion erhöht die Wasserstoffkonzentration in der externen EGR und kann die Maschinenverbrennungsstabilität verbessern, insbesondere bei niedrigeren Maschinendrehzahlen und -lasten (zum Beispiel Leerlauf). Zusätzlich erlaubt die mit Wasserstoff angereicherte EGR das Tolerieren viel höherer EGR-Niveaus in der Maschine im Vergleich zu herkömmlicher EGR (mit niedrigerer Wasserstoffkonzentration), bevor irgendwelche Verbrennungsstabilitätsprobleme riskiert werden. Durch Erhöhen des Bereichs und der Menge an EGR-Nutzung wird die Maschinenkraftstoffeinsparung verbessert.
  • Die Brennkammern 30 können mit einem oder mehreren Kraftstoffen, wie zum Beispiel Benzin, Alkoholkraftstoffgemischen, Diesel, Bio-Diesel, verdichteten Erdgasen usw. versorgt werden. Kraftstoff kann zu den Brennkammern über die Einspritzdüse 66 geliefert werden. Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 kann Kraftstoff von dem Kraftstofftank 26 beziehen. Bei dem abgebildeten Beispiel ist die Kraftstoffeinspritzdüse 66 für Direkteinspritzung ausgelegt, obwohl die Kraftstoffeinspritzdüse 66 bei anderen Ausführungsformen für Porteinspritzung oder Drosselventilkörpereinspritzung ausgelegt sein kann. Ferner kann jede Brennkammer eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen unterschiedlicher Auslegungen aufweisen, um es jedem Zylinder zu erlauben, Kraftstoff über Direkteinspritzung, Porteinspritzung, Drosselventilkörpereinspritzung oder Kombinationen davon zu ermöglichen. In den Brennkammern kann die Verbrennung durch Funkenzündung und/oder Kompressionszündung eingeleitet werden.
  • Der Kraftstofftank 26 lagert einen flüchtigen Flüssigkeitskraftstoff, der in der Maschine 10 verbrannt wird. Um die Emission von Kraftstoffdämpfen aus dem Kraftstofftank und in die Umgebung zu vermeiden, wird der Kraftstofftank in die Umgebung durch den Adsorptionsmittelbehälter 22 entlüftet. Der Adsorptionsmittelbehälter kann ein signifikantes Fassungsvermögen zum Lagern von auf Wasserstoff, Alkohol und/oder Ester basierenden Kraftstoffen in einem adsorbierten Zustand haben. Der Behälter 22 kann zum Beispiel mit Aktivkohlekörnern und/oder anderen Materialien mit großem Oberflächenbereich gefüllt sein. Nichtsdestotrotz verringert verlängerte Adsorption von Kraftstoffdampf schlussendlich die Kapazität des Adsorptionsmittelbehälters für weiteres Lagern. Der adsorbierte Kraftstoff kann daher in regelmäßigen Abständen aus dem Adsorptionsmittelbehälter entleert werden, wie unten ausführlicher beschrieben. Bei der in 1 gezeigten Konfiguration steuert das Behälterentleerungsventil 118 das Entleeren von Kraftstoffdämpfen aus dem Behälter 22 in das Saugrohr, insbesondere nur in den Zylinder 4, entlang der Entlüftungsleitung 82. Ein Rückschlagventil (nicht gezeigt) kann in der Entlüftungsleitung 82 gekoppelt sein, um Zurückströmen von dem Saugrohr in den Behälter 22 zu verhindern. Die Erfinder haben erkannt, dass zuverlässige Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung während Entleerungsbedingungen erzielt werden kann, indem selektiv die Kraftstoffdämpfe zu der Zylindergruppe entleert werden, die zum Bereitstellen externer EGR zu anderen Maschinenzylindern dediziert ist, da der dedizierte EGR-Zylinder reichhaltig zur Wasserstofferzeugung betrieben wird und daher eine höhere Toleranz für Luft-Kraftstoffverhältnisabweichungen hat. Daher kann mindestens ein Teil der Anreicherung des Zylinders 4, der zum Erzeugen von an Wasserstoff reichhaltiger externer EGR erforderlich ist, durch Entleeren von Behälterkraftstoffdämpfen zu dem Zylinder 4 bereitgestellt werden, was das Kraftstoffversorgungserfordernis des Zylinders 4 verringert.
  • Wenn Entleerungsbedingungen erfüllt sind, wie zum Beispiel, wenn der Behälter gesättigt ist, können Dämpfe, die in dem Kraftstoffdampfbehälter 22 gelagert sind, nur zu den Zylindern der zweiten Zylindergruppe (hier nur Zylinder 4 und nicht zu den Zylindern 1 bis 3) durch Öffnen des Behälterentleerungsventils 118 entleert werden.
  • Die Kraftstoffdämpfe von dem Behälter 22 werden dann unter Verwendung des Maschinensaugrohrvakuums in den Zylinder 4 gesaugt. Obwohl nur ein einziger Behälter 22 gezeigt ist, ist klar, dass irgendeine Anzahl von Behältern in dem Maschinensystem 100 gekoppelt sein kann. Bei einem Beispiel kann das Behälterentleerungsventil 118 ein Magnetventil sein, wobei das Öffnen oder Schließen des Ventils durch Betätigen eines Behälterentleerungssolenoids ausgeführt wird. Der Behälter 22 weist ferner eine Entlüftung 117 zum Lenken von Gasen aus dem Behälter 22 zu der Umgebung auf, wenn Kraftstoffdämpfe von dem Kraftstofftank 26 gelagert oder eingefangen werden. Die Entlüftung 117 kann es auch erlauben, Frischluft in den Kraftstoffdampfbehälter 22 zu saugen, wenn die gelagerten Kraftstoffdämpfe zu dem Saugrohr 144 über die Entleerungsleitung 82 und das Entleerungsventil 118 entleert werden. Obwohl dieses Beispiel die Entlüftung 117 in Verbindung mit frischer, nicht erwärmter Luft zeigt, können unterschiedliche Änderungen ebenfalls verwendet werden. Die Entlüftung 117 kann ein Behälterentlüftungsventil 120 aufweisen, um einen Strom aus Luft und Dämpfen zwischen dem Behälter 22 und der Umgebung einzustellen. Ein Kraftstoffdampfdruck in dem Behälter 22 kann durch einen dedizierten Behälterdrucksensor bestimmt werden.
  • Die Brennkammern 30 der Maschine 10 können oberhalb eines mit Schmiermittel gefüllten Kurbelgehäuses 114, in dem hin- und hergehende Kolben der Brennkammern eine Kurbelwelle drehen, angeordnet sein. Die hin- und hergehenden Kolben können im Wesentlichen von dem Kurbelgehäuse über einen oder mehrere Kolbenringe isoliert sein, die den Strom des Luft-Kraftstoffgemischs und von Verbrennungsgasen in das Kurbelgehäuse eliminieren. Eine signifikante Menge an Kraftstoffdampf, nicht verbrannter Luft und Abgasen kann jedoch an den Kolbenringen „vorbeiblasen“ (blow by) und mit der Zeit in das Kurbelgehäuse eintreten. Um die verschlechternden Auswirkungen des Kraftstoffdampfs auf die Viskosität des Maschinenschmiermittels zu verringern und das Auslassen von Dampf in die Umgebung zu verringern, kann das Kurbelgehäuse ständig oder in regelmäßigen Abständen, wie unten ausführlicher beschrieben, entlüftet werden. Bei der in 1 gezeigten Konfiguration steuert das Kurbelgehäuseentlüftungsventil 28 das Entleeren von Kraftstoffdämpfen aus dem Kurbelgehäuse in das Saugrohr, insbesondere in den Zylinder 4, entlang der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 80. Die Entlüftungsleitung 80 vereint sich mit der Entleerungsleitung 82 stromaufwärts eines Ansaugports der zweiten Gruppe von Zylindern 18 (Zylinder 4). Wie unter Bezugnahme auf die Kraftstoffsystem-Behälterentleerung besprochen, können KurbelgehäuseKraftstoffdämpfe selektiv zu der Zylindergruppe entleert werden, die dem Bereitstellen externer EGR zu anderen Maschinenzylindern dediziert ist, da der dedizierte EGR-Zylinder zur Wasserstofferzeugung reichhaltig betrieben wird und daher eine höhere Toleranz für Luft-Kraftstoffverhältnisabweichungen hat. Daher kann mindestens ein Teil der Anreicherung des Zylinders 4, der zum Erzeugen von an Wasserstoff reichhaltiger externer EGR erforderlich ist, durch Entleeren von Kurbelgehäusekraftstoffdämpfen zu dem Zylinder 4 bereitgestellt werden, was das Kraftstoffversorgungserfordernis des Zylinders 4 verringert.
