DE102015119204A1 - Verfahren und system für egr-steuerung - Google Patents

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Michael Damian Czekala
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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme für Motorverdünnungssteuerung über Direkteinspritzung von Wasser aus einem Behälter bereitgestellt. In einem Beispiel kann das Verfahren unter ausgewählten Bedingungen Direkteinspritzung von Fluid aus einem Behälter in einen EGR-Kühler umfassen. Dieser Ansatz kann zum Ergänzen von EGR-Strom in Situationen, die EGR-Strom verringern, verwendet werden.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein Verfahren und Systeme zur Steuerung der Abgasrückführung (EGR – exhaust gas recirculation) eines Fahrzeugmotors.
  • Hintergrund/Kurzdarstellung
  • Abgasrückführungssysteme (EGR-Systeme) werden zunehmend verwendet, um den Motorwirkungsgrad zu verbessern und die schädlichen Auswirkungen von Abgasemissionen auf die Umwelt zu reduzieren. Wenn ein Motor Kraftstoff verbrennt, erzeugt er ein Abgas, das unverbrannten Kraftstoff enthält, auch als Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx) bekannt. Das Abgas wird durch den Motor umgeleitet, um den unverbrannten Kraftstoff zu verbrauchen, was zu einer Verdünnung des Verbrennungsgemisches führt. Die Verdünnung führt zu einem Anteil von frischer Einlassluft in dem Verbrennungsgemisch und führt zu einer reduzierten Bildung von CO und NOx. Durch Verbrennung des Abgases vor seiner Abgabe werden die schädlichen Auswirkungen des Abgases auf die Atmosphäre reduziert und dem Fahrzeug ermöglicht, die Abgasnormen der Regierung zu erfüllen.
  • EGR-Systeme enthalten in der Regel einen EGR-Kühler, der die EGR kühlt, während sie zum Motoreinlass zurückströmt. Gekühlte externe EGR wird vorgeschlagen, um die Kraftstoffökonomie bei Benzinmotoren durch Reduzieren von Drosselverlusten, Reduzieren von Wärmeverlusten im Zylinder, Vermindern von Klopfen und Verringern von Anreicherungsanforderungen zu verbessern. Während EGR den EGR-Kühler durchströmt, kann es durch Ablagerung von Partikeln im Kühler zu einer Verschmutzung des Kühlers kommen. Bei typischen EGR-Systemen müssen EGR-Kühler nach einer bestimmten Verschmutzungsmenge ausgetauscht werden. Eine Verschmutzung des EGR-Kühlers reduziert die Kühlleistung des EGR-Kühlers, erhöht den Druckabfall und reduziert die Fähigkeit der gekühlten EGR, die Kraftstoffökonomie zu erhöhen, indem ihre Vorzüge und Durchflusskapazität im Zylinder minimiert werden.
  • Weiterhin erreichen gekühlte EGR-Systeme Grenzen, wodurch die Vorzüge von gekühlter EGR reduziert werden. Bei Hochlast-EGR-Systemen, wie zum Beispiel GTDI-(Gasoline Turbocharged Direct Injection)-LP-(Low Pressure)-EGR können Begrenzungen durch Kühlmittelstrom oder Kühlerwärmeabgabe zu reduzierten EGR-Raten führen oder sogar dazu führen, dass keine EGR geleitet werden kann. In instationären Fällen wird externe EGR oftmals abgeschaltet, um die Drehmomentantwort des Motors zu verbessern, einschließlich der Maximierung der Turboantwort.
  • Ein anderes Problem bei EGR-Systemen besteht darin, dass Motorverdünnungsanforderungen nicht erfüllt werden können. Es sind moderne Verfahren eingeführt worden, um EGR-Systeme zu ergänzen und Motorverdünnungsanforderungen zu erfüllen. Ein beispielhafter Ansatz wird von Liederman et al. in der US-PS 6,668,766 dargestellt. Darin ist eine Direkteinspritzdüse mit einem Motorzylinder gekoppelt, und die Einspritzdüse wird aktiviert, um Wasser zum Zylinder zu spritzen, wenn EGR nicht in der Lage ist, Verdünnungsanforderungen zu erfüllen.
  • Die Erfinder haben jedoch potenzielle Probleme bei solchen Systemen erkannt. Als Beispiel gestattet die Direkteinspritzung von Wasser an einem Motorzylinder dem System nicht die Reinigung des EGR-Kühlers, wenn eine Partikellast größer als eine Schwellenpartikellast ist. Wenn der EGR-Kühler eine große Partikelmenge hatte, dann würde infolgedessen der EGR-Strom zum Motor beeinträchtigt werden. Infolgedessen würde eine standardmäßige Kühlerregeneration durchgeführt werden, die die Kraftstoffökonomie in der Regel reduziert. Dies kann zu instabiler Verbrennung und zu einer Beeinträchtigung der Motorleistung und -emissionen führen.
  • Demgemäß werden hierin Verfahren und Systeme bereitgestellt, um den obigen Problemen zumindest teilweise zu begegnen. In einem Beispiel umfasst ein Motorverfahren als Reaktion auf eine Verdünnungsanforderung Direkteinspritzung vom Fluid am EGR-Kühler. Eine Rate der Direkteinspritzung kann auf einer EGR-Stromrate und einer Schätzung einer Verdichterschaufeldrehzahl beruhen.
  • Hierbei haben die Erfinder festgestellt, dass die Direkteinspritzung von Wasser an einem EGR-Kühler dabei helfen kann, Motorverdünnungsanforderungen zu erfüllen und/oder den EGR-Kühler zu reinigen. Zum Beispiel kann die EGR-Kühlerdirekteinspritzung unter Bedingungen von hohen Verdichterschaufeldrehzahlen angehalten oder reduziert werden, um eine Beschädigung der Schaufeln zu reduzieren, zu der es kommen kann, wenn die Einspritzung irgendwelche im Kühler gelagerte Partikel lösen würde. Weiterhin kann die Direkteinspritzdüse in Fällen eines begrenzten EGR-Stroms verwendet werden, um Motorverdünnungsanforderungen zu erfüllen und/oder erhöhte EGR zu ermöglichen, indem Übertemperaturprobleme im Verdichter und/oder EGR-Kühler begrenzt werden. Die Direkteinspritzung von Wasser in den EGR-Kühler zum Erfüllen von Verdünnungsanforderungen kann die Motorleistung und den Motorwirkungsgrad verbessern.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben werden. Sie soll keine entscheidenden oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der detaillierten Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Weiterhin ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebene Nachteile lösen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt ein Schemadiagramm eines Motors mit einem Turbolader und einem Abgasrückführungssystem.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Reinigung eines EGR-Kühlers mit Wassereinspritzung darstellt.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Ergänzung eines EGR-Stroms mit einer Wassereinspritzung darstellt.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Bestimmung einer einzuspritzenden Wassermenge basierend auf thermalen Einschränkungen darstellt.
  • 5 zeigt eine Reihe von Diagrammen, die die Reinigung eines EGR-Kühlers mit einer Wassereinspritzrate gegenüber verschiedensten Motorbedingungen darstellen.
  • 6 zeigt eine Reihe von Diagrammen, die die Reinigung eines EGR-Kühlers mit einer Wassereinspritzrate gegenüber verschiedensten Bedingungen darstellen.
  • 7 zeigt Schaubilder, die Ursache und Auswirkung von EGR-Strom und Direkteinspritzrate basierend auf einem maximal zulässigen EGR-Strom und einer EGR-Kühlerreinigung zeigen.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen einer EGR-Systemsteuerung unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen näher beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die folgende Beschreibung von Ausführungsformen beispielhaft ist und dass auch verschiedene alternative Ausführungsformen verwendet werden können.
  • Die folgende Beschreibung betrifft einen EGR-Kühler (Abgasrückführungskühler) mit einem mit einem Behälter gekoppelten Einspritzkanal. In einem Beispiel ist der EGR-Kühler über ein Einspritzventil mit einer Düse, die einen Fluidstrahl in den Kühler zerstäuben kann, mit dem Behälter gekoppelt. Die in den Kühler eingespritzte Fluidmenge kann zur Steuerung der/des EGR-Temperatur, -konzentration, -drucks, -kondensatzgehalts und -rückstandsgehalts im Kühler (zum Beispiel über Rückkopplungsregelung) eingestellt werden. In einem anderen Beispiel kann der Behälter mit einer Heizung gekoppelt sein und Wasser als Hauptfluid enthalten. Es ist jedoch auch möglich, auf die Heizung zu verzichten, indem dem Behälter ein Ethanol/Wasser-Gemisch hinzugefügt wird, um ein Gefrieren zu verhindern.
  • Nun auf 1 Bezug nehmend, wird ein Schemadiagramm eines Zylinders eines Motors mit mehreren Zylindern 10 gezeigt, der in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein eine Steuerung 12 enthaltendes Steuersystem und durch Eingabe von einem Fahrzeugbediener 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalstellungssensor 134 zur Erzeugung eines proportionalen Pedalstellungssignals PP. Die Brennkammer (das heißt der Zylinder) 30 des Motors 10 kann Brennkammerwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36 enthalten. Bei einigen Ausführungsformen kann die Fläche des Kolbens 36 im Zylinder 30 eine Mulde aufweisen. Der Kolben 36 kann so mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, dass eine Hin- und Her-Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Des Weiteren kann ein Startermotor über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Startbetrieb der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen. Die Brennkammer 30 kann Einlassluft über eine Einlassleitung 42 von einem Einlasskrümmer 44 empfangen und kann die Verbrennungsgase über eine Auslassleitung 48 entleeren. Der Einlasskrümmer 44 und die Auslassleitung 48 können über ein Einlassventil 52 bzw. ein Auslassventil 54 selektiv mit der Brennkammer 30 in Verbindung stehen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile umfassen.
