DE102015201983A1

DE102015201983A1 - Verfahren und System zum Steuern des Temperaturschutzes von Komponenten von Bank zu Bank während der Klopfsteuerung einzelner Zylinder

Info

Publication number: DE102015201983A1
Application number: DE102015201983.7A
Authority: DE
Inventors: Richard J. Anton
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2015-08-13
Anticipated expiration: 2035-02-06
Also published as: CN104832310B; RU2658680C2; CN104832310A; MX2015001616A; US9334846B2; MX342751B; DE102015201983B4; RU2015104064A; US20150226172A1; RU2015104064A3

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme für einen verbesserten Temperaturschutz der Komponenten während der Klopfsteuerung einzelner Zylinder bereitgestellt. Die Zylinder-Funkeneinstellungen können basierend auf den adaptiven Klopfschätzungen des jeweiligen Zylinders einzeln ausgeführt werden. Dann kann eine Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine von Bank zu Bank ausgeführt werden, um die Abgastemperatur jeder Kraftmaschinenbank unabhängig zu steuern.

Description

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Systeme und Verfahren für den verbesserten Temperaturschutz von Komponenten während der Klopfsteuerung einzelner Zylinder.
Die Zündzeitsteuerung einer Brennkraftmaschine kann in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine variiert werden, um einen optimalen Kraftmaschinenbetrieb bereitzustellen. Als ein Beispiel kann für einen vergrößerten Kraftmaschinenwirkungsgrad und verringerten Kraftstoffverbrauch die Funkenzeitsteuerung für jeden Zylinder bei der minimalen Funkenvorverstellung für das beste Drehmoment (MBT) positioniert werden. Die Zündzeitsteuerung kann dann in Reaktion auf anormale Verbrennungsereignisse, wie z. B. aufgrund des Klopfens, von der optimalen Zeitsteuerung nach spät verstellt werden. Eine beispielhafte Herangehensweise ist durch Haraldson u. a. in WO 2011023852 gezeigt. Darin wird die Klopfsteuerung von Zylinder zu Zylinder durch das Steuern der Detonation in jedem Zylinder über unabhängige Einstellungen der Funkenzeitsteuerung jedes Zylinders ausgeführt.
Die Erfinder haben hier jedoch potentielle Probleme bei einer derartigen Herangehensweise erkannt. Während die Klopfsteuerung von Zylinder zu Zylinder ermöglicht, dass das Klopfen zuverlässiger behandelt wird, kann die Abgastemperatur jedes Zylinders bei einer Funkenspätverstellung (oder Funkenvorverstellung) von den anderen Zylindern sowohl in der jeweiligen Bank als auch zwischen den Bänken (wie z. B. einer V-Kraftmaschine) drastisch variieren. Wenn in der Nähe der Temperaturgrenzen der Komponenten gearbeitet wird, wie z. B. der Temperaturgrenzen eines Abgaskatalysators, eines Abgasturbineneinlasses, eines oder mehrerer Auslassventile usw., können, falls ein oder mehrere Zylinder den Funken von einem Basiswert des Funkens nach spät verstellt haben, die Abgastemperaturen in diesen Zylindern die Entwurfsgrenzen übersteigen. Dies kann als solches die Lebensdauer der Kraftmaschine verringern und die Notwendigkeit für einen Ersatz von Komponenten vergrößern. Die Komponententemperaturen können durch das Vergrößern/Verkleinern der Kraftstoffzufuhr über alle Zylinder einer ganzen Bank (z. B. in einer I-Kraftmaschine) oder beider Bänke (z. B. in einer V-Kraftmaschine) gesteuert werden. Die Kraftstoffbeaufschlagung aller Zylinder der Kraftmaschine kann z. B. basierend auf einem abgeleiteten globalen Modell der Kraftmaschinentemperatur mit globalen Modifizierern für Funken und Lambse eingestellt werden, um die Änderung der Abgastemperatur für jeden Zylinder weiter vorherzusagen. Dies kann jedoch zu einer übermäßigen Kraftstoffverschwendung und einer insgesamt verringerten Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Kraftmaschinenleistung führen.