  • Bei einer Ausführungsform kann das Kurbelgehäuseentlüftungsventil 28 ein passives Rückschlagventil sein, das ständige Ableitung von Kurbelgehäusegasen aus dem Inneren des Kurbelgehäuses 114 vor dem Verbinden mit dem Saugrohr bereitstellt. Das Rückschlagventil kann abdichten, wenn der Strom durch die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 80 dazu tendieren würde, in die entgegengesetzte Richtung zu strömen. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Kurbelgehäuseentlüftungsventil 28 ein Ventil sein, das seine Stromeinschränkung als Reaktion auf Druckabfall an ihm (oder seine Strömungsrate) variiert. Bei noch anderen Beispielen kann das Kurbelgehäuseentlüftungsventil ein elektronisch gesteuertes Ventil sein. Die Steuervorrichtung 12 kann dabei ein Signal steuern, um eine Position des Ventils von einer offenen Position (oder einer Position mit hohem Strom) zu einer geschlossenen Position (oder einer Position mit niedrigem Strom) zu wechseln, oder umgekehrt, oder irgendeine Position dazwischen.
  • Es ist klar, dass Kurbelgehäuseentlüftungsstrom hier den Strom von Kraftstoffdampf und Gasen von dem Kurbelgehäuse zu dem Saugrohr entlang der Entlüftungsleitung 80 betrifft. Ähnlich betrifft Kurbelgehäuserückstrom wie hier verwendet den Strom von Kraftstoffdämpfen und Gasen entlang der Entlüftungsleitung 80 von dem Saugrohr zu dem Kurbelgehäuse. Rückstrom kann auftreten, wenn der Saugrohrdruck höher ist als der Kurbelgehäusedruck (zum Beispiel während aufgeladenen Maschinenbetriebs). Bei einigen Ausführungsformen kann ein Rückschlagventil (nicht gezeigt) zwischen dem Saugrohr 25 und dem Kurbelgehäuse 114 entlang der Entlüftungsleitung 80 zum Verhindern von Kurbelgehäuserückstrom gekuppelt sein. Ein Kraftstoffdampfdruck in dem Kurbelgehäuse 114 kann durch einen dedizierten Kurbelgehäusedrucksensor bestimmt werden.
  • Das Kurbelgehäuse 114 kann einen oder mehrere Ölabscheider 94 zum Abscheiden von Öl von den Kurbelgehäusedämpfen (oder „Blowbygasen“) vor dem Entleeren der Dämpfe zu dem Zylinder 4 aufweisen. Nur ein Ölabscheider 94 ist gezeigt, da die abgebildete Auslegung Einrichtungs-Kurbelgehäuseentlüftung ermöglicht.
  • Während nicht aufgeladener Bedingungen wird Frischluft in das Kurbelgehäuse 114 von dem Luftreiniger 56 entlang des Entlüftungsrohrs 77 gesaugt. Kurbelgehäusekraftstoffdämpfe und -gase werden dann entlang der Entlüftungsleitung 80 entlüftet und zu der zweiten Gruppe von Zylindern in dem Saugrohr unter Verwendung des Saugrohrvakuums gesaugt.
  • Derart werden sowohl die Kurbelgehäusekraftstoffdämpfe als auch die Behälterkraftstoffdämpfe zu der dedizierten EGR-Zylindergruppe der Maschine entleert und nicht zu den restlichen Maschinenzylindern. Externe EGR von der dedizierten EGR-Zylindergruppe wird dann zu allen Maschinenzylindern nach Wasserstoffanreicherung zurückgeführt.
  • Abgas aus dem Auspuffkrümmer 36 wird zu der Turbine 76 zum Antreiben der Turbine gelenkt. Wenn ein verringertes Turbinendrehmoment gewünscht wird, kann etwas Abgas stattdessen durch ein Wastegate (nicht gezeigt) zum Umgehen der Turbine gelenkt werden. Der kombinierte Strom von der Turbine und dem Wastegate strömt durch die Emissionssteuervorrichtung 170. Im Allgemeinen können eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen 170 einen oder mehrere Abgasnachbehandlungskatalysatoren aufweisen, die ausgelegt sind, um den Abgasstrom katalytisch zu behandeln und dadurch eine Menge einer oder mehrerer Substanzen in dem Abgasstrom zu verringern. Ein Abgasnachbehandlungskatalysator kann zum Beispiel ausgelegt sein, um NOx von dem Abgasstrom einzufangen, wenn der Abgasstrom mager ist, und den eingefangenen NOx zu reduzieren, wenn der Abgasstrom reich ist. Bei anderen Beispielen kann ein Abgasnachbehandlungskatalysator ausgelegt sein, um mit Hilfe eines Reduziermittels NOx zu disproportionieren oder NOx selektiv zu reduzieren. Bei noch anderen Beispielen kann ein Abgasnachbehandlungskatalysator ausgelegt sein, um restliche Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenmonoxid in dem Abgasstrom zu oxidieren. Unterschiedliche Abgasnachbehandlungskatalysatoren, die irgendeine solche Funktionalität haben, können in Katalysatorsonderbeschichtungen oder anderswo in den Abgasnachbehandlungsstufen entweder getrennt oder gemeinsam eingerichtet sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Abgasnachbehandlungsstufen ein regenerierbares Rußfilter aufweisen, das ausgelegt ist, um Rußpartikel in dem Abgasstrom zu fangen und zu oxidieren. Alle oder ein Teil der behandelten Abgase von der Emissionssteuervorrichtung 170 können in die Umgebung über die Abgasleitung 35 freigesetzt werden.
  • Das Maschinensystem 100 weist ferner ein Steuersystem 14 auf. Das Steuersystem 14 weist eine Steuervorrichtung 12 auf, die irgendein elektronisches Steuersystem des Maschinensystems oder des Fahrzeugs, in dem das Maschinensystem installiert ist, sein kann. Die Steuervorrichtung 12 kann konfiguriert sein, um Steuerentscheidungen mindestens teilweise basierend auf Eingabe von einem oder mehreren Sensoren 16 innerhalb des Maschinensystems zu fällen und kann Stellantriebe 81 basierend auf den Steuerentscheidungen steuern. Die Steuervorrichtung 12 kann zum Beispiel computerlesbare Anweisungen im Speicher speichern, und die Stellantriebe 81 können über Ausführung der Anweisungen gesteuert werden. Beispielhafte Sensoren weisen den MAP-Sensor 24, den MAF-Sensor 119, die Abgastemperatur- und Drucksensoren 128 und 129 und Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnissensoren 51, 52 sowie den Kurbelgehäuse-Entlüftungsdrucksensor 62 auf. Beispielhafte Stellantriebe weisen die Drossel 20, die Kraftstoffeinspritzdüse 66, das Behälterentleerungsventil 118, das Behälterentlüftungsventil 120, das Kurbelgehäuseentlüftungsventil 28, das Ventil 65 der dedizierten Zylindergruppe usw. auf. Zusätzliche Sensoren und Stellantriebe können, wie in 2 beschrieben, enthalten sein. Der Speichermedium-Nurlesespeicher in der Steuervorrichtung 12 kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die von einem Prozessor zum Ausführen der Verfahren, die unten beschrieben sind, sowie anderer Varianten, die vorweggenommen aber nicht spezifisch aufgelistet sind, ausgeführt werden können. Beispielhafte Verfahren und Programme sind hier unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 2 weist die Brennkraftmaschine 10 eine Mehrzahl von Zylindern, wie in 1 gezeigt, auf, von welchen ein Zylinder unten beschrieben ist. Die Maschine 10 weist eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 132 mit Kolben 136, die darin positioniert und an die Kurbelwelle 40 angeschlossen sind, auf. Das Schwungrad 97 und das Hohlrad 99 sind mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt. Der Anlasser 96 weist eine Ritzelwelle 98 und ein Zahnradgetriebe 95 auf. Die Ritzelwelle 98 kann selektiv das Zahnradgetriebe 95 vorstellen, um in das Hohlrad 99 einzugreifen. Der Anlasser 96 kann direkt auf der Vorderseite der Maschine oder an der Rückseite der Maschine installiert sein. Bei einigen Beispielen kann der Anlasser 96 selektiv Drehmoment zu der Kurbelwelle 40 über einen Riemen oder eine Kette liefern. Bei einem Beispiel befindet sich der Anlasser 96 in einem Basiszustand, wenn er nicht in die Kurbelwelle der Maschine eingreift.