  • Das Einlassventil 52 kann durch die Steuerung 12 über einen elektrischen Ventilaktuator 51 (EVA – Electric Valve Actuator) gesteuert werden. Ebenso kann das Auslassventil 54 durch die Steuerung 12 über einen EVA 53 gesteuert werden. Als Alternative dazu kann der variable Ventilaktuator ein elektrohydraulischer oder irgendein anderer denkbarer Mechanismus zur Ermöglichung von Ventilbetätigung sein. Unter einigen Bedingungen kann die Steuerung 12 die den Aktuatoren 51 und 53 zugeführten Signale variieren, um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Position des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 können durch Ventilpositionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. Bei alternativen Ausführungsformen können ein oder mehrere Einlass- und Auslassventile durch einen oder mehrere Nocken betätigt werden und können Systeme zur Nockenprofilumschaltung (CPS – cam profile switching), variablen Nockensteuerung (VCT – variable cam timing), variablen Ventilsteuerung (VVS – variable valve timing) und/oder zum variablen Ventilhub (VVL – variable valve lift) verwenden. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 als Alternative ein Einlassventil, das durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das durch Nockenbetätigung, darunter CPS und/oder VCT, gesteuert wird, enthalten.
  • Eine Kraftstoffeinspritzdüse 66 ist so dargestellt, dass sie direkt mit der Brennkammer 30 gekoppelt ist, um Kraftstoff proportional zum Pulsweitensignal FPW, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 68 empfangen wird, direkt darin einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 66 das bereit, was als Direkteinspritzung des Kraftstoffs in den Zylinder 30 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann z. B. in der Seite der Brennkammer oder im Oberteil der Brennkammer angebracht sein. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) zugeführt werden, das einen Kraftstoffbehälter, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffverteilerrohr umfasst.
  • Unter bestimmten Betriebsmodi kann das Zündsystem 88 der Brennkammer 30 über die Zündkerze 92 als Reaktion auf ein Zündungsfrühverstellungssignal SA von der Steuerung 12 einen Zündfunken zuführen. Obgleich Funkenzündungskomponenten gezeigt werden, können bei einigen Ausführungsformen die Brennkammer 30 oder eine oder mehrere andere Brennkammern des Motors 10 in einem Eigenzündungsmodus mit oder ohne einen Zündfunken betrieben werden.
  • Die Einlassleitung 42 kann die Drossel 62 und 63 mit den Drosselklappen 64 bzw. 65 enthalten. In diesem speziellen Beispiel können die Stellungen der Drosselklappen 64 und 65 durch die Steuerung 12 über Signale variiert werden, die einem Elektromotor oder einem Aktuator, der in den Drosseln 62 und 63 enthalten ist, bereitgestellt werden, eine Konfiguration, die gemeinhin als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise können die Drosseln 62 und 63 dahingehend betätigt werden, die der Brennkammer 30 unter anderen Motorzylindern zugeführte Einlassluft zu variieren. Die Stellungen der Drosselklappen 64 und 65 können der Steuerung 12 durch ein Drosselstellungssignale TP zugeführt werden. Der Einlasskanal 42 kann einen Luftmassensensor 120 und einen Einlasskrümmerdrucksensor 122 enthalten, um der Steuerung 12 jeweilige Signale MAF und MAP zuzuführen.
  • Weiterhin kann bei den offenbarten Ausführungsformen ein System zur Abgasrückführung (EGR-System) einen gewünschten Teil des Abgases aus einer Abgasleitung 48 über eine HP-EGR-Leitung (HP – High Pressure) 140 und/oder LP-EGR-Leitung (LP – Low Pressure), wie beispielsweise die Leitung 150, zur Einlassleitung 44 leiten. Die der Einlassleitung 44 zugeführte EGR-Menge kann durch die Steuerung 12 über ein HP-EGR-Ventil 142 oder LP-EGR-Ventil 152 variiert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Drossel im Auslass enthalten sein, um den Antrieb der EGR zu unterstützen. Weiterhin kann ein EGR Sensor 144 in der EGR-Leitung angeordnet sein und kann eine Anzeige des Drucks und/oder der Temperatur und/oder der Abgaskonzentration liefern. Als Alternative dazu kann die EGR durch einen berechneten Wert basierend auf Signalen vom MAF-Sensor (stromaufwärts) (MAF – engl. Mass Air Flow), MAP-Sensor (Einlasskrümmer) (MAP – engl. Manifold-Absolute-Pressure), MAT-Sensor (MAT – Manifold Gas Temerature) und dem Kurbeldrehzahlsensor gesteuert werden. Weiterhin kann die EGR basierend auf einem Abgas-O2-Sensor und/oder einem Einlasssauerstoffsensor (Einlasskrümmer) gesteuert werden. Unter einigen Bedingungen kann das EGR-System dazu verwendet werden, die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemisches innerhalb der Brennkammer zu regeln. 1 zeigt ein Hochdruck-EGR-System, bei dem EGR von stromaufwärts einer Turbine eines Turboladers nach stromabwärts eines Verdichters eines Turboladers geleitet wird, und ein Niederdruck-EGR-System, bei dem EGR von stromabwärts einer Turbine eines Turboladers nach stromaufwärts eines Verdichters des Turboladers geleitet wird. Wie in 1 gezeigt, kann das HP-EGR-System weiterhin einen HP-EGR-Kühler 146 enthalten, und das LP-EGR-System kann einen LP-EGR-Kühler 158 enthalten, um zum Beispiel Wärme aus den EGR-Gasen zum Motorkühlmittel abzugeben. Bei alternativen Ausführungsformen enthält der Motor 10 möglicherweise nur ein HP-EGR-System oder nur ein LP-EGR-System.
  • Eine Direkteinspritzdüse 157 ist nahe dem EGR-Kühlereinlass, auch als das "heiße" Ende bezeichnet, mit dem LP-EGR-Kühler gekoppelt. Weiterhin ist die Direkteinspritzdüse 157 mit der Steuerung 12 gekoppelt und kann durch die Steuerung über verschiedene unten beschriebene Bedingungen hinweg gesteuert werden. Die Direkteinspritzdüse ist Teil eines Wassereinspritzsystems, das eine an einem Wasserbehälter 161 befestigte Leitung 159 enthält, die zu der Direkteinspritzdüse führt. Der Behälter ist mit einer Heizung 163 gekoppelt, um die Bildung von Eis in dem Behälter zu reduzieren. Bei anderen Ausführungsformen kann der Behälter ein Fluid enthalten, das ein Gemisch aus Flüssigkeiten (zum Beispiel Wasser und Ethanol) enthalten kann, damit auf eine Heizung verzichtet werden kann. 2 beschreibt, wann solch ein Einspritzsystem verwendet werden kann.
  • Somit kann der Motor 10 weiterhin eine Verdichtungsvorrichtung, wie beispielsweise einen Turbolader oder einen Auflader, enthalten, die mindestens einen Verdichter 162 enthält, der entlang dem Einlasskrümmer 44 angeordnet ist. Bei einem Turbolader kann der Verdichter 162 zumindest teilweise durch eine entlang dem Auslasskanal 48 angeordnete Turbine 164 (zum Beispiel über eine Welle) angetrieben werden. Bei einem Auflader kann der Verdichter 162 zumindest teilweise durch den Motor und/oder eine elektrische Maschine angetrieben werden und enthält möglicherweise keine Turbine. Somit kann das Ausmaß der Verdichtung, mit der ein oder mehrere Zylinder des Motors über einen Turbolader oder Auflader beaufschlagt werden, durch die Steuerung 12 variiert werden.
  • Der Abgassensor 126 ist in der Darstellung stromaufwärts der Turbine 164 mit der Auslassleitung 48 gekoppelt. Der Sensor 126 kann ein zur Bereitstellung einer Anzeige für das Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas geeigneter Sensor sein, wie zum Beispiel ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universal or wide-range exhaust gas oxygen), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder ein EGO-, ein HEGO- (heated EGO), ein NOx-, ein HC- oder ein CO-Sensor.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtungen 71 und 72 sind in der Darstellung entlang dem Auslasskanal 48 stromabwärts des Abgassensors 126 angeordnet. Die Vorrichtungen 71 und 72 können ein SCR-System (SCR – selective catalytic reduction – selektive katalytische Reduktion), ein Dreiwegekatalysator (TWC – Three Way Catalyst), verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 71 ein TWC sein, und die Vorrichtung 72 kann ein Partikelfilter (PF) sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der PF 72 stromabwärts des TWC 71 positioniert sein (wie in 1 gezeigt), während der PF 72 bei anderen Ausführungsformen stromaufwärts des TWC 72 vorgesehen sein kann (nicht in 1 gezeigt). Weiterhin können die Abgasreinigungsvorrichtungen 71 und 72 bei anderen Ausführungsformen während des Betriebs des Motors 10 durch Betätigen mindestens eines Zylinders des Motors in einem bestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnis regelmäßig neu eingestellt werden.