In einem Beispiel können einige der obigen Probleme durch ein Verfahren für eine Kraftmaschine behandelt werden, das die Klopfsteuerung einzelner Zylinder ermöglicht, während die Komponententemperaturen innerhalb der Grenzen bei verringerter Kraftstoffverschwendung aufrechterhalten werden. Ein beispielhaftes Verfahren umfasst Folgendes: Aufrechterhalten der Abgastemperatur der Kraftmaschine innerhalb eines Schwellenwertes über sowohl Funken- als auch Kraftstoffbeaufschlagungs-Einstellungen, wobei die Funkeneinstellung auf adaptiven Klopfsteuerwerten für jeden von mehreren Kraftmaschinenzylindern basiert und die Kraftstoffbeaufschlagungs-Einstellung auf der Funkeneinstellung basiert.
Die adaptiven Klopfwerte können z. B. für jeden Zylinder über mehrere Antriebszyklen basierend auf den Auftreten von Klopfen in jedem Zylinder einzeln in Erfahrung gebracht werden. Basierend auf dem adaptiven Klopfwert jedes Zylinders kann jeder Zylinder mit einem anderen Betrag der Funkenspätverstellung vom MBT betrieben werden. Die Zylinder mit einer höheren Neigung zum Klopfen können höhere adaptive Klopfwerte besitzen und können mit einer weiter vom MBT nach spät verstellten Funkenzeitsteuerung betrieben werden, während die Zylinder mit einer niedrigeren Neigung zum Klopfen niedrigere adaptive Klopfwerte besitzen können und mit einer weniger vom MBT nach spät verstellten Funkenzeitsteuerung (z. B. ohne Funkenspätverstellung, mit Funken beim MBT oder mit vom MBT nach früh verstellten Funken) betrieben werden können. Die Kraftstoffbeaufschlagung der Zylinder kann dann von Bank zu Bank basierend auf den in Erfahrung gebrachten Funkeneinstellungen eingestellt werden, um eine bankspezifische Abgastemperatursteuerung zu ermöglichen. Spezifisch kann für jede Bank ein Zylinder mit dem größten Betrag der Funkenspätverstellung identifiziert werden. Die Kraftstoffbeaufschlagung aller Zylinder dieser Bank kann dann basierend auf dem größten Betrag der Funkenspätverstellung eingestellt werden, um eine Abgastemperatur der gegebenen Bank unter einem Schwellenwert aufrechtzuerhalten. Als ein Beispiel können alle Zylinder der Bank basierend auf dem größten Betrag der Funkenspätverstellung angereichert werden. Gleichermaßen kann der Funken der Zylinder der anderen Kraftmaschinenbank (wie z. B. in einer V-Kraftmaschine) basierend auf den jeweiligen adaptiven Werten eingestellt werden, während die Kraftstoffbeaufschlagung basierend auf dem Zylinder mit dem größten Betrag der Funkenspätverstellung eingestellt wird. Alternativ kann der Zylinder mit dem größten Betrag der Funkenspätverstellung basierend auf dem größten Betrag der Funkenspätverstellung mit Kraftstoff beaufschlagt werden, um es zu ermöglichen, dass die Abgastemperaturen gesteuert werden, während die Kraftstoffbeaufschlagung der verbleibenden Zylinder einer weiteren gegebenen Bank basierend auf der bestimmten Kraftstoffbeaufschlagung eingestellt werden kann, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases der gegebenen Bank bei oder etwa bei der Stöchiometrie oder irgendeinem befohlenen Luft-Kraftstoff-Basisverhältnis (wie z. B. der Leistung bei weit offenem Pedal- am magersten für das beste Drehmoment (LBT)) aufrechtzuerhalten.