  • Die Brennkammer 30 ist mit dem Ansaugrohr 144 und Auslassrohr 148 über ein jeweiliges Einlassventil 152 und Auslassventil 154 verbunden gezeigt. Jedes Ansaug- und Auslassventil kann durch einen Ansaugnocken 151 und einen Auslassnocken 153 betrieben werden. Der Ansaugventileinsteller 85 stellt die Phase des Ansaugventils 152 in Bezug auf eine Position der Kurbelwelle 40 vor oder rückwärts. Zusätzlich kann der Ansaugventileinsteller 85 eine Ansaugventilhubmenge erhöhen oder senken. Der Auslassventileinsteller 83 stellt die Phase des Auslassventils 154 in Bezug auf eine Position der Kurbelwelle 40 vor oder rückwärts. Ferner kann der Auslassventileinsteller 83 eine Auslassventilhubmenge erhöhen oder senken. Die Position des Ansaugnockens 151 kann durch den Ansaugnockensensor 155 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 153 kann durch den Auslassnockensensor 157 bestimmt werden. Bei einigen Fällen, bei welchen die Brennkammer 30 zu einem dedizierten EGR-Zylinder gehört, können das Timing und/oder die Hubmenge der Ventile 152 und 154 unabhängig von anderen Maschinenzylindern eingestellt werden, so dass die Zylinderluftladung des dedizierten EGR-Zylinders im Vergleich zu anderen Maschinenzylindern erhöht oder gesenkt werden kann. Derart kann externe EGR, die zu den Maschinenzylindern geliefert wird, fünfundzwanzig Prozent der Zylinderfüllmasse überschreiten. Externe EGR ist Abgas, das aus den Auslassventilen eines Zylinders gepumpt und zu Zylindern über Zylindersaugventile zurückgeführt wird. Ferner kann die interne EGR-Menge der Zylinder, die nicht der EGR-Zylinder sind, unabhängig von dem dedizierten EGR-Zylinder durch Einstellen der Ventilsteuerung dieser jeweiligen Zylinder eingestellt werden. Interne EGR ist Abgas, das in einem Zylinder nach einem Verbrennungsereignis verbleibt und ist Teil eines Gemischs in dem Zylinder für ein darauf folgendes Verbrennungsereignis.
  • Die Kraftstoffeinspritzdüse 66 ist zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 positioniert gezeigt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Alternativ kann Kraftstoff zu einer Ansaugöffnung eingespritzt werden, was dem Fachmann als Saugrohreinspritzung bekannt ist. Bei einigen beispielhaften Maschinenauslegungen können ein oder mehrere Maschinenzylinder Kraftstoff sowohl von direkt- als auch von Portkraftstoffeinspritzdüsen erhalten.
  • Das Ansaugrohr 144 ist in Verbindung mit der optionalen elektronischen Drossel 162 gezeigt, die eine Position der Drosselklappe 164 einstellt, um einen Luftstrom von der Luftansaugung 42 zu dem Saugrohr 144 zu steuern. Bei einigen Beispielen können die Drossel 162 und die Drosselklappe 164 zwischen dem Ansaugventil 152 und dem Saugrohr 144 derart positioniert sein, dass die Drossel 162 eine Saugrohrdrossel ist. Das Fahreranfragedrehmoment kann von einer Position des Gaspedals 170, wie sie von dem Gaspedalsensor 174 erfasst wird, bestimmt werden. Eine Spannung oder ein Strom, die/der auf das Fahreranfragedrehmoment hinweist, wird von dem Gaspedalsensor 174 ausgegeben, wenn der Fuß 172 des Fahrers das Gaspedal 170 betätigt.
  • Das verteilerlose Zündsystem 88 liefert einen Zündfunken zur der Brennkammer 30 über die Zündkerze 92 als Reaktion auf die Steuervorrichtung 12. Der Universal Exhaust Gas Oxygen(UEGO)-Sensor 126 ist gekoppelt mit dem Auspuffkrümmer 148 stromaufwärts des katalytischen Wandlers 170 gezeigt. Alternativ kann ein bistabiler Abgassauerstoffsensor den UEGO-Sensor 126 ersetzen.
  • Der Katalysator 170 kann bei einem Beispiel mehrere Katalysator-Bricks aufweisen. Als ein anderes Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen, jede mit mehreren Bricks, verwendet werden. Der Katalysator 170 kann bei einem Beispiel ein Katalysator des Dreiwegetyps sein.
  • Die Steuervorrichtung 12 ist in 2 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes aufweist: Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsports 104, (nicht flüchtiger) Nur-Lesespeicher 106, Arbeitsspeicher 108, batteriebetriebener Speicher für diagnostische Funktionen 110, und ein herkömmlicher Datenbus. Die Steuervorrichtung 12 ist zusätzlich zu den oben besprochenen Signalen als unterschiedliche Signale von Sensoren, die mit der Maschine 10 gekoppelt sind, empfangend gezeigt, darunter: Maschinenkühlmitteltemperatur (ECT) von dem Temperatursensor 112 gekoppelt mit der Kühlhülse 113, eine Messung des Maschinensaugrohrdrucks (MAP) von dem Drucksensor 122 gekoppelt mit dem Saugrohr 44, einen Maschinenpositionssensor von dem Halleffektsensor 115, der die Position der Kurbelwelle 40 erfasst, eine Messung von einer Luftmasse, die in die Maschine eintritt, von dem Sensor 119 und eine Messung der Drosselposition von dem Sensor 158. Der Luftdruck (Sensor nicht gezeigt) kann ebenfalls zur Verarbeitung durch die Steuervorrichtung 12 erfasst werden. Bei einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Positionssensor 115 eine vorbestimmte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, aus welchen die Maschinendrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
  • Während des Betriebs durchläuft jeder Zylinder innerhalb der Maschine 10 typischerweise einen Zyklus mit vier Hüben: Der Zyklus weist einen Ansaughub, einen Kompressionshub, einen Expansionshub und einen Auslasshub auf. Während des Ansaughubs schließt sich im Allgemeinen das Auslassventil 154, und das Ansaugventil 152 öffnet sich. Luft wird in die Brennkammer 30 über das Ansaugrohr 144 eingeführt, und der Kolben 136 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen innerhalb der Brennkammer 30 zu erhöhen. Die Stelle, an der der Kolben 136 in der Nähe des Bodens des Zylinders und an dem Ende seines Hubs ist (zum Beispiel, wenn die Brennkammer 30 an ihrem größten Volumen ist), wird typischerweise vom Fachmann unterer Totpunkt (UTP) genannt. Während des Kompressionshubs sind das Ansaugventil 152 und das Auslassventil 154 geschlossen. Der Kolben 136 bewegt sich zu der Zylindergruppe, um die Luft innerhalb der Brennkammer 30 zu komprimieren. Die Position, an der der Kolben 136 an dem Ende seines Hubs und dem Zylinderkopf am nächsten ist (zum Beispiel, wenn die Brennkammer 30 an ihrem größten Volumen ist), wird typischerweise vom Fachmann oberer Totpunkt (OTP) genannt.