  • In der in 1 gezeigten Darstellung ist die Steuerung 12 ein Mikrocomputer, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangs-Ports (I/O) 104, ein in diesem bestimmten Beispiel als Nurlesespeicherchip (ROM) 106 gezeigtes elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 108, einen Erhaltungsspeicher (KAM) 110 und einen Datenbus enthält. Die Steuerung 12 kann neben den zuvor besprochenen Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren erhalten, darunter Messung der eingeleiteten Luftmasse (MAF) von dem Luftmassensensor 120; die Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem mit der Kühlhülse 114 gekoppelten Temperatursensor 112; ein Profilzündungsaufnahmesignal (PIP) von dem mit der Kurbelwelle 40 gekoppelten Hall-Sensor 118 (oder Sensor anderer Art); die Drosselklappenstellung (TP) von einem Drosselklappenstellungssensor; und ein Absolutkrümmerdrucksignal, MAP, von dem Sensor 122. Aus dem PIP-Signal kann die Steuerung 12 ein Motordrehzahlsignal RPM (Umdrehungen pro Minute) erzeugen. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Anzeige über Vakuum oder Druck in dem Einlasskrümmer bereitzustellen. Es ist zu erwähnen, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie beispielsweise ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Bei stöchiometrischem Betrieb kann der MAP-Sensor eine Anzeige eines Motordrehmoments anzeigen. Weiterhin kann dieser Sensor zusammen mit der erkannten Motordrehzahl eine Schätzung von in den Zylinder angesaugter Ladung (einschließlich Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der auch als Motordrehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen erzeugen.
  • Das Nurlesespeicher-Speichermedium 106 kann mit rechnerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor 102 zur Durchführung der unten beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die erwartet, aber nicht speziell angeführt werden, ausführbar sind.
  • Wie oben beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors, und jeder Zylinder kann ebenso seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzventil, Zündkerze usw. enthalten. 1 zeigt einen EGR-Kühler, der in einem turboaufgeladenen Motor mit GTDO-LP- und -HP-EGR-Systemen mit einem Wasserbehälter gekoppelt ist, der EGR-Kühler kann jedoch in verschiedenen Konfigurationen verwendet werden (zum Beispiel Saugmotor).
  • Wie zuvor beschrieben, stellt der Wasserbehälter 161 Wasser für die Direkteinspritzdüse 157 am EGR-Kühler 158 bereit. Dieses Verfahren kann verwendet werden, um Motorverdünnungsanforderungen zu erfüllen oder Partikel im EGR-Kühler zu verringern. Funktionen des Systems werden durch die Steuerung 12 bestimmt und werden in 2 weiter erläutert.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Einspritzen von Wasser in einen EGR-Kühler während eines EGR-Kühler-Reinigungzyklus darstellt. Unter ausgewählten Bedingungen kann das Verfahren Direkteinspritzung von Fluid aus einem Behälter in einen EGR-Kühler umfassen, wobei die ausgewählten Bedingungen umfassen, dass eine Partikellast am EGR-Kühler größer als eine Schwellenpartikellast ist. Wie oben beschrieben, kann die Direkteinspritzung EGR-Kühler mit Wasser erfolgen. Es kann eine Heizung (zum Beispiel die Heizung 163) mit einem Wasserbehälter (zum Beispiel dem Wasserbehälter 161) gekoppelt sein, um die Bildung von Eis zu verhindern. In einigen Beispielen kann die Direkteinspritzung auch mit einem Fluidgemisch (zum Beispiel Wasser und Methanol/Ethanol/Glykol) durchgeführt werden. Auf die Heizung kann verzichtet werden, wenn das Fluidgemisch aufgrund des niedrigeren Gefrierpunkts des Gemisches im Vergleich zu dem Gefrierpunkt von Wasser verwendet wird. Wenn der Behälter ein Fluidgemisch umfasst, dann kann die Steuerung weiterhin Kraftstoffeinspritzungsparameter einstellen, um dem Alkohol in der Einspritzung Rechnung zu tragen und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von oder nahe Stöchiometrie aufrechtzuerhalten.
  • Das Verfahren 200 wird hierin unter Bezugnahme auf in 1 gezeigte Komponenten und Systeme beschrieben, insbesondere hinsichtlich der Heizung 163, des Wasserbehälters 161, der Leitung 159, der Direkteinspritzdüse 157 und des LP-EGR-Kühlers 158. Das Verfahren 200 kann durch eine Motorsteuerung (z. B. der Steuerung 12) gemäß darin gespeicherten computerlesbaren Medien ausgeführt werden. Es versteht sich, dass das Verfahren 200 auf andere Systeme mit einer anderen Konfiguration angewandt werden kann, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • Das Verfahren 200 kann bei 202 beginnen, wobei Motorbetriebsbedingungen geschätzt und/oder gemessen werden. Die Motorbetriebsbedingungen können Motordrehzahl, Motorlast, Motortemperatur, Abgasdruck, Abgastemperatur, Verdichterdrehzahl und angesteuertes Luft-Kraftstoff-Verhältnis umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Bei 204 umfasst das Verfahren 200 Bestimmen einer EGR-Kühler-Reinigungsanforderung. Die EGR-Kühler-Reinigungsanforderung kann durch eine Messung oder ein Modell bestimmt werden. Als Beispiel kann die Messung das Bestimmen, dass eine Partikellast im EGR-Kühler größer als eine Schwellenpartikellast ist, umfassen. Die Partikellast kann durch Messen einer Änderung des EGR-Drucks stromaufwärts und stromabwärts des EGR-Kühlers bestimmt werden. Eine Partikellast über der Schwellenpartikellast kann eine Strömungsblockade erzeugen, die eine Zunahme der Druckänderung über den EGR-Kühler verursacht. Wenn eine Druckänderung über den EGR-Kühler größer als ein Schwellen-EGR-Kühlerdruck ist, dann kann der EGR-Kühler deshalb verschmutzt sein. Als anderes Beispiel kann Partikellast durch Messen einer Temperatur der EGR stromabwärts und stromaufwärts des EGR-Kühlers bestimmt werden. Partikellast über der Schwellenpartikellast im EGR-Kühler kann Wärmeübertragungseigenschaften zwischen der EGR und dem EGR-Kühler reduzieren. Die Partikel können ein Ausmaß von Oberflächenkontakt zwischen dem EGR-Kühler und der EGR reduzieren. Infolgedessen kann die Temperatur der EGR stromabwärts des EGR-Kühlers höher sein als eine gekühlte EGR-Schwellentemperatur.
  • Das Modell zur Bestimmung der EGR-Reinigungsanforderung kann eine geplante regelmäßige Wartung umfassen, wie zum Beispiel nach einer vorbestimmten Anzahl von gefahrenen Meilen (zum Beispiel 5000) oder Betriebsstunden (zum Beispiel 100). Wenn eine Steuerung (zum Beispiel die Steuerung 12) eine EGR-Kühlerreinigungsanforderung bestimmt, dann geht das Verfahren zu 208 über. Das Verfahren geht zu 206 über, wenn keine EGR-Kühlerreinigungsanforderung detektiert wird. Bei 206 hält die Steuerung die Ist-Motorbetriebsparameter aufrecht, und es erfolgt keine Direkteinspritzung. Das Verfahren kann dann beendet werden.
  • Bei 208 umfasst das Verfahren das Bestimmen, ob die Direkteinspritzungsbedingungen erfüllt sind. Die Direkteinspritzungsbedingungen können Einstellen einer direkteingespritzten Wassermenge basierend darauf, dass eine EGR-Kühlertemperatur über einer Schwellen-EGR-Kühlertemperatur liegt, eine Verdichterdrehzahl unter einer Schwellendrehzahl liegt, und wenn ein Behälter (zum Beispiel der Behälter 161) ein für Direkteinspritzung zur Verfügung stehendes Fluid hat, umfassen. Wenn die EGR-Kühlertemperatur unter einer Schwellen-EGR-Kühlertemperatur liegt, dann kann das Fluid bei der Direkteinspritzung möglicherweise nicht verdampfen. Eine unvollständige Verdampfung führt zu einer schlechten Vermischung zusammen mit Wasserablagerungen im EGR-Kühler. Wenn die Verdichterdrehzahl über der Schwellenverdichterdrehzahl liegt, dann können losgelöste Partikel von der Direkteinspritzung im EGR-Kühler zu dem Turbolader mitgeführt werden und die Verdichterschaufeln beschädigen. Die Verfügbarkeit von Fluid kann mit einem geeigneten Fluidfüllstandsmesser gemessen werden. Eine Flüssigfluidphase kann dadurch bestimmt werden, dass eine gemessene Motortemperatur größer als eine Schwellenmotortemperatur (zum Beispiel 5° C) ist. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Verfügbarkeit von Wasser aus einem mit einer Heizung gekoppelten Wasserbehälter dadurch bestimmt werden, dass die gemessene Heizungstemperatur über einer Schwellenheizungstemperatur (zum Beispiel 3° C) ist. Das Verfahren geht zu 210 über, wenn Wassereinspritzungsbedingungen erfüllt sind. Das Verfahren geht jedoch zu 206, wenn Wassereinspritzungsbedingungen nicht erfüllt sind und die Steuerung Ist-Motorbetriebsparameter aufrechterhält, wie oben beschrieben.