Auf diese Weise kann die Klopfsteuerung von Zylinder zu Zylinder erreicht werden, während die Unterschiede der Abwärmeerzeugung aufgrund der unterschiedlichen Funkeneinstellung der Zylinder kompensiert werden. Durch das Einstellen der Kraftstoffbeaufschlagung der Zylinder basierend auf dem Funkenmodifizierer des Zylinders des ungünstigsten Falls kann eine genauere Vorhersage des Anstiegs der Abgastemperatur aufgrund der Funkeneinstellung bereitgestellt werden. Durch die Kraftstoffbeaufschlagung aller Zylinder einer Kraftmaschinenbank basierend auf dem Funkenmodifizierer des Zylinders mit dem größten Betrag der Funkenspätverstellung (dem Zylinder des ungünstigsten Falls) kann besser sichergestellt werden, dass jeder Zylinder oder jede Bank die Temperaturgrenzen der Kraftmaschinenkomponenten nicht übersteigt. Folglich wird die Steuerung der Abgastemperatur verbessert. Durch das Berechnen der Kraftstoffmenge, die zu jeder Kraftmaschinenbank hinzuzufügen ist, basierend auf einem für die Abgastemperatur eingestellten Kraftstoffmodifizierer kann die Temperatur- und Klopfsteuerung erreicht werden, ohne Kraftstoff zu verschwenden.
Dies verbessert als solches die Gesamt-Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Kraftmaschine und die Gesamtleistung der Kraftmaschine.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um eine Auswahl der Konzepte in vereinfachter Form einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Implementierungen eingeschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
1 zeigt eine Teilansicht einer Kraftmaschine.
2 zeigt einen Ablaufplan auf hoher Ebene zum zylinderweisen Bestimmen der Funkenmodifizierer basierend auf adaptiven Klopfwerten und ferner zum Einstellen bankspezifischer Kraftstoffmodifizierer basierend auf dem Funkenmodifizierer eines Zylinders des ungünstigsten Falls der Kraftmaschinenbank.
3 zeigt ein Beispiel der Funken- und Kraftstoffeinstellung einer Kraftmaschine für die Klopf- und Abgastemperatursteuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Es werden Verfahren und Systeme für die Klopfsteuerung in einem Kraftmaschinensystem, wie z. B. dem Kraftmaschinensystem nach 1, bereitgestellt, während außerdem eine Abgastemperatur innerhalb der Entwurfsgrenzen der Komponenten aufrechterhalten wird. Ein Controller kann dafür ausgelegt sein, eine Steuerroutine, wie z. B. die Routine nach 2, auszuführen, um die Funkenmodifizierer für jeden Zylinder basierend auf einzelnen adaptiven Klopfwerten einzustellen, während die Kraftstoffmodifizierer für jeden Zylinder einer Kraftmaschinenbank basierend auf der Funkenspätverstellung des Zylinders des ungünstigsten Falls global eingestellt werden. Durch das Einstellen der Bank-Kraftstoffbeaufschlagung basierend auf einem Anstieg der Abgastemperatur, der dem Zylinder mit dem größten Betrag der Funkenspätverstellung zugeordnet ist, kann die Abgastemperatur innerhalb der Entwurfsgrenzen der Komponenten aufrechterhalten werden, ohne Kraftstoff im Übermaß zu verschwenden. Eine beispielhafte Einstellung ist unter Bezugnahme auf 3 gezeigt.