  • Bei einem weiter unten Einspritzung genannten Prozess wird Kraftstoff in die Brennkammer eingeführt. Bei einem Zünden genannten Prozess wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel, wie zum Beispiel die Zündkerze 92, gezündet, was in Verbrennung resultiert. Während des Expansionshubs schieben die sich ausdehnenden Gase den Kolben 136 zurück zum UTP. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich, während des Auslasshubs, öffnet sich das Auslassventil 154, um das verbrannte Luft-Kraftstoffgemisch zu dem Auslassrohr 148 freizugeben, und der Kolben kehrt zum OTP zurück. Zu bemerken ist, dass oben Stehendes nur als ein Beispiel gezeigt ist, und dass die Öffnungs- und/oder Schließzeitpunkte des Ansaug- und Auslassventils variieren können, um positive oder negative Ventilüberschneidung, verzögertes Schließen des Ansaugventils oder unterschiedliche andere Beispiele bereitzustellen.
  • Die Bauteile der 1 - 2 stellen daher ein Maschinensystem bereit, das das selektive Entleeren von Kraftstoffdämpfen aus einem oder mehreren Kraftstoffsystembehältern und einem Kurbelgehäuse erlaubt, um nur eine dedizierter EGR-Zylindergruppe einer Mehrzylindermaschine anzureichern, und die Rückführung von Abgas von der dedizierten EGR-Zylindergruppe zu jedem der restlichen Maschinenzylinder und der dedizierten Zylindergruppe.
  • Unter Bezugnahme auf 3 ist ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Einstellen der Kraftstoffversorgung einer dedizierten EGR-Zylindergruppe und der restlichen Maschinenzylinder einer Mehrzylindermaschine basierend auf Entleerungsbedingungen gezeigt, um ein Luft-Kraftstoffverhältnis jeder Zylindergruppe an einem Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis zu halten.
  • Bei 302 weist das Programm das Schätzen und/oder Messen von Maschinenbetriebsbedingungen auf, wie zum Beispiel Maschinendrehzahl, Last, Aufladung, MAP, Saugluftstrom, Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel Umgebungsdruck, Temperatur, Feuchtigkeit usw. Bei 304 kann eine erforderliche Menge an Abgasrückführung (EGR) basierend auf Maschinenbetriebsbedingungen bestimmt werden. Insbesondere kann eine erforderliche Menge an Maschinenverdünnung basierend auf Maschinenbetriebsbedingungen bestimmt werden, und eine EGR-Rate kann basierend auf der erforderlichen Maschinenverdünnung bestimmt werden. Die EGR kann daher durch Zurückführen von Abgas nur von der dedizierten EGR-Zylindergruppe (zum Beispiel nur von dem Zylinder 4 der Maschine 10 in den 1-2) zu allen Maschinenzylindern (zu allen Zylindern 1-4) bereitgestellt werden.
  • Bei 306 kann ein Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis für den Betrieb des/der dedizierten EGR-Zylinder(s) basierend auf der geforderten Maschinenverdünnung bestimmt werden. Das Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis kann ausgewählt werden, um eine gewünschte Menge an EGR zu der Maschine bereitzustellen. Alternativ kann das Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis ausgewählt werden, um eine gewünschte Menge-Verbrennungstoleranz zu der Maschine bereitzustellen. Das Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis kann daher ausreichend Wasserstoff erzeugen, damit die Maschine mit der gewünschten Menge an EGR betrieben werden kann (zum Beispiel an höheren EGR-Niveaus), ohne Verbrennungsstabilitätsprobleme zu riskieren. Insbesondere können nur die dedizierten EGR-Zylinder angereichert werden. Das Anreichern der dedizierten EGR-Zylindergruppe kann das Betreiben der dedizierten EGR-Zylindergruppe (und nicht der restlichen Maschinenzylinder) reichhaltiger als Stöchiometrie, einen Reichhaltigkeitsgrad, der eingestellt ist, um die geforderte Menge an Abgasrückführung zu den restlichen Maschinenzylindern bereitzustellen, aufweisen.
  • Wie unter Bezugnahme auf die 1 - 2 besprochen, wird Abgas von der dedizierten EGR-Zylindergruppe zu einem Wasser-Gas-Verlagerungskatalysator, der stromabwärts der dedizierten EGR-Zylindergruppe gekuppelt ist, geliefert, bevor das Abgas zu jedem der restlichen Maschinenzylinder zurückgeführt wird. Der Wasser-Gas-Verlagerungskatalysator verwendet Kohlenstoffmonoxid von dem reichhaltigen Abgas, um zusätzlichen Wasserstoff zu schaffen. Das mit Wasserstoff angereicherte Abgas wird dann zu der Maschinenansaugung zurückgeführt. Die Wasserstoffkonzentration des Abgases, das an dem Wasser-Gas-Verlagerungskatalysator von der dedizierten EGR-Zylindergruppe empfangen wird, ist daher niedriger als die Wasserstoffkonzentration des Abgases, das zu jedem der restlichen Maschinenzylinder und dem dedizierten EGR-Zylinder von dem Wasser-Gas-Verlagerungskatalysator zurückgeführt wird. Durch Zurückführen von an Wasserstoff reichhaltiger EGR zu der Maschine kann eine größere Menge an Maschinenverdünnung bereitgestellt werden, bevor man Verbrennungsstabilitätsprobleme riskiert.
  • Bei 308 kann bestimmt werden, ob Entleerungsbedingungen erfüllt sind. Insbesondere kann bestimmt werden, ob Bedingungen zum Entleeren von Kraftstoffdämpfen von einem Kraftstoffsystembehälter und/oder zum Entleeren von Kurbelgehäusegasen von einem Kurbelgehäuse gegeben sind. Behälterentleerungsbedingungen können als Reaktion darauf bestätigt werden, dass eine Behälterladung höher ist als ein Schwellenwert, oder als Reaktion darauf, dass eine Schwellendauer seit der letzten Behälterentleerung verstrichen ist. Kurbelgehäuseentlüftungsbedingungen können als Reaktion auf Kurbelgehäusedruck oder als Reaktion auf das Verstreichen einer Schwellendauer seit der letzten Kurbelgehäuseentlüftung bestätigt werden. Als ein alternatives Beispiel kann das Kurbelgehäuse ununterbrochen entlüftet werden.
  • Falls die Kurbelgehäuseentlüftungsbedingungen nicht bestätigt werden, weist das Programm bei 320 das Schätzen eines Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnisses der dedizierten EGR-Zylinder (AFR_D) auf. Das Luft-Kraftstoffverhältnis kann zum Beispiel basierend auf Feedback von einem ersten Abgassensor (zum Beispiel der Luft-Kraftstoffverhältnissensor, wie zum Beispiel ein UEGO-Sensor), der stromabwärts der dedizierten EGR-Zylindergruppe gekoppelt ist (wie zum Beispiel der Sensor 51 in der Passage 50), geschätzt werden. Bei 322 weist das Programm das Einstellen der Kraftstoffversorgung zu dem/den dedizierten EGR-Zylinder(n) basierend auf dem geschätzten Luft-Kraftstoffverhältnis zum Betreiben des/der dedizierten EGR-Zylinder an dem Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis (reichhaltiger als Stöchiometrie) auf. Kraftstoff kann daher zu dem/den dedizierten EGR-Zylinder(n) basierend auf einem Unterschied zwischen dem geschätzten Luft-Kraftstoffverhältnis und dem angereicherten Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis hinzugefügt werden. Bei 324 weist das Programm das Zurückführen von Abgasen von der dedizierten EGR-Zylindergruppe zu allen Maschinenzylindern auf (zu jedem der restlichen Maschinenzylinder und zu der dedizierten EGR-Zylindergruppe).
  • Bei 326 weist das Programm das Schätzen eines Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnisses der restlichen EGR-Zylinder (AFR_ND) auf. Das Luft-Kraftstoffverhältnis kann zum Beispiel basierend auf Feedback von einem zweiten Abgassensor (zum Beispiel der Luft-Kraftstoffverhältnissensor, wie zum Beispiel ein UEGO-Sensor), der stromabwärts der restlichen Maschinenzylinder gekoppelt ist (wie zum Beispiel der Sensor 56), geschätzt werden. Bei 328 weist das Programm das Einstellen der Kraftstoffversorgung zu jedem der restlichen Maschinenzylinder basierend auf der EGR auf, die von der dedizierten EGR-Zylindergruppe empfangen wurde, um ein Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis der Maschine an oder um Stöchiometrie aufrechtzuerhalten. Die restlichen Maschinenzylinder können zum Beispiel magerer als Stöchiometrie mit Kraftstoff versorgt werden, während der Reichhaltigkeitsgrad der Abgase, die von der dedizierten EGR-Zylindergruppe empfangen werden, zunimmt.