  • Bei 210 schätzt die Steuerung eine maximale Einspritzrate. Faktoren, die die maximale Einspritzrate beeinflussen können, umfassen Kondensatpegel in einem oder mehreren Segmenten eines Ansaugsystems und/oder einen Verbrennungsmotorstabilitätsschwellenwert, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Einspritzrate kann durch Masse pro Zeit (zum Beispiel 5 kg/h) definiert werden). Das Ansaugsystem kann einen Verdichter, einen Ladeluftkühler und einen Einlasskrümmer sowie die den Verdichter, den Ladeluftkühler und den Einlasskrümmer fluidisch koppelnde Einlassleitung umfassen. Kondensatpegel im Ansaugsystem können durch Messen eines Taupunkts an einer geeigneten Stelle im Ansaugsystem berechnet werden. Als Beispiel können die Kondensatpegel in der Einlassleitung vor dem Verdichter, in der Einlassleitung hinter dem Ladeluftkühler und im Einlasskrümmer in einem Niederdruck-EGR-System (LP-EGR-System) die maximale Wassereinspritzrate beeinflussen. In einem anderen Beispiel können die Kondensatpegel im Einlasskrümmer bei einem Hochdruck-EGR-System (HP-EGR-System) oder Saug-EGR-System (NA-EGR-System, NA – naturally aspirated/selbstansaugend) die maximale Wassereinspritzrate beeinflussen.
  • Der Verbrennungsmotorstabilitätsschwellenwert kann eine maximale Motorverdünnungstoleranz, über der Verbrennungsstabilitätsprobleme (zum Beispiel Klopfen, Fehlzündung usw.) auftreten können, umfassen. Eine für den Motor bereitgestellte Gesamtverdünnung kann so gesteuert werden, dass sie geringer ist als der Motorverdünnungstoleranzhöchstwert, um Verbrennungsstabilitätsprobleme zu vermeiden. Die Gesamtverdünnung ist gleich einer Summe der EGR-Durchflussrate und der eingespritzten Fluidmenge. Die eingespritzte Fluidmenge wird gemäß der EGR-Durchflussrate und dem Motorverbrennungsstabilitätsschwellenwert so eingestellt, dass eine Gesamtverdünnung geringer als der Motorverdünnungstoleranzhöchstwert sein kann.
  • Bei 212 umfasst das Verfahren Einstellen der EGR-Durchflussrate als Reaktion auf die Direkteinspritzrate. Die EGR-Durchflussrate kann mit zunehmender Direkteinspritzrate abnehmen. Weiterhin kann das Einstellen Reduzieren der EGR-Durchflussrate auf eine Mindestdurchflussrate bei Erhöhung der Direkteinspritzrate auf eine maximale Rate umfassen. In einem Beispiel kann die Mindest-EGR-Durchflussrate eine vorbestimmte Mindestdurchflussrate sein, die Fluid vom EGR-Kühler in den Motor befördern kann.
  • Bei 214 umfasst das Verfahren die Direkteinspritzung von Wasser in einen Einlass des EGR-Kühlers. Wie oben beschrieben basiert die Direkteinspritzrate auf der EGR-Durchflussrate und den Kondensatpegel im Ansaugsystem. Bei 216 bestimmt die Steuerung, ob die Reinigung abgeschlossen ist. Der EGR-Kühler kann durch Einspritzen einer vorbestimmten Fluidmenge (zum Beispiel 100 ml) oder durch Einspritzen des Fluids für eine vorbestimmte Zeitdauer (zum Beispiel 30 Sekunden) als sauber eingeschätzt werden. Des Weiteren kann ein EGR-Kühler durch Messen des Abgasdrucks stromaufwärts und stromabwärts des EGR-Kühlers als sauber eingeschätzt werden. Wenn die Drücke im Wesentlichen gleich sind, dann kann der EGR-Kühler als sauber bestimmt werden. Wenn der EGR-Kühler nicht sauber ist, dann kehrt das Verfahren zu 210 zurück. Wenn der EGR-Kühler sauber ist, kann das Verfahren verlassen werden.
  • 2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur Reinigung eines EGR-Kühlers mit einer Fluideinspritzung. Die Fluideinspritzung kann auch zur Ergänzung des EGR-Stroms zu einem Motor unter Umständen eines reduzierten EGR-Stroms verwendet werden. 3 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 300 für eine einen EGR-Strom ergänzende Fluideinspritzung darstellt.
  • Das Verfahren 300 wird hierin unter Bezugnahme auf Komponenten und Systeme beschrieben, die in 1 dargestellt werden, insbesondere den Wasserbehälter 161, die Leitung 159, die Direkteinspritzdüse 157 und den LP-EGR-Kühler 158. Das Verfahren 200 kann durch eine Motorsteuerung (z. B. die Steuerung 12) gemäß darin gespeicherten computerlesbaren Medien ausgeführt werden. Es versteht sich, dass das Verfahren 200 auf andere Systeme mit einer anderen Konfiguration angewandt werden kann, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • Das Verfahren 300 kann bei 302 mit Schätzen von Ist-Motorbetriebsbedingungen beginnen. Die Motorbetriebsbedingungen können Motordrehzahl, Motorlast, Motortemperatur und angesteuertes Luft-Kraftstoff-Verhältnis umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Bei 304 umfasst das Verfahren das Bestimmen einer Soll-Verdünnungsanforderung basierend auf Ist-Motorbetriebsparameter (zum Beispiel Motordrehzahl und -last). Die Motorverdünnungsanforderung kann basierend auf verschiedensten Faktoren bestimmt werden, einschließlich NOx-Bildung, Motortemperatur und Luft-Kraftstoff-Verhältnis, aber nicht drauf beschränkt. Die Motorverdünnungsanforderung kann auch durch eine optimale Kraftstoffökonomie für den Motor bestimmt werden.
  • Bei 306 kann das Verfahren Bestimmen einer maximal zulässigen EGR-Rate zum Erfüllen der Soll-Verdünnungsrate umfassen. Die maximal zulässige EGR-Rate kann auf thermischen Beschränkungen basieren. Die thermischen Beschränkungen können eine Kühlertemperatur und/oder eine EGR Kühler-Kühlmitteltemperatur und/oder eine EGR-Temperatur umfassen. Die maximal zulässige EGR-Rate kann reduziert werden, wenn die Kühlertemperatur größer als eine Schwellentemperatur ist, die EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur größer als eine Schwellenkühlmitteltemperatur ist und die EGR-Temperatur größer als eine Schwellen-EGR-Temperatur ist. Als Beispiel können in einem LP-EGR-System EGR-Temperaturen über der Schwellen-EGR-Temperatur zu Ölverkokung an den Verdichterschaufeln oder Beschädigung der Kunststoffluftansaugrohre im Turboladerverdichterauslass führen. Als anderes Beispiel kann eine EGR-Kühlmitteltemperatur, die größer ist als die Schwellen-EGR-Kühlmitteltemperatur zu einer Beschädigung des EGR-Kühlers führen. Als alternatives Beispiel kann eine übermäßige Wärmeübertragung vom EGR-Gas auf das EGR-Kühler-Kühlmittel bewirken, dass die Kühlertemperatur größer ist als eine Schwellenkühlertemperatur, wobei ein Fahrzeug aufgrund von hohen Kühlertemperaturen überhitzen kann. Selbst wenn der Motor somit in der Lage ist, eine höhere EGR-Rate zu empfangen, ist die EGR-Rate aufgrund von thermischen Beschränkungen im EGR-System möglicherweise auf eine maximal zulässige EGR-Rate beschränkt, um eine Beschädigung von Motorkomponenten zu vermeiden.
  • Bei 308 umfasst das Verfahren Einstellen eines EGR-Ventils zur Bereitstellung einer oben durch die thermischen Beschränkungen bestimmten Verdünnungsanforderung. Mit anderen Worten, das EGR-Ventil wird dahingehend eingestellt, die durch thermische Beschränkungen bestimmte maximal zulässige EGR-Rate zum Erfüllen einer Verdünnungsanforderung bereitzustellen. Das Verfahren geht zu 310 über, wobei das Verfahren das Bestimmen, ob die maximal zulässige EGR-Durchflussrate die Verdünnungsanforderung erfüllt, umfasst. Wenn die maximal zulässige Durchflussrate die Verdünnungsanforderung aufgrund von thermischen Beschränkungen nicht erfüllen kann (zum Beispiel der EGR-Strom begrenzt ist), dann geht das Verfahren zu Schritt 314 über, der unten erläutert werden wird. Wenn die maximal zulässige EGR-Rate die Motorverdünnungsanforderungen erfüllen kann, geht das Verfahren zu 312. Bei 312 kann das Verfahren Aufrechterhalten von Ist-Motorbetriebsparametern und Nichtdurchführen der Wassereinspritzung zum Erfüllen einer Verdünnungsanforderung umfassen. Das Verfahren kann verlassen werden.