1 stellt eine beispielhafte Ausführungsform einer Verbrennungskammer oder eines Zylinders einer Brennkraftmaschine 10 dar. Die Kraftmaschine 10 kann von einem Steuersystem, das einen Controller 12 enthält, Steuerparameter und von einer Bedienungsperson 130 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 132 eine Eingabe empfangen. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (hier außerdem die "Verbrennungskammer") 14 der Kraftmaschine 10 kann die Verbrennungskammerwände 136 enthalten, in denen ein Kolben 138 positioniert ist. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem an wenigstens ein Antriebsrad des Passagierfahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Startermotor über eine Schwungscheibe an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um eine Startoperation der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
Der Zylinder 14 kann Einlassluft über eine Folge von Einlassluftkanälen 142, 144 und 146 empfangen. Der Einlassluftkanal 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit weiteren Zylindern der Kraftmaschine 10 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Einlasskanäle eine Ladevorrichtung, wie z. B. einen Turbolader oder einen Lader, enthalten. 1 zeigt, dass die Kraftmaschine 10 z. B. mit einem Turbolader konfiguriert ist, der einen Kompressor 174, der zwischen den Einlassluftkanälen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang dem Auslasskanal 148 angeordnet ist, enthält. Der Kompressor 174 kann über eine Welle 180 wenigstens teilweise durch die Abgasturbine 176 angetrieben sein, wobei die Ladevorrichtung als ein Turbolader ausgelegt ist. In anderen Beispielen, wie z. B. wenn die Kraftmaschine 10 mit einem Lader versehen ist, kann die Abgasturbine 176 optional weggelassen sein, wobei der Kompressor 174 durch eine mechanische Eingabe von einem Motor oder der Kraftmaschine angetrieben sein kann. Eine Drosselklappe 20, die eine Drosselklappenplatte 164 enthält, kann entlang einem Einlasskanal der Kraftmaschine vorgesehen sein, um die Durchflussmenge und/oder den Druck der Einlassluft, die den Kraftmaschinenzylindern bereitgestellt wird, zu variieren. Die Drosselklappe 20 kann z. B. stromabwärts des Kompressors 174 angeordnet sein, wie in 1 gezeigt ist, oder kann alternativ stromaufwärts des Kompressors 174 bereitgestellt sein.
Der Auslasskanal 148 kann die Abgase zusätzlich zu dem Zylinder 14 von den anderen Zylindern der Kraftmaschine 10 empfangen. Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 128 stromaufwärts einer Abgasreinigungsvorrichtung 178 an den Auslasskanal 148 gekoppelt ist. Der Sensor 128 kann unter verschiedenen geeigneten Sensoren ausgewählt sein, um eine Angabe des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase bereitzustellen, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO-(universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoff-), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor oder EGO-(wie dargestellt ist), ein HEGO-(ein erwärmter EGO-), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Abgasreinigungsvorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein.
Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere (nicht gezeigte) Temperatursensoren, die sich im Auslasskanal 148 befinden, geschätzt werden. Alternativ kann die Abgastemperatur basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. der Drehzahl, der Last, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (AFR), der Funkenspätverstellung usw., abgeleitet werden. Ferner kann die Abgastemperatur durch einen oder mehrere Abgassensoren 128 berechnet werden. Es kann erkannt werden, dass die Abgastemperatur alternativ durch irgendeine Kombination der hier aufgelisteten Temperaturschätzverfahren geschätzt werden kann.
Jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile enthalten. Es ist z. B. gezeigt, dass der Zylinder 14 wenigstens ein Einlass-Tellerventil 150 und wenigstens ein Auslass-Tellerventil 156 enthält, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders 14 befinden. In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 einschließlich des Zylinders 14 wenigstens zwei Einlass-Tellerventile und wenigstens zwei Auslass-Tellerventile enthalten, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders befinden.