  • Unter Rückkehr zu 308, falls die Entleerungsbedingungen bestätigt werden, weist das Programm bei 310 das selektive Entleeren von Kraftstoffdämpfen von einem Kraftstoffsystembehälter und/oder einem Kurbelgehäuse zum Anreichern nur der dedizierten EGR-Zylindergruppe der Mehrzylindermaschine auf. Das selektive Entleeren weist daher ferner das Nichtentleeren der Kraftstoffdämpfe zu irgendeinem der restlichen Maschinenzylinder der Maschine auf. Bei 312 weist das Programm die Feed-Forward-Schätzung des Entleerungsinhalts auf, der in der dedizierten EGR-Zylindergruppe empfangen wird. Die Feed-Forward-Entleerungsinhaltschätzung kann auf einer Entleerungsrate des Behälterentleerungsventils, der Behälterladung, dem Kurbelgehäusedruck usw. basieren.
  • Bei 314 weist das Programm das Schätzen des Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnisses der dedizierten EGR-Zylinder (AFR_D) auf. Das Luft-Kraftstoffverhältnis kann zum Beispiel basierend auf Feedback von dem ersten Abgassensor (Luft-Kraftstoffverhältnissensor), der stromabwärts der dedizierten EGR-Zylindergruppe gekoppelt ist (wie zum Beispiel der Sensor 51 in der Passage 50) geschätzt werden. Bei 316 weist das Programm das Einstellen einer Kraftstoffversorgung der dedizierten EGR-Zylindergruppe basierend auf der Schätzung der Kraftstoffdampfentleerung in die dedizierte EGR-Zylindergruppe und ferner basierend auf dem Sensor-Feedback des Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnisses der dedizierten EGR-Zylindergruppe auf. Insbesondere kann die Kraftstoffversorgung der dedizierten EGR-Zylindergruppe verringert werden, während die Feed-Forward-Schätzung der Kraftstoffdampfentleerung zunimmt, um das Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis der dedizierten EGR-Zylindergruppe an dem Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis zu halten und den erforderlichen Reichhaltigkeitsgrad in der dedizierten EGR-Zylindergruppe bereitzustellen, um die erforderliche Menge an EGR zu den restlichen Maschinenzylindern bereitzustellen. Mit anderen Worten, während die Menge an Entleerungsdämpfen, die von dem Kraftstoffbehälter und/oder dem Kurbelgehäuse empfangen wird, zunimmt, nimmt die Menge an Kraftstoffversorgung, die in der dedizierten EGR-Zylindergruppe erforderlich ist, um den Reichhaltigkeitszielgrad, um ausreichende Wasserstoffversorgung an dem BGS-Katalysator zu erzielen, und die Maschinenverdünnung-Zielrate ab. Der Wasserstoff verbessert die Verbrennungsstabilität mit EGR und erlaubt eine Verbesserung der Kraftstoffeinsparung.
  • Bei 316 geht das Programm zu 324, um Abgase von der dedizierten EGR-Zylindergruppe zu jedem der restlichen Maschinenzylinder und der dedizierten EGR-Zylindergruppe zurückzuführen. Insbesondere werden Abgase nur von der dedizierten EGR-Zylindergruppe zu dem Maschinensaugrohr stromaufwärts des Ansaugports aller Maschinenzylinder zurückgeführt. Bei 326 wird ein Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis der restlichen EGR-Zylinder (AFR_ND) basierend auf Feedback von dem zweiten Abgassensor, der stromabwärts der nicht dedizierten Maschinenzylinder gekoppelt ist, geschätzt. Bei 328 wird die Kraftstoffversorgung zu jedem der restlichen Maschinenzylinder basierend auf der EGR eingestellt, die von der dedizierten EGR-Zylindergruppe empfangen wurde, um ein Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis der Maschine an oder um Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, eingestellt. Die restlichen Maschinenzylinder können zum Beispiel magerer als Stöchiometrie mit Kraftstoff versorgt werden, während die Menge an Abgasrückführung, die von der dedizierten EGR-Zylindergruppe empfangen wird, zunimmt. Ebenso, während die Menge an Entleerungsdämpfen, die von der dedizierten EGR-Zylindergruppe empfangen wird, zunimmt, ist weniger Kraftstoffeinspritzung in den dedizierten EGR-Zylinder erforderlich, um das gewünschte reichhaltige Luft-Kraftstoffverhältnis zu erzielen.
  • Das Kraftstoffeinstellprogramm der 3 ist als ein Blockschaltbild bei Programm 400 der 4 abgebildet. Das Programm 400 umfasst ein erstes Subprogramm 410 zum Bestimmen einer Kraftstoffmenge, die zu der dedizierten Maschinenzylindergruppe zu liefern ist, und ein zweites Subprogramm 420 zum Bestimmen einer Kraftstoffmenge, die zu der nicht dedizierten EGR-Zylindergruppe zu liefern ist. Die Kraftstoffversorgung der dedizierten EGR-Zylindergruppe wird eingestellt, um die Zylindergruppe reichhaltiger als Stöchiometrie zu betreiben, während die Kraftstoffversorgung der nicht dedizierten EGR-Zylindergruppe eingestellt wird, um die Zylindergruppe an Stöchiometrie zu betreiben.
  • Das Subprogramm 410 weist an 402 das Empfangen von Eingaben in Zusammenhang mit einem geschätzten Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis der dedizierten Zylindergruppe (AFR_D), eines gewünschten Reichhaltigkeitsgrads (Rich_reference) sowie einer Feed-Forward-Schätzung des Entleerungsinhalts (Purge_content) auf. Das geschätzte Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis der dedizierten Zylindergruppe (AFR_D) kann auf Feedback von einem Abgassensor basieren, der stromabwärts der dedizierten Zylindergruppe gekoppelt ist, wie zum Beispiel in der EGR-Passage, die Abgas von der dedizierten EGR-Zylindergruppe zu der Maschinenansaugung zurückführt. Der gewünschte Reichhaltigkeitsgrad kann dann basierend auf der erforderlichen Menge an Maschinenverdünnung (Target_EGR) unter den vorherrschenden Maschinenbetriebsbedingungen bestimmt werden. Während die geforderte Menge an Maschinenverdünnung zunimmt, kann der gewünschte Reichhaltigkeitsgrad erhöht werden, so dass mehr Wasserstoff an dem WGS-Katalysator stromabwärts der dedizierten EGR-Zylindergruppe erzeugt werden kann.
  • Basierend auf einem Vergleich zwischen dem aktuellen Luft-Kraftstoffverhältnis kombiniert mit der Entleerungsluft und dem Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis wird eine Abweichung berechnet. Die Abweichung wird zu einer ersten Steuervorrichtung K1 gesendet, die dann eine Kraftstoffmenge berechnet, die in die dedizierte EGR-Zylindergruppe injiziert werden muss (Fuel_D). Die erste Steuervorrichtung K1 kann zum Beispiel ein erster Proportional-Integral-Differenzial-Regler (PID) sein.
  • Das Subprogramm 420 weist bei 404 das Empfangen von Eingaben in Zusammenhang mit einem geschätzten Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis der nicht dedizierten Zylindergruppe (AFR_ND) und eines gewünschten Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnisses, das hier an Stöchiometrie ist (Stoich_reference), auf. Das geschätzte Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis der dedizierten Zylindergruppe (AFR_ND) kann auf Feedback von einem zweiten Abgassensor basieren, der stromabwärts der dedizierten Zylindergruppe gekuppelt ist, wie zum Beispiel in dem Auspuffkrümmerabschnitt unmittelbar stromabwärts der nicht dedizierten EGR-Zylindergruppe. Basierend auf einem Vergleich zwischen dem aktuellen Luft-Kraftstoffverhältnis der nicht dedizierten EGR-Zylindergruppe und dem stöchiometrischen Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis, wird eine Abweichung berechnet. Die Abweichung wird dann zu einer zweiten Steuervorrichtung K2 gesendet, die ebenfalls eine PID-Steuervorrichtung sein kann. Die Ausgabe der zweiten Steuervorrichtung wird dann mit einer gefilterten Schätzung des Luft-Kraftstoffverhältnisses der dedizierten EGR-Zylindergruppe (AFR_D) verglichen. Insbesondere kann AFR_D beim Durchgehen durch das Filter F1 gefiltert werden, bevor es mit der Ausgabe der zweiten Steuervorrichtung verglichen wird. Die Ausgabe des Filters F1 wird mit der Ausgabe der Steuervorrichtung K2 bei 406 verglichen, um die Kraftstoffmenge zu bestimmen, die zu der nicht dedizierten Zylindergruppe einzuspritzen ist (Fuel_ND). Das kann daher einen Feed-Forward-Teil der Kraftstoffversorgungsschleife bilden. Zusätzlich wird das Feedback in Zusammenhang mit der zu der nicht dedizierten Zylindergruppe injizierten Kraftstoffmenge als Eingabe zu dem Filter F1 empfangen.