  • Bei 314 umfasst das Verfahren das Bestimmen, ob die Fluideinspritzungszugangsbedingungen erfüllt sind. Die Fluideinspritzungsbedingungen können umfassen, dass die EGR-Temperatur über einer Schwellentemperatur liegt, Fluid in dem mit der Direkteinspritzdüse gekoppelten Behälter zur Verfügung steht (der Fluidpegel zum Beispiel einen Schwellenpegel übersteigt und sich in einer flüssigen Phase befindet) und sich eine Verdichterdrehzahl unter einer Schwellendrehzahl befindet, wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Bei der Durchführung von Direkteinspritzung zur Ergänzung von EGR-Strom zum Erfüllen einer Verdünnungsanforderung kann die Schwellenverdichterdrehzahl jedoch weggelassen werden, wenn eine Partikellast im EGR-Kühler unter einer Schwellenpartikellast liegt. Die Bestimmung der Partikellast im EGR-Kühler wird oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Wenn die Fluideinspritzungsbedingungen erfüllt sind, dann geht das Verfahren zu 316 über. Wenn die Fluideinspritzungsbedingungen aus irgendeinem der oben angeführten Gründe jedoch nicht erfüllt sind, dann springt das Verfahren zu 312 zurück, um Ist-Motorbetriebsparameter aufrechtzuerhalten, wie oben beschrieben. Das Verfahren kann verlassen werden.
  • Bei 316 kann das Verfahren Schätzen einer Fluideinspritzmenge zum Erfüllen der Verdünnungsanforderung umfassen. Die Fluideinspritzmenge kann durch Vergleichen der Verdünnungsanforderung mit der maximal zulässigen EGR-Rate berechnet werden. Diese Konfiguration wird in 4 ausführlicher besprochen. Das Verfahren kann verlassen werden.
  • 3 ist ein detailliertes Flussdiagramm, das Bedingungen für die Wassereinspritzung zum Ergänzen des maximal zulässigen EGR-Stroms beschreibt. 4 beschreibt weiterhin die Wassereinspritzung und stellt die Berechnung einer einzuspritzenden Wassermasse basierend auf thermischen Beschränkungen und Kondensatpegel in einem Ansaugsystem dar.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren 400 darstellt. Das Verfahren 400 ist ein beispielhaftes Verfahren zur Bestimmung einer einzuspritzenden Wassermenge basierend auf der EGR-Durchflussrate und Kondensatpegel. Anschließend kann das Verfahren 400 zu Verfahren 300 übergehen
  • Das Verfahren 400 wird hierin unter Bezugnahme auf Komponenten und Systeme beschrieben, die in 1 dargestellt werden, insbesondere den Wasserbehälter 161, die Leitung 159, die Direkteinspritzdüse 157 und den LP-EGR-Kühler 158. Das Verfahren 400 kann durch eine Motorsteuerung (z. B. die Steuerung 12) gemäß darin gespeicherten computerlesbaren Medien ausgeführt werden. Es versteht sich, dass das Verfahren 400 auf andere Systeme mit einer anderen Konfiguration angewandt werden kann, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • Das Verfahren 600 kann bei Schritt 402 beginnen, der das Bestimmen einer Wassereinspritzmenge basierend auf einer oder mehreren thermischen Bedingungen umfasst. Die thermischen Bedingungen umfassen eine EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur am EGR-Kühlereinlass 404 und eine EGR- und Luftgemischtemperatur (TMIX) 406. Eine EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur über einer Schwellenkühlmitteltemperatur kann eine Überhitzung eines Kühlers verursachen. Der überhitzte Kühler kann für den Motor nicht die gewünschte Kühlung bereitstellen, und infolgedessen können Motorkomponenten beschädigt werden. Ein EGR-Kühler-Kühlmittel über einer Schwellenkühlmitteltemperatur kann kochen, und infolgedessen kann der EGR-Kühler beschädigt werden.
  • Bei Strömung von EGR zum Motoreinlass wird sie stromaufwärts eines Verdichters mit Atmosphärenluft vermischt. Wenn dieses gasförmige Gemisch den Verdichter durchströmt, werden ihr Druck und ihre Temperatur erhöht. Wenn die Temperatur stromaufwärts des Verdichters, wo sich Atmosphärenluft und EGR vermischen (TMIX) größer als ein Schwellenwert ist, dann kann die Temperatur stromabwärts des Verdichters zu hoch sein und Motorteile beschädigen. Infolgedessen wird (TMIX) basierend auf einer EGR-Temperatur und einer Lufteinlasstemperatur geschätzt und bei der Bestimmung der Wassereinspritzmenge mit einbezogen.
  • Wie in Verfahren 300 bestimmt, ist die maximal zulässige EGR-Rate aufgrund von thermischen Beschränkungen nicht in der Lage, die Ist-Motorverdünnungsanforderung zu erfüllen, und eine Wassereinspritzung kann dieses Verdünnungsdefizit ausgleichen. Das Verdünnungsdefizit kann durch Finden der Differenz zwischen der Motorverdünnungsanforderung (zum Beispiel eine Soll-EGR-Rate) und der maximal zulässigen EGR-Rate berechnet werden. Das Verdünnungsdefizit ist gleich der Summe einer Masse von zusätzlichem EGR (MAEGR) und der Masse von eingespritztem Wasser (Mf). (Mf) ist gleich 1,7 MAEGR, da Wasser ein wirksameres Verdünnungsmittel als EGR ist (zum Beispiel verdünnt 1 Gramm Wasser ein Motorverbrennungsgemisch sowie 1,7 Gramm EGR) Deshalb können sowohl Mf als auch MAEGR berechnet und in Gleichung 1 verwendet werden. Wenn das eingespritzte Fluid beispielsweise nicht Wasser ist und ein Gemisch verwendet wird, würde sich der Koeffizient 1,7 basierend auf dem Fluidgemisch auf einen vorbestimmten Wert ändern. Die Änderung der Temperatur von EGR kann durch die folgende Gleichung bestimmt werden, die für beide oben angeführte thermische Beschränkungen gilt:
    Figure DE102015119204A1_0002
    Gleichung 1
  • Mf stellt die einzuspritzende Fluidmasse dar, MAEGR stellt die Masse zusätzlicher EGR dar, CEGR stellt die spezifische Wärme von EGR dar, ∆TEGR stellt die Änderung der EGR-Temperatur über den EGR-Kühler dar und ∆HVAP stellt die spezifische Verdampfungswärme des eingespritzten Fluids dar. Die Masse der zusätzlichen EGR bezeichnet die Zunahme der EGR-Rate aufgrund der Wassereinspritzung. Die Wassereinspritzung überträgt Wärme auf (kühlt) das EGR-Kühler-Kühlmittel sowie die EGR-Gastemperatur. Infolgedessen werden die thermischen Beschränkungen reduziert, und die maximal zulässige EGR-Rate wird erhöht. Das Verfahren kann Berechnen einer Temperaturänderung der EGR für jede der oben beschriebenen thermischen Beschränkungen umfassen. Wenn zum Beispiel eine Motorverdünnungsanforderung zu einer angeforderten EGR-Rate von 100 kg/h führt, aber die maximal zulässige EGR-Rate aufgrund von thermischen Beschränkungen nur 75 kg/h bereitstellen kann, dann kann eine Wassereinspritzung erfolgen, um die zusätzlichen 25 kg/h Verdünnungsanforderung zu erfüllen. Da jedoch Wasser in den EGR-Kühler eingespritzt wird, kühlt das Wasser den EGR-Kühler und/oder die EGR, wodurch eine Erhöhung der maximal zulässigen EGR-Rate gestattet wird. Darüber hinaus ist Wasser ein wirksameres Verdünnungsmittel als EGR, wodurch die Wassermasse proportional geringer sein wird. Deshalb wird die Wassereinspritzmenge unter Verwendung der obigen Gleichungen berechnet, und die eingespritzte Wassermenge wird für die verbleibenden 25 kg/h berechnet. Zum Beispiel kann die berechnete eingespritzte Wassermenge gleich 4 kg/h der Gesamtverdünnungsanforderung sein, wodurch ermöglicht wird, dass der zusätzliche EGR-Strom die verbleibenden 18 kg/h angeforderter Verdünnung abdeckt. In diesem Beispiel sind die eingespritzte Wasserrate und die zusätzliche EGR-Stromrate weniger als 25, da Wasser ein wirksameres Verdünnungsmittel ist (e.g., 18 + 1,7(4) ~ 25).
  • Bei 408 umfasst das Verfahren Schätzen eines vorhergesagten Kondensationsniveaus in einem Ansaugsystem basierend auf einer Taupunktberechnung an einer oder mehreren geeigneten Stellen in dem Ansaugsystem. In einem Niederdruck-EGR-System können die eine oder die mehreren Stellen die Einlassleitung stromaufwärts des Verdichters (zum Beispiel vor dem Verdichter), die Einlassleitung stromabwärts des Ladeluftkühlers (zum Beispiel hinter dem Ladeluftkühler) und den Einlasskrümmer umfassen. In einem Hochdruck-AGR-System oder Saug-EGR-System kann die Stelle den Einlasskrümmer umfassen. Wenn sich das vorhergesagte Kondensationsniveau über einem Schwellenwert befindet, kann die eingespritzte Wassermenge reduziert werden, um eine weitere Kondensation zu verhindern.