Das Einlassventil 150 kann durch den Controller 12 über ein Nockenbetätigungssystem 151 durch Nockenbetätigung gesteuert sein. Ähnlich kann das Auslassventil 156 durch den Controller 12 über ein Nockenbetätigungssystem 153 gesteuert sein. Jedes Nockenbetätigungssystem 151 und 153 kann einen oder mehrere Nocken enthalten und kann ein Nockenkurvenschaltsystem (CPS-System) und/oder ein System mit variabler Nockenzeitsteuerung (VCT-System, wie in 1 gezeigt ist) und/oder ein System mit variabler Ventilzeitsteuerung (VVT-System) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (VVL-System) verwenden, die durch den Controller 12 betätigt sein können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Positionen des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 können durch die Ventilpositionssensoren 155 bzw. 157 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlass- und/oder das Auslassventil durch eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein. Der Zylinder 14 kann z. B. alternativ ein über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über eine Nockenbetätigung, die CPS- und/oder VCT-Systeme enthält, gesteuertes Auslassventil enthalten. In noch anderen Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile durch ein gemeinsames Ventilaktuator- oder Ventilbetätigungssystem oder ein Ventilaktuator- oder Ventilbetätigungssystem mit variabler Zeitsteuerung gesteuert sein.
Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, das das Verhältnis der Volumina ist, wenn sich der Kolben 138 an der unteren Mitte befindet, bis zur oberen Mitte. Herkömmlich liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch vergrößert sein. Dies kann z. B. geschehen, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Falls eine Direkteinspritzung verwendet wird, kann das Verdichtungsverhältnis aufgrund ihrer Wirkung auf das Kraftmaschinenklopfen außerdem vergrößert sein.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten der Verbrennung enthalten. Das Zündsystem 190 kann der Verbrennungskammer 14 in Reaktion auf ein Zündvorverstellungssignal SA von dem Controller 12 unter ausgewählten Betriebsmodi über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann jedoch die Zündkerze 192 weggelassen sein, wie z. B. wo die Kraftmaschine 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch die Einspritzung des Kraftstoffs einleiten kann, wie es bei einigen Diesel-Kraftmaschinen der Fall sein kann.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen konfiguriert sein, um ihm Kraftstoff bereitzustellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 14 eine Kraftstoffeinspritzdüse 166 enthält. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 166 direkt an den Zylinder 14 gekoppelt ist, um den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW, das über einen elektronischen Treiber 168 von dem Controller 12 empfangen wird, direkt in ihn einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 166 das bereit, was als Direkteinspritzung (die im Folgenden außerdem als "DI" bezeichnet wird) des Kraftstoffs in den Verbrennungszylinder 14 bekannt ist. Während 1 die Einspritzdüse 166 als eine Seiteneinspritzdüse zeigt, kann sie sich außerdem über dem Kolben, wie z. B. in der Nähe der Position der Zündkerze 192, befinden. Eine derartige Position kann, wenn die Kraftmaschine mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, aufgrund der geringeren Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe auf Alkoholbasis die Mischung und die Verbrennung verbessern. Alternativ kann sich die Einspritzdüse über dem und in der Nähe des Einlassventils befinden, um das Mischen zu verbessern. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 166 von einem Hochdruck-Kraftstoffsystem 8 zugeführt werden, das Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler enthält. Alternativ kann der Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe bei einem niedrigeren Druck zugeführt werden, wobei in diesem Fall die Zeitsteuerung der Kraftstoff-Direkteinspritzung während des Verdichtungstakts eingeschränkter sein kann, als wenn ein Hochdruck-Kraftstoffsystem verwendet wird. Ferner können die Kraftstofftanks einen Drucksensor besitzen, der dem Controller 12 ein Signal bereitstellt, während dies nicht gezeigt ist. Es wird erkannt, dass in einer alternativen Ausführungsform die Einspritzdüse 166 eine Kanaleinspritzdüse sein kann, die den Kraftstoff in der Einlassöffnung stromaufwärts des Zylinders 14 bereitstellt.
Es wird außerdem erkannt, dass, während die dargestellte Ausführungsform veranschaulicht, dass die Kraftmaschine durch das Einspritzen von Kraftstoff über eine einzige Direkteinspritzdüse betrieben wird; in alternativen Ausführungsformen die Kraftmaschine unter Verwendung von zwei Einspritzdüsen (z. B. einer Direkteinspritzdüse und einer Kanaleinspritzdüse) und durch das Variieren einer relativen Menge der Einspritzung von jeder Einspritzdüse betrieben werden kann.