  • Derart wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem die Kraftstoffversorgung eines dedizierten EGR-Zylinders, der konfiguriert ist, um Abgas zu jedem der restlichen Maschinenzylinder zurückzuführen, als Reaktion auf eine Schätzung der Kraftstoffdämpfe eingestellt wird, die nur zu dem dedizierten Zylinder entleert werden, und als Reaktion auf ein erstes Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis des dedizierten Zylinders. Die Kraftstoffdämpfe, die zu dem dedizierten Zylinder entleert werden, weisen die Kraftstoffdämpfe eines oder mehrerer Kraftstoffsystembehälter sowie Kurbelwellengehäuse-Überdruckentlüftungsdämpfe, die nicht zu irgendeinem der restlichen Maschinenzylinder entleert werden, auf. Die Schätzung der entleerten Kraftstoffdämpfe kann daher eine Feed-Forward-Schätzung basierend auf einer Entleerungsströmungsrate sein. Die Kraftstoffversorgung des dedizierten Zylinders wird eingestellt, um den dedizierten Zylinder mit einem Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis zu betreiben, das reichhaltiger ist als Stöchiometrie, wobei das Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis ausgewählt ist, um eine Menge an Abgasrückführung zu den restlichen Maschinenzylindern bereitzustellen. Der Reichhaltigkeitsgrad des dedizierten Zylinders kann zum Beispiel verringert werden, während die Schätzung der zu dem dedizierten Zylinder entleerten Kraftstoffdämpfe zunimmt und/oder während sich das erste Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis dem Ziel-Luft-Kraftstoffverhältnis nähert.
  • Im Vergleich wird die Kraftstoffversorgung der restlichen Maschinenzylinder als Reaktion auf das erste Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis und als Reaktion auf ein zweites Luft-Kraftstoffverhältnis der restlichen Maschinenzylinder eingestellt. Hier wird das erste Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis von einem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor geschätzt, der stromabwärts nur des dedizierten Zylinders gekoppelt ist, und das zweite Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis wird von einem zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor geschätzt, der stromabwärts nur der restlichen Maschinenzylinder gekoppelt ist. Die Kraftstoffversorgung der restlichen Maschinenzylinder kann zum Beispiel eingestellt werden, um das zweite Luft-Kraftstoffverhältnis an oder um Stöchiometrie aufrechtzuerhalten, wobei die Kraftstoffversorgung der restlichen Maschinenzylinder weiter magerer gemacht wird, während das erste Luft-Kraftstoffverhältnis abnimmt. Das erlaubt präzise Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung an der Maschine während des Entleerens, sogar wenn eine sehr präzise Entleerungsinhaltsschätzung nicht möglich ist.
  • 5 zeigt eine Karte 500, die ein beispielhaftes Einstellen von Kraftstoffversorgung zu der dedizierten und nicht dedizierten EGR-Zylindergruppe abbildet, um Luft-Kraftstoffverhältnis(AFR)-Steuerung zu erlauben. Die Karte 500 bildet Änderungen des Luft-Kraftstoffverhältnisses der dedizierten Zylindergruppe (AFR_D) an der Plotterdarstellung 502 ab und ändert das Luft-Kraftstoffverhältnis der nicht dedizierten Zylindergruppe (AFR_ND) an der Plotterdarstellung 504. Beide Plotterdarstellungen sind (entlang der x-Achse) im Zeitverlauf gezeigt.
  • Die Plotterdarstellung 502 zeigt Änderungen des AFR_D im Vergleich zu einer reichhaltigen Zieleinstellung 503 (gestrichelte Linie). Basierend auf Änderungen der Kraftstoffversorgung sowie des Entleerungsinhalts, die in der dedizierten EGR-Zylindergruppe empfangen werden, kann das Luft-Kraftstoffverhältnis intermittierend magerer verweilen als die reichhaltige Einstellung (wie vor t1 gezeigt) oder reichhaltiger verweilen als die reichhaltige Einstellung (wie nach t2 gezeigt). Das AFR_D kann magerer eingestellt werden als die reichhaltige Zieleinstellung 503, wenn Extra-Wasserstoff nicht für Verbrennungsstabilität erforderlich ist oder wenn der dedizierte EGR-Zylinder sein „reichhaltiges Limit“ unter gegebenen Betriebsbedingungen erreicht. Alternativ kann das AFR_D reichhaltiger eingestellt werden als die reichhaltige Zieleinstellung, falls zusätzlicher Wasserstoff für Verbrennungsstabilität erforderlich ist und der dedizierte EGR-Zylinder sein „Reichhaltigkeitslimit“ nicht erreicht hat. Das AFR der dedizierten Zylindergruppe kann vorübergehend zunehmen (wie vor t1 gezeigt). Das reichhaltige Abgas von der dedizierten Zylindergruppe wird in den restlichen Maschinenzylindern empfangen. Als Reaktion auf die Änderung des AFR_D wird daher die Kraftstoffversorgung der nicht dedizierten Zylindergruppe derart eingestellt, dass das Gesamt-Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis der Zylinder an oder um Stöchiometrie liegt. Während Bedingungen, wenn das Abgas, das von der dedizierten Zylindergruppe empfangen wird, reichhaltiger ist, wie man nach t1 sieht, wird die Kraftstoffversorgung der nicht dedizierten Zylindergruppe auf magerer eingestellt. Aufgrund der Zeitverzögerung beim Empfangen des reichhaltigen Abgases in dem Saugrohr und aufgrund von Saugrohrmischverzögerungen, kann daher zwischen der Änderung des Luft-Kraftstoffverhältnisses der dedizierten Zylindergruppe und der Änderung des Luft-Kraftstoffverhältnisses der nicht dedizierten Zylindergruppe eine Verzögerung d1 auftreten.
  • Derart werden die Kraftstoffversorgung und die Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung der dedizierten EGR-Zylindergruppe und der nicht dedizierten EGR-Zylindergruppe derart koordiniert, dass stöchiometrisches Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis sogar aufrechterhalten werden kann, während Entleerungskraftstoffdämpfe in der dedizierten Zylindergruppe empfangen werden.
  • Unter Bezugnahme auf 6 ist eine beispielhafte Einstellung der Kraftstoffversorgung zu der dedizierten und nicht dedizierten EGR-Zylindergruppe während des Empfangens von Entleerungskraftstoffdämpfen abgebildet. Das Verfahren erlaubt die Luft-Kraftstoffverhältnis(AFR)-Steuerung. Die Karte 600 bildet Änderungen in der Maschinenverdünnung oder EGR-Nachfrage an Plotterdarstellung 602 ab, die Kraftstoffversorgung der dedizierten Zylindergruppe (Fuel_D) ist an Plotterdarstellung 604 gezeigt, die Kraftstoffversorgung der nicht dedizierten Zylindergruppe (Fuel_ND) ist an Plotterdarstellung 606 gezeigt, das selektive Entleeren von Kraftstoffdämpfen zu der dedizierten Zylindergruppe ist an Plotterdarstellung 608 gezeigt und eine Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnisschätzung am Auspuffendrohr ist an Plotterdarstellung 610 gezeigt. Alle Plotterdarstellungen sind (entlang der x-Achse) im Zeitverlauf gezeigt.