  • Bei 410 umfasst das Verfahren das Einspritzen der höchsten bestimmten Wassermenge. Die Steuerung kann alle thermischen Beschränkungen analysieren, die die maximal zulässige EGR-Durchflussrate beeinflussen, und die höchste Wassermenge basierend auf der Berechnung der thermischen Beschränkung mit der größten Auswirkung auf den EGR-Strom bestimmen. Die höchste bestimmte Wassermenge für die Einspritzung wird basierend auf der Kondensationsniveauschätzung eingestellt.
  • Bei 412 umfasst das Verfahren Einstellen der EGR-Durchflussrate auf eine durch die Wassereinspritzmenge bestimmte erhöhte Rate. Das Verfahren kann verlassen werden.
  • 2–4 stellen verschiedene Szenarien für die Wassereinspritzung dar. Die Wassereinspritzung hängt in beiden Szenarien jedoch von verschiedensten Bedingungen ab. Diese Bedingungen und ihre Folgen werden in den 5–6 weiter dargestellt.
  • 5 stellt das Diagramm 500 verschiedener Motorbedingungen dar, die die EGR-Kühler-Direkteinspritzrate und EGR-Rate beeinflussen. Es sollte auf der Hand liegen, dass die in 5 dargestellten Beispiele nur der Veranschaulichung dienen und auch andere Ergebnisse möglich sind. Zum Beispiel können zusätzliche oder alternative Motorparameter die in den EGR-Kühler eingespritzte Wassermenge beeinflussen. Weiterhin kann die in den dargestellten Beispielen eingespritzte Wassermenge in anderen Beispielen verschieden sein.
  • Die Kurven in 5 stellen verschiedene Motorbetriebsparameter und sich ergebende Motorsteuerungen für die Reinigung eines EGR-Kühlers dar. Die X-Achse stellt Zeit dar, und die Y-Achse stellt die jeweils dargelegte Motorbedingung dar. In Diagramm 500 stellt Kurve 502 eine Wassereinspritzrate dar, Kurve 504 stellt eine EGR-Kühlerreinigungsanforderung dar, Kurve 506 stellt eine EGR-Durchflussrate dar, Kurve 508 stellt eine Verdichterdrehzahl dar, wobei Linie 510 einen vorbestimmten Schwellenwert für die Verdichterdrehzahl darstellt, und Kurve 512 stellt eine EGR-Kühlertemperatur dar.
  • Das Diagramm 500 wird hierin unter Bezugnahme auf Komponenten und Systeme beschrieben, die in 1 dargestellt werden, insbesondere den Wasserbehälter 161, die Leitung 159, die Direkteinspritzdüse 157 und den LP-EGR-Kühler 158. Das Diagramm 500 kann durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12) gemäß darin gespeicherten computerlesbaren Medien ausgeführt werden.
  • Vor T1 wird die Wassereinspritzung 502 deaktiviert, da weder eine EGR-Reinigungsanforderung detektiert wird (wie durch Kurve 504 dargestellt wird) noch thermische Beschränkungen vorliegen, die die EGR-Durchflussrate reduzieren. Die EGR-Durchflussrate 506 ist hoch, um eine Motorverdünnungsanforderung zu erfüllen, und erhöht infolgedessen die EGR-Kühlertemperatur 512. Bei T1 bestimmt die Steuerung eine Reinigungsanforderung für den EGR-Kühler. Infolgedessen beginnt der EGR-Strom auf eine minimal zulässige EGR-Durchflussrate, die in der Lage ist, das verdampfte Fluid zu dem Motor zu befördern, abzunehmen. Die Verdichterdrehzahl beginnt als Reaktion auf eine Verringerung der Motorlast abzunehmen (wie durch Kurve 508 dargestellt). Die EGR-Kühlertemperatur bleibt aufgrund des hohen EGR-Stroms und der fehlenden Direkteinspritzung von Wasser hoch. Die Wassereinspritzung wird vorher aufgrund dessen, dass die Verdichterdrehzahl über einem Schwellenwert liegt, außer Kraft gesetzt.
  • Nach T1 und vor T2 fällt die Verdichterdrehzahl unter einen Schwellenwert, und die Fluideinspritzung beginnt bei Ti, wobei sie auf eine maximale Fluideinspritzrate zunimmt, während die EGR-Durchflussrate gleichzeitig auf eine minimal zulässige EGR-Durchflussrate abnimmt. Die minimal zulässige EGR-Durchflussrate basiert auf einem untersten EGR-Durchflussratenschwellenwert, wobei die EGR immer noch Fluid vom EGR-Kühler zum Motor befördern kann. Die EGR-Kühlertemperatur bleibt hoch. Bei T2 hat die Fluideinspritzrate die maximale Rate erreicht, und die EGR-Durchflussrate hat den minimal zulässigen Wert erreicht. Die Verdichterdrehzahl ist gering. Die EGR-Kühlertemperatur beginnt aufgrund des direkt eingespritzten Fluids in den EGR-Kühler abzunehmen. Wie in diesem Beispiel zu sehen, ist die Motorlast während der Reinigung des EGR-Kühlers gering. Für den Fachmann ist es jedoch ersichtlich, dass die Reinigung des EGR-Kühlers in anderen Fällen beginnen kann, solange die oben in 2 angeführten Direkteinspritzungsbedingungen erfüllt werden.
  • Nach T2 und vor T3 geht die Fluideinspritzung als Reaktion auf die durch die Steuerung bestimmte EGR-Kühlerreinigungsanforderung mit einer maximalen Rate weiter. Als Beispiel kann ein Reinigungsbetrieb entweder nach einer vorbestimmten Zeitdauer oder einem vorbestimmten eingespritzten Fluidvolumen enden. Der EGR-Strom geht mit einer minimalen Durchflussrate weiter, die Verdichterdrehzahl bleibt gering und die EGR-Kühlertemperatur nimmt aufgrund der Fluideinspritzung weiter ab. Bei T3 bestimmt die Steuerung keine Reinigungsanforderung mehr, und die Wassereinspritzrate beginnt abzunehmen. Die EGR-Durchflussrate beginnt abzunehmen, um eine Motorverdünnungsanforderung zu erfüllen, und infolgedessen erhöht sich die EGR-Kühlertemperatur. Die Verdichterdrehzahl bleibt unter einem Schwellenwert.
  • Nach T3 und vor T4 wird die Fluideinspritzrate verringert, und die EGR-Durchflussrate wird erhöht. Insbesondere wird die Fluideinspritzrate proportional zu der Rate der EGR-Stromzunahme verringert, um eine Motorverdünnungsanforderung zu erfüllen. Als Beispiel kann die Direkteinspritzrate basierend auf der Zunahmerate des EGR-Stroms abnehmen. Darüber hinaus oder als Alternative kann die Direkteinspritzrate als Reaktion auf eine schnell zunehmende EGR-Durchflussrate schnell abnehmen. Die EGR-Kühlertemperatur nimmt weiter zu, und die Verdichterdrehzahl bleibt gering. Bei T4 hat die Fluideinspritzung angehalten, und die EGR-Durchflussrate befindet sich auf dem maximal zulässigen Wert, um Motorverdünnungsanforderungen zu erfüllen. Der EGR-Kühler erfordert keinen Reinigungsbetrieb, die Verdichterdrehzahl bleibt gering, und die EGR-Kühlertemperatur nimmt aufgrund des erhöhten EGR-Stroms durch den Wärmetauscher zu.
  • 6 stellt ein Diagramm 600 von Beispielen und Ergebnissen für eine Fluideinspritzung in einen EGR-Kühler zur Ergänzung von EGR-Strom zwecks Erfüllung einer Motorverdünnungsanforderung dar. Es sollte auf der Hand liegen, dass die in 6 dargestellten Beispiele nur der Veranschaulichung dienen und auch andere Konfigurationen möglich sind. Zum Beispiel können zusätzliche oder alternative Motorparameter die in den EGR-Kühler eingespritzte Wassermenge beeinflussen. Weiterhin kann die in den dargestellten Beispielen eingespritzte Wassermenge in anderen Beispielen verschieden sein.
  • Die Kurven in 6 stellen verschiedene Betriebsparameter und sich ergebende Motorsteuerungen zur Erfüllung einer Motorverdünnungsanforderung basierend auf einem maximal zulässigen EGR-Strom und Fluideinspritzung dar. Die X-Achse stellt Zeit dar, und die Y-Achse stellt die jeweils gemessene Motorbedingung dar. Kurve 602 stellt eine Motorlast dar, Kurve 604 stellt eine EGR-Durchflussrate dar, Kurve 606 stellt eine Soll-EGR-Durchflussrate dar, Kurve 610 stellt EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur dar, wobei Linie 612 eine Schwellenkühlmitteltemperatur darstellt. Eine EGR-Kühlertemperatur ist in 6 weggelassen worden. Es kann jedoch angenommen werden, dass die EGR-Kühlertemperatur im Wesentlichen gleich der Kühlmitteltemperatur ist. Weiterhin ist in dem Beispiel auch die Verdichterdrehzahl weggelassen worden. Infolgedessen kann angenommen werden, dass eine Partikellast im EGR-Kühler unter einem Partikellastschwellenwert liegt, wobei eine Wassereinspritzung Verdichterschaufeln bei einer Drehzahl über einer Schwellenverdichterdrehzahl nicht beschädigen könnte. Wenn sich Partikel jedoch über der Schwellenpartikellast befinden würden, dann kann die Verdichterdrehzahl für die Einspritzung von Fluid in Betracht gezogen werden.
  • Das Diagramm 600 wird hierin unter Bezugnahme auf Komponenten und Systeme beschrieben, die in 1 dargestellt werden, insbesondere den Wasserbehälter 161, die Leitung 159, die Direkteinspritzdüse 157 und den LP-EGR-Kühler 158. Das Diagramm 600 kann durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12) gemäß darin gespeicherten computerlesbaren Medien ausgeführt werden.
  • Vor T1 wird die Wassereinspritzung deaktiviert (durch Kurve 608 gezeigt). Die Wassereinspritzung kann aufgrund dessen, dass eine Motorverdünnung durch die Ist-EGR-Durchflussrate (durch Kurven 604 und 606 gezeigt) erfüllt wird, deaktiviert sein. Wie durch Kurven 602 und 606 gezeigt, folgt die Soll-EGR-Rate (zum Beispiel Verdünnungsanforderung) der Motorlast. Das heißt, mit zunehmender Motorlast nimmt auch die Soll-EGR-Rate zu. Die EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur befindet sich unter einer Schwellen-EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur (wie durch Kurven 610 und Linie 612 gezeigt). Die EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur folgt der EGR-Rate, wobei die EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur mit zunehmender EGR-Rate zunimmt. Bei T1 beginnt die Motorlast zuzunehmen. Infolgedessen nimmt die Soll-EGR-Rate zu. Die EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur bleibt unter dem Schwellenwert, und deshalb kann die EGR-Durchflussrate der Soll-EGR-Rate entsprechen.
  • Nach T1 und vor T2 nimmt die Motorlast zu, die Soll-EGR-Rate nimmt zu, die EGR-Durchflussrate nimmt zu und folgt der Soll-EGR-Rate, und die EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur nimmt zu, wobei sie unter der Schwellen-EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur bleibt.
  • Bei T2 nimmt die EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur auf eine Temperatur über der oberen Schwellen-EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur zu. Infolgedessen ist die EGR-Durchflussrate eine maximal zulässige EGR-Durchflussrate und kann der Soll-EGR-Durchflussrate nicht entsprechen. Die maximal zulässige EGR-Durchflussrate wird durch oben unter Bezugnahme auf 3 beschriebene thermische Beschränkungen (zum Beispiel dass eine EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur über einer Schwellen-EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur liegt) bestimmt. Die Wassereinspritzung wird eingeleitet, weil die EGR-Durchflussrate geringer als die Soll-EGR-Durchflussrate ist. Das Einstellen der direkt eingespritzten Wassermenge kann darauf basieren, dass die EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur über der Schwellen-EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur liegt.
  • Nach T2 und vor T3 ähnelt die Wassereinspritzrate der Motorlast. Mit anderen Worten, in einem Fall, in dem eine maximale EGR-Durchflussrate nicht in der Lage ist, eine Soll-EGR-Durchflussrate zu erfüllen, nimmt die Wassereinspritzrate mit zunehmender Motorlast zu. Die maximal zulässige EGR-Durchflussrate nimmt aufgrund dessen zu, dass die Wassereinspritzung die Auswirkungen der thermischen Beschränkung (zum Beispiel dass die EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur größer als die Schwellen-EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur ist) zunichte macht. Obgleich die maximal zulässige EGR-Durchflussrate der Soll-EGR-Rate immer noch nicht entsprechen kann, entspricht sie jedoch einem Großteil der Soll-EGR-Durchflussrate. Die Wassereinspritzung entspricht dem Rest dieser Differenz (zum Beispiel einem Verdünnungsdefizit), wie oben unter Bezugnahme auf die 3 und 4 besprochen. Die Kühlmitteltemperatur über und/oder auf dem Schwellenwert nimmt jedoch nicht mehr mit der zunehmenden maximal zulässigen EGR-Rate zu.
  • Bei T3 beginnt die Motorlast abzunehmen, und infolgedessen nimmt die Soll-EGR-Rate auf einer Rate ab, der die maximal zulässige EGR-Rate entsprechen kann. Deshalb wird die Wassereinspritzung aufgrund des Erfüllens einer Motorverdünnungsanforderung (zum Beispiel der Soll-EGR-Rate) deaktiviert. Die EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur nimmt auf eine Temperatur unter der Schwellen-EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur ab. Nach T3 und vor T4 nimmt die Motorlast weiter ab, weshalb auch die Soll-EGR-Rate abnimmt. Die EGR-Durchflussrate kann der Soll-EGR-Rate entsprechen. Die EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur bleibt unter dem Schwellenwert und folgt deshalb der EGR-Durchflussrate. Die Wassereinspritzung bleibt deaktiviert.
  • 7 umfasst ein Schaubild 700, das eine EGR-Durchflussratenkurve 702 und eine Wassereinspritzratenkurve 708 darstellt. Die EGR-Durchflussratenkurve 702 enthält eine Motorverdünnungsanforderung 704 und eine minimal zulässige EGR-Durchflussrate 706. Die Wassereinspritzrate 708 enthält eine maximale Wassereinspritzrate 710.
  • Vor T1 nimmt die EGR-Durchflussrate auf eine Rate unter der Motorverdünnungsanforderung ab. Dies kann auf thermische Beschränkungen zurückzuführen sein. Eine Steuerung (zum Beispiel die Steuerung 12) kann thermische Beschränkungen über einer optimalen Temperatur detektieren und einem EGR-Ventil melden, die EGR-Durchflussrate auf eine maximal zulässige Durchflussrate einzustellen, um eine Beschädigung des Motors zu verhindern. Infolgedessen kann die maximale EGR-Durchflussrate die Motorverdünnungsanforderung nicht erfüllen, und es wird eine Direkteinspritzung von Wasser eingeleitet, um den EGR-Strom zu ergänzen. Die Wassereinspritzrate wird durch die Differenz zwischen der Verdünnungsanforderung und der maximal zulässigen EGR-Durchflussrate (zum Beispiel einer Verdünnungsanforderung) bestimmt. Die Wassereinspritzrate nimmt mit zunehmender Verdünnungsanforderung zu.
  • Nach T1 bestimmt die Steuerung eine EGR-Kühlerreinigungsanforderung. Die Wassereinspritzrate beginnt auf eine maximale Wassereinspritzrate zuzunehmen, während die EGR-Durchflussrate auf eine minimal zulässige EGR-Durchflussrate abnimmt. Die minimal zulässige EGR-Durchflussrate basiert auf einem vorbestimmten Mindest-EGR-Strom, der Fluid zu einem Motor mitführen kann.
  • Nach dem Erfüllen der EGR Kühlerreinigungsanforderung kann die Wassereinspritzung abnehmen und/oder anhalten. Bei Kurve 708 nimmt die Wassereinspritzrate mit einer schnellen Rate ab, und die EGR kann gemäß einer Motorverdünnungsanforderung eingestellt werden.
  • Auf diese Weise stellt Direkteinspritzung in den EGR-Kühler einen Mechanismus zum Ergänzen von Motorverdünnung unter Bedingungen, unter denen EGR-Strom beispielsweise aufgrund von hohen Temperaturen im EGR-System begrenzt sein kann, bereit. Durch Direkteinspritzung in den EGR-Kühler können EGR-Kühler- und/oder EGR-Temperaturen verringert werden, wodurch erhöhte EGR-Raten als Reaktion darauf, dass die Wassereinspritzung die Motorverdünnungsanforderung erfüllt, gestattet werden. Weiterhin können durch Direkteinspritzung in den EGR-Kühler den EGR-Kühler verschmutzende Partikel entfernt werden, wodurch das Erfordernis der Durchführung einer Regeneration des EGR-Kühlers beseitigt oder reduziert wird. Da Regeneration des EGR-Kühlers in der Regel zusätzliche Kraftstoffeinspritzung umfasst, um EGR-Temperaturen zu erhöhen, kann das Beseitigen von Teilchen über Direkteinspritzung die Kraftstoffökonomie erhöhen.
  • Die technische Wirkung der Durchführung von Wassereinspritzung am EGR-Kühler ist sowohl die Reduzierung einer Partikellast im EGR-Kühler auf eine Höhe unter einer Schwellenpartikellast als auch die Ergänzung des EGR-Stroms zum Erfüllen einer Motorverdünnungsanforderung. Dies gewährleistet eine erhöhte Kraftstoffökonomie und weniger Emissionserzeugung für den Motor.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren für einen Motor unter ausgewählten Bedingungen Direkteinspritzung von Fluid aus einem Behälter in einen EGR-Kühler. Die ausgewählten Bedingungen umfassen Direkteinspritzung eines Fluids als Reaktion darauf, dass eine Partikellast am EGR-Kühler größer ist als eine Schwellenpartikellast. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann das Verfahren weiterhin Einstellen einer EGR-Durchflussrate als Reaktion auf eine Direkteinspritzfluidrate umfassen. Das Einstellen kann die Abnahme der EGR-Durchflussrate mit zunehmender Direkteinspritzfluidrate mit umfassen, weiterhin Einstellen der EGR-Durchflussrate auf eine Mindestdurchflussrate und Einstellen einer Direkteinspritzdurchflussrate auf eine maximale Durchflussrate als Reaktion darauf, dass die Partikellast höher als eine Schwellenpartikellast ist, umfassen.