  • Vor t1 kann die Kraftstoffversorgung der dedizierten Zylindergruppe basierend auf dem Maschinenverdünnungserfordernis eingestellt werden. Vor t1 sind die Entleerungsbedingungen daher eventuell nicht bestätigt und gelagerte Kraftstoffdämpfe können nicht in irgendeinem Maschinenzylinder empfangen werden. Insbesondere während das Maschinenverdünnungserfordernis zunimmt, wird die Kraftstoffversorgung der dedizierten Zylindergruppe auf reichhaltiger als Stöchiometrie (gestrichelte Linie) eingestellt, so dass der Wasser-Gas-Verlagerungskatalysator, der stromabwärts der dedizierten Zylindergruppe gekoppelt ist, mehr Wasserstoff unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen von dem reichhaltigen Abgas erzeugen kann. Das mit Wasserstoff angereicherte Abgas wird dann von der dedizierten EGR-Zylindergruppe zu der Maschinenansaugung zurückgeführt, wo es von den restlichen Maschinenzylindern und der dedizierten EGR-Zylindergruppe aufgenommen werden kann. Während die Reichhaltigkeit des Abgases, das von der dedizierten EGR-Zylindergruppe empfangen wird, zunimmt, kann die Kraftstoffversorgung der restlichen Maschinenzylinder der nicht dedizierten EGR-Zylindergruppe magerer gemacht werden, so dass das Abgas am Auspuffendrohr an oder um Stöchiometrie gehalten werden kann. Wenn der Reichhaltigkeitsgrad der Kraftstoffversorgung der dedizierten Zylindergruppe zunimmt, kann zum Beispiel ein Magerkeitsgrad der Kraftstoffversorgung der nicht dedizierten EGR-Zylindergruppe ebenfalls entsprechend erhöht werden.
  • Bei t1 können die Entleerungsbedingungen bestätigt werden. Als Reaktion auf das Erfüllen der Entleerungsbedingungen, können Kraftstoffdämpfe von einem oder mehreren Kraftstoffsystem-Kraftstoffdampfbehältern und/oder dem Kurbelgehäuse selektiv nur in der dedizierten Zylindergruppe empfangen werden. Die Kraftstoffdämpfe können mit einer allmählich zunehmenden Entleerungsrate entleert werden, bis sich die Entleerungsrate stabilisiert. Die Entleerungsdämpfe werden daher selektiv nur zu der dedizierten EGR-Zylindergruppe geliefert und nicht zu irgendeinem der restlichen Zylinder in der nicht dedizierten EGR-Zylindergruppe. Die Entleerungsdämpfe können daher mindestens einen Teil der Anreicherung bilden, die in der dedizierten EGR-Zylindergruppe zum Bereitstellen der erforderlichen Maschinenverdünnung erforderlich ist. Während die Entleerungsrate zunimmt und die Menge an Entleerungsdämpfen, die in der dedizierten EGR-Zylindergruppe empfangen wird, zunimmt, kann daher die reichhaltige Kraftstoffversorgung der dedizierten EGR-Zylindergruppe verringert werden. Mit anderen Worten kann weniger Kraftstoffeinspritzung in die dedizierte EGR-Zylindergruppe erforderlich sein, um das erforderliche reichhaltige Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis zum Bereitstellen von EGR zu den restlichen Maschinenzylindern aufrechtzuerhalten. Eine Kraftstoffversorgung der dedizierten EGR-Zylindergruppe näher an stöchiometrischer Kraftstoffversorgung kann zum Beispiel ermöglicht werden.
  • Bei t2 kann die Behälterladung ausreichend niedrig sein und das Entleeren kann unterbrochen werden. Die Entleerungsrate kann folglich abfallen und die reichhaltige Kraftstoffversorgung zu der dedizierten EGR-Zylindergruppe kann erhöht werden, während die magere Kraftstoffversorgung der nicht dedizierten EGR-Zylindergruppe entsprechend erhöht wird. Die koordinierten Kraftstoffversorgungseinstellungen der dedizierten EGR-Zylindergruppe und der nicht dedizierten EGR-Zylindergruppe bei Gegenwart oder Fehlen von Entleerungskraftstoffdämpfen erlauben es daher, das Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis am Auspuffendrohr während des Maschinenbetriebs an oder um Stöchiometrie zu halten.
  • Bei einem Beispiel umfasst ein Maschinensystem eine erste Gruppe von Zylindern, eine zweite Gruppe von Zylindern, einen ersten Abgaskatalysator, der stromabwärts nur der ersten Gruppe von Zylindern gekuppelt ist, einen zweiten Abgaskatalysator, der stromabwärts der ersten und zweiten Gruppe von Zylindern gekoppelt ist, und eine EGR-Passage, die ausgelegt ist, um Abgas nur von der ersten Gruppe von Zylindern zu einer gemeinsamen Maschinenansaugung zurückzuführen, wobei die gemeinsame Maschinenansaugung Luftladung sowohl zur ersten als auch zur zweiten Gruppe von Zylindern liefert. Der erste Abgaskatalysator kann ein Wasser-Gas-Verlagerungskatalysator sein, während der zweite Abgaskatalysator ein Dreiwegekatalysator sein kann. Das Maschinensystem kann ferner einen Kraftstoffsystembehälter, ein Kurbelgehäuse, eine Entleerungspassage, die ausgelegt ist, um Kraftstoffdämpfe von dem Behälter und dem Kurbelgehäuse nur zu der ersten Gruppe von Zylindern zu entleeren, einen ersten Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnissensor, der stromabwärts der ersten Gruppe von Zylindern gekoppelt ist, einen zweiten Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnissensor, der stromabwärts der zweiten Gruppe von Zylindern gekoppelt ist, und eine Steuervorrichtung aufweisen. Die Steuervorrichtung kann mit computerlesbaren Anweisungen zum Einstellen der Kraftstoffversorgung der ersten Gruppe von Zylindern basierend auf einer Menge von Entleerungskraftstoffdämpfen, die an der ersten Gruppe von Zylindern empfangen wird, um eine Ziel-Abgasrückführung zu der zweiten Gruppe von Zylindern bereitzustellen, konfiguriert sein. Ferner kann die Steuervorrichtung Anweisungen zum Einstellen der Kraftstoffversorgung der zweiten Gruppe von Zylindern basierend auf der Abgasrückführung, die von der ersten Gruppe von Zylindern empfangen wird, aufweisen, um ein stöchiometrisches Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis aufrechtzuerhalten. Die Kraftstoffversorgung der ersten Gruppe von Zylindern kann angereichert werden, während die empfangene Menge an Entleerungskraftstoffdämpfen abnimmt und während die Ausgabe des ersten Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnissensors zunimmt. Die Kraftstoffversorgung der zweiten Gruppe von Zylindern kann magerer gemacht werden, während die Abgasrückführung, die von der ersten Gruppe von Zylindern empfangen wird, zunimmt und während die Ausgabe des zweiten Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnissensors abnimmt.
  • Derart wird durch selektives Empfangen von Entleerungskraftstoffdämpfen in einer dedizierten EGR-Zylindergruppe die Steuerung der Entleerung und PCV-Dämpfe vereinfacht und verbessert. Zusätzlich verbessern die Gesamtreichhaltigkeit und Wasserstofferzeugung des dedizierten EGR-Zylinders die Kraftstoffeinsparung, indem die EGR-Toleranz der Maschine verbessert wird. Durch Verwenden von Entleerungsdämpfen zum Bereitstellen mindestens eines Teils der Anreicherung des dedizierten EGR-Zylinders wird die Steuerung der Entleerung und der PCV verbessert, während alle reichhaltigen Kraftstoffdämpfe zu dem reichhaltigen dedizierten EGR-Zylinder gelenkt werden. Durch Anreichern des dedizierten EGR-Zylinders zum Zurückführen von mit Wasserstoff angereichertem Abgas zu der Maschine wird die Verbrennungsstabilität der Maschine auch bei Betrieb mit hohen Maschinenverdünnungen verbessert. Durch Verbessern des Bereichs der Betriebsbedingungen, bei welchen EGR geliefert werden kann, ohne Verbrennungsstabilitätsprobleme zu riskieren, können weitere Verbesserungen der Kraftstoffeinsparung und Maschinenleistung erzielt werden.
  • Zu bemerken ist, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzungsprogramme mit unterschiedlichen Maschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Programme können eine oder mehrere irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Unterschiedliche veranschaulichte Handlungen, Vorgänge oder Funktionen können daher in der veranschaulichten Sequenz parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu verwirklichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung gegeben. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der besonderen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Die beispielhaften Handlungen können grafisch Code, der in das computerlesbare Speichermedium in der Steuervorrichtung zu programmieren ist, darstellen.
  • Es ist klar, dass die Konfigurationen und Programme, die hier offenbart sind, beispielhafter Art sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, denn zahlreiche Änderungen sind möglich. Die oben stehende Technologie kann zum Beispiel an V-6-, 1-4-, 1-6-, V-12-, Boxer-4- und anderen Maschinentypen angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Subkombinationen der unterschiedlichen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
  • Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Subkombinationen, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden, hervor. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten dahingehend ausgelegt werden, dass sie die Eingliederung eines oder mehrerer solcher Elemente aufweisen, ohne dass zwei oder mehr solcher Elemente gefordert oder ausgeschlossen werden. Andere Kombinationen und Subkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Nachtrag zu den vorliegenden Ansprüchen oder Präsentation neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Ob solche Ansprüche im Geltungsbereich nun weiter, enger, gleich oder unterschiedlich mit den ursprünglichen Ansprüchen sind, werden sie ebenfalls als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims (12)

  1. Verfahren (300), das Folgendes umfasst: selektives Entleeren von Kraftstoffdämpfen aus einem oder mehreren von einem Kraftstoffsystembehälter und einem Kurbelgehäuse (114), um nur eine dedizierte EGR-Zylindergruppe einer Mehrzylindermaschine anzureichern, und Zurückführen von Abgas von der dedizierten EGR-Zylindergruppe zu jedem der restlichen Maschinenzylinder und der dedizierten Zylindergruppe.
  2. Verfahren (300) nach Anspruch 1, wobei das Anreichern der dedizierten EGR-Zylindergruppe das Betreiben der dedizierten EGR-Zylindergruppe reichhaltiger als Stöchiometrie, einen Reichhaltigkeitsgrad, der eingestellt ist, um eine Menge an Abgasrückführung zu den restlichen Maschinenzylindern bereitzustellen, aufweist.
  3. Verfahren (300) nach Anspruch 2, wobei Abgas von der dedizierten EGR-Zylindergruppe zu einem Wasser-Gas-Verlagerungskatalysator (70), der stromabwärts der dedizierten EGR-Zylindergruppe gekoppelt ist, geliefert wird, bevor das Abgas zu jedem der restlichen Maschinenzylinder zurückgeführt wird.
  4. Verfahren (300) nach Anspruch 3, wobei eine Wasserstoffkonzentration des Abgases, das an dem Wasser-Gas-Verlagerungskatalysator (70) von der dedizierten EGR-Zylindergruppe empfangen wird, niedriger ist als die Wasserstoffkonzentration des Abgases, das zu jedem der restlichen Maschinenzylinder von dem Wasser-Gas-Verlagerungskatalysator (70) zurückgeführt wird.
  5. Verfahren (300) nach Anspruch 4, das ferner das Einstellen einer Kraftstoffversorgung der dedizierten EGR-Zylindergruppe basierend auf der Feed-Forward-Schätzung der Kraftstoffdampfentleerung in die dedizierte EGR-Zylindergruppe und ferner basierend auf dem Sensor-Feedback des Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnisses in der dedizierten EGR-Zylindergruppe aufweist.
  6. Verfahren (300) nach Anspruch 5, wobei die Kraftstoffversorgung der dedizierten EGR-Zylindergruppe verringert wird, während die Feed-Forward-Schätzung der Kraftstoffdampfentleerung zunimmt, um das Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis in der dedizierten EGR-Zylindergruppe an dem Reichhaltigkeitsgrad zu erhalten, der erforderlich ist, um die Menge an Abgasrückführung zu den restlichen Maschinenzylindern bereitzustellen.
  7. Verfahren (300) nach Anspruch 6, das ferner das Einstellen der Kraftstoffversorgung zu jedem der restlichen Maschinenzylinder basierend auf der Abgasrückführung aufweist, die von der dedizierten EGR-Zylindergruppe empfangen wurde, um ein Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis der restlichen Maschinenzylinder an oder um Stöchiometrie aufrecht zu erhalten.
  8. Verfahren (300) nach Anspruch 7, wobei das Einstellen der Kraftstoffversorgung die Kraftstoffversorgung der restlichen Maschinenzylinder magerer als Stöchiometrie aufweist, während die Menge an Abgasrückführung, die von der dedizierten EGR-Zylindergruppe empfangen wird, zunimmt.
  9. Verfahren (300), das Folgendes umfasst: Einstellen der Kraftstoffversorgung eines dedizierten Zylinders, der ausgelegt ist, um Abgas zu jedem der restlichen Maschinenzylinder als Reaktion auf eine Schätzung der Kraftstoffdämpfe zurückzuführen, die nur zu dem dedizierten Zylinder entleert werden, und als Reaktion auf ein erstes Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis des dedizierten Zylinders, und Einstellen der Kraftstoffversorgung der restlichen Maschinenzylinder als Reaktion auf das erste Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis und als Reaktion auf ein zweites Luft-Kraftstoffverhältnis der restlichen Maschinenzylinder.
  10. Verfahren (300) nach Anspruch 9, wobei das erste Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis von einem ersten Luft-Kraftstoffverhältnissensor (51), der stromabwärts nur des dedizierten Zylinders gekoppelt ist, geschätzt wird, und das zweite Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis von einem zweiten Luft-Kraftstoffverhältnissensor (52), der stromabwärts nur der restlichen Maschinenzylinder gekoppelt ist, geschätzt wird.
  11. Verfahren (300) nach Anspruch 10, wobei die Kraftstoffdämpfe, die nur zu dem dedizierten Zylinder entleert werden, eines oder mehrere von Kraftstoffdämpfen eines Kraftstoffsystembehälters und Kraftstoffdämpfen einer Kurbelwellengehäuse-Überdruckentlüftung, die nicht zu irgendeinem der restlichen Maschinenzylinder entleert werden, aufweisen.
  12. Maschinensystem (100), das Folgendes umfasst: eine erste Gruppe von Zylindern (17), eine zweite Gruppe von Zylindern (18), einen ersten Abgaskatalysator (70), der stromabwärts nur der ersten Gruppe von Zylindern (17) gekoppelt ist, einen zweiten Abgaskatalysator (70), der stromabwärts der ersten und der zweiten Gruppe (18) von Zylindern gekoppelt ist, eine EGR-Passage (50), die ausgelegt ist, um Abgas nur von der ersten Gruppe von Zylindern (17) zu einer gemeinsamen Maschinenansaugung zurückzuführen, wobei die gemeinsame Maschinenansaugung Luftladung sowohl zu der ersten als auch zu der zweiten Gruppe von Zylindern (17, 18) liefert, einen Kraftstoffsystembehälter, ein Kurbelgehäuse (114), eine Entleerungspassage, die ausgelegt ist, um Kraftstoffdämpfe von jedem des Behälters und des Kurbelgehäuses nur zu der ersten Gruppe von Zylindern (17) zu entleeren, einen ersten Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnissensor (51), der stromabwärts der ersten Gruppe von Zylindern (17) gekoppelt ist, einen zweiten Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnissensor (52), der stromabwärts der zweiten Gruppe von Zylindern (18) gekoppelt ist, und eine Steuervorrichtung (12) mit computerlesbaren Anweisungen zum: Einstellen der Kraftstoffversorgung zu der ersten Gruppe von Zylindern (17) basierend auf einer Menge an Entleerungskraftstoffdämpfen, die an der ersten Gruppe von Zylindern (17) empfangen wird, um allen Zylindern eine Toleranz der Ziel-Abgasrückführungsverbrennung bereitzustellen, und Einstellen der Kraftstoffversorgung der zweiten Gruppe von Zylindern (18) basierend auf der Abgasrückführung, die von der ersten Gruppe von Zylindern (17) empfangen wird, um ein stöchiometrisches Abgas-Luft-Kraftstoffverhältnis aufrecht zu erhalten.
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