  • Die Direkteinspritzung von Fluid in den EGR-Kühler basiert auf einer Verdichterdrehzahl und/oder einer EGR-Kühlertemperatur. Weiterhin umfassen die ausgewählten Bedingungen zusätzlich oder als Alternative dazu, dass eine maximal zulässige EGR-Durchflussrate geringer ist als eine Soll-EGR-Durchflussrate zur Einleitung einer Direkteinspritzung. Die Direkteinspritzung kann Direkteinspritzung von Fluid in den EGR-Kühler basierend auf einer Verdichterdrehzahl, und/oder dass eine Partikellast im EGR-Kühler unter einer Schwellenpartikellast liegt, umfassen. Die maximal zulässige EGR-Durchflussrate basiert darauf, dass eine Kühlertemperatur größer als eine Schwellenkühlertemperatur ist, eine EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur größer als eine Schwellenkühlmitteltemperatur ist und die EGR-Temperatur größer als eine Schwellen-EGR-Temperatur ist. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann das Verfahren weiterhin umfassen, dass eine Direkteinspritzfluidrate mit zunehmender maximal zulässiger EGR-Durchflussrate zunimmt.
  • Ein anderes Verfahren für einen Motor umfasst während eines EGR-Kühlerreinigungsmodus Einstellen einer EGR-Durchflussrate auf eine minimal zulässige Durchflussrate und Direkteinspritzung von Wasser in einen EGR-Kühler. Die Direkteinspritzung umfasst weiterhin, wenn eine maximal zulässige EGR-Durchflussrate geringer als eine Verdünnungsanforderung ist, das Leiten von EGR mit der maximal zulässigen EGR-Durchflussrate und Direkteinspritzung des Wassers in den EGR-Kühler zum Erfüllen der Verdünnungsanforderung.
  • Die maximal zulässige EGR-Durchflussrate basiert darauf, dass eine Kühlertemperatur größer als eine Schwellenkühlertemperatur ist, eine EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur größer als eine Schwellenkühlmitteltemperatur ist und die EGR-Temperatur größer als eine Schwellen-EGR-Temperatur ist. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann das Verfahren Leiten von EGR mit der maximal zulässigen EGR-Durchflussrate umfassen, und Direkteinspritzung des Wassers in den EGR-Kühler zum Erfüllen der Verdünnungsanforderung umfasst weiterhin Berechnen einer Fluidmasse und Bestimmen einer Menge des direkt eingespritzten Wassers basierend auf der Fluidmasse und der maximal zulässigen EGR-Rate. Die Einspritzung kann Direkteinspritzung von Wasser basierend darauf, dass eine Verdichterdrehzahl unter einer Schwellendrehzahl liegt, umfassen. Zusätzlich oder als Alternative dazu kann das Verfahren Erhöhen der maximal zulässigen EGR-Durchflussrate und Erhöhen der Direkteinspritzrate umfassen.
  • Ein anderes Verfahren für eine Motor umfasst das Einstellen einer in einen EGR-Kühler direkt eingespritzten Wassermenge als Reaktion auf eine EGR-Durchflussrate und eine Motorverdünnungsanforderung. Das Einstellen kann zusätzlich oder als Alternative dazu Einstellen einer in den EGR-Kühler direkt eingespritzten Wassermenge als Reaktion darauf, dass die EGR-Durchflussrate um eine EGR-Temperatur in einem Verdichterauslass oder eine EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur im EGR-Kühler reduziert wird umfassen. Das Einstellen der direkt eingespritzten Wassermenge umfasst zusätzlich oder als Alternative dazu weiterhin, dass die EGR-Temperatur im Verdichterauslass durch eine Gemischtemperatur einer Einlassluft und der EGR geschätzt wird.
  • Das Einstellen kann Einstellen der an einem Einlass des EGR-Kühlers direkt eingespritzten Wassermenge umfassen. Das Verfahren kann zusätzlich oder als Alternative dazu Einstellen der direkt eingespritzten Wassermenge basierend darauf, dass eine EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur über einer Schwellen-EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur liegt, umfassen.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuerungs- und Schätzungsroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und Routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden und können durch das Steuersystem durchgeführt werden, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Motor-Hardware enthält. Die hier beschriebenen bestimmten Routinen können eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird für eine leichte Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Des Weiteren können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen einen in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem zu programmierenden Code graphisch darstellen, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführung der Anweisungen in einem System durchgeführt werden, das die verschiedenen Motor-Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung enthält.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne auszulegen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die oben genannte Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden, ein.
  • Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere gewisse Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten als den Einschluss von einem oder mehreren solchen Elementen umfassend verstanden werden, wobei sie zwei oder mehr solche Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
  • 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 6668766 [0005]

Claims (20)

  1. Verfahren für einen Motor, umfassend: unter ausgewählten Bedingungen Direkteinspritzung von Fluid aus einem Behälter in einen EGR-Kühler
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ausgewählten Bedingungen umfassen, dass eine Partikellast am EGR-Kühler größer ist als eine Schwellenpartikellast.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin umfassend Einstellen einer EGR-Durchflussrate als Reaktion auf eine Direkteinspritzfluidrate.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die EGR-Durchflussrate mit zunehmender Direkteinspritzfluidrate abnimmt.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, weiterhin umfassend Einstellen einer EGR-Durchflussrate auf eine Mindestdurchflussrate und Einstellen einer Direkteinspritzdurchflussrate auf eine maximale Durchflussrate als Reaktion darauf, dass die Partikellast höher als eine Schwellenpartikellast ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Direkteinspritzung von Fluid in den EGR-Kühler auf einer Verdichterdrehzahl und/oder einer EGR-Kühlertemperatur basiert.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die ausgewählten Bedingungen umfassen, dass eine maximal zulässige EGR-Durchflussrate geringer als eine Soll-EGR-Durchflussrate ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Direkteinspritzung von Fluid in den EGR-Kühler auf einer Verdichterdrehzahl, und/oder dass eine Partikellast im EGR-Kühler unter einer Schwellenpartikellast liegt, basiert.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die maximal zulässige EGR-Durchflussrate darauf basiert, dass eine Kühlertemperatur größer als eine Schwellenkühlertemperatur ist, eine EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur größer als eine Schwellenkühlmitteltemperatur ist und die EGR-Temperatur größer als eine Schwellen-EGR-Temperatur ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die maximal zulässige EGR-Durchflussrate mit zunehmender Direkteinspritzfluidrate erhöht wird.
  11. Verfahren für einen Motor, umfassend: während eines EGR-Kühlerreinigungsmodus Einstellen einer EGR-Durchflussrate auf eine minimal zulässige Durchflussrate und Direkteinspritzung von Wasser in einen EGR-Kühler; und wenn eine maximal zulässige EGR-Durchflussrate geringer als eine Verdünnungsanforderung ist, Leiten von EGR mit der maximal zulässigen EGR-Durchflussrate und Direkteinspritzung des Wassers in den EGR-Kühler zum Erfüllen der Verdünnungsanforderung.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die maximal zulässige EGR-Durchflussrate darauf basiert, dass eine Kühlertemperatur größer als eine Schwellenkühlertemperatur ist, eine EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur größer als eine Schwellenkühlmitteltemperatur ist und die EGR-Temperatur größer als eine Schwellen-EGR-Temperatur ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die maximal zulässige EGR-Durchflussrate mit zunehmender Direkteinspritzfluidrate erhöht wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei Leiten von EGR mit der maximal zulässigen EGR-Durchflussrate und Direkteinspritzung des Wassers in den EGR-Kühler zum Erfüllen der Verdünnungsanforderung weiterhin Berechnen einer Fluidmasse und Bestimmen einer Menge des direkt eingespritzten Wassers basierend auf der Verdampfungskühllast und der maximal zulässigen EGR-Rate umfasst.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei Direkteinspritzung von Wasser darauf basiert, dass eine Verdichterdrehzahl unter einer Schwellendrehzahl liegt.
  16. Verfahren, umfassend: Einstellen einer in einen EGR-Kühler direkt eingespritzten Wassermenge als Reaktion auf eine EGR-Durchflussrate und eine Motorverdünnungsanforderung.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Einstellen einer in den EGR-Kühler direkt eingespritzte Wassermenge als Reaktion darauf, dass die EGR-Durchflussrate um eine EGR-Temperatur in einem Verdichterauslass oder eine EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur im EGR-Kühler reduziert wird, umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die EGR-Temperatur im Verdichterauslass durch eine Gemischtemperatur einer Einlassluft und der EGR geschätzt wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Einstellen Einstellen der an einem Einlass des EGR-Kühlers direkt eingespritzten Wassermenge umfasst.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Einstellen Einstellen der direkt eingespritzten Wassermenge basierend darauf, dass eine EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur über einer Schwellen-EGR-Kühler-Kühlmitteltemperatur liegt, umfasst.
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