Der Kraftstoff kann während eines einzigen Zyklus des Zylinders durch die Einspritzdüse dem Zylinder zugeführt werden. Ferner können sich die Verteilung und/oder die relative Menge des Kraftstoffs, der von der Einspritzdüse zugeführt wird, mit den Betriebsbedingungen ändern. Außerdem können für ein einziges Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Zyklus ausgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, des Einlasstakts oder irgendeiner geeigneten Kombination daraus ausgeführt werden. Außerdem kann Kraftstoff während des Zyklus eingespritzt werden, um das Verhältnis der Luft zum eingespritzten Kraftstoff (AFR) der Verbrennung einzustellen. Der Kraftstoff kann z. B. eingespritzt werden, um ein stöchiometrisches AFR bereitzustellen. Es kann ein AFR-Sensor enthalten sein, um eine Schätzung des AFR im Zylinder bereitzustellen. In einem Beispiel kann der AFR-Sensor ein Abgassensor sein, wie z. B. der EGO-Sensor 128. Durch das Messen einer Menge des restlichen Sauerstoffs (für magere Gemische) oder der unverbrannten Kohlenwasserstoffe (für fette Gemische) in dem Abgas kann der Sensor das AFR bestimmen. Das AFR als solches kann für ein gegebenes Gemisch als ein Lambda-Wert (λ-Wert), d. h., als ein Verhältnis des tatsächlichen AFR zur Stöchiometrie, bereitgestellt werden. Folglich gibt ein Lambda von 1,0 ein stöchiometrisches Gemisch an, wobei Gemische, die fetter als die Stöchiometrie sind, einen Lambda-Wert besitzen können, der kleiner als 1,0 ist, während Gemische, die magerer als die Stöchiometrie sind, einen Lambda-Wert besitzen können, der größer als 1 ist.
Wie oben beschrieben worden ist, zeigt 1 nur einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine. Als solcher kann jeder Zylinder ähnlich seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzdüse(n), einer Zündkerze usw. enthalten.
Die Kraftstofftanks im Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoff mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten enthalten, wie z. B. unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Diese Unterschiede können einen anderen Alkoholgehalt, eine andere Oktanzahl, andere Verdampfungswärmen, andere Kraftstoffmischungen und/oder Kombinationen daraus usw. enthalten.
Die Kraftmaschine 10 kann ferner einen Klopfsensor 90 enthalten, der an jeden Zylinder 14 gekoppelt ist, um anormale Zylinderverbrennungsereignisse zu identifizieren. In alternativen Ausführungsformen können ein oder mehrere Klopfsensoren 90 an ausgewählte Orte des Kraftmaschinenblocks gekoppelt sein. Der Klopfsensor kann ein Beschleunigungsmesser am Zylinderblock oder ein Ionisationssensor, der in der Zündkerze jedes Zylinders konfiguriert ist, sein. Die Ausgabe des Klopfsensors kann mit der Ausgabe eines Kurbelwellen-Beschleunigungssensors kombiniert werden, um ein anormales Verbrennungsereignis in dem Zylinder anzugeben, wie z. B. um ein Auftreten des Klopfens in einem oder mehreren Zylindern zu identifizieren. Als ein Beispiel kann das Klopfen in Reaktion auf Klopfsensorsignale angegeben werden, die in einem Fenster erzeugt werden, das nach einem Zylinder-Funkenereignis auftritt. Außerdem kann das Klopfen in Reaktion auf Klopfsensor-Ausgangsignale angegeben werden, die höher als eine Schwellenintensität sind und mit mehr als einer Schwellenhäufigkeit auftreten.
In Reaktion auf eine Angabe des Klopfens kann eine Abschwächungshandlung angewendet werden. Das Klopfen kann z. B. unter Verwendung der Funkenspätverstellung und/oder der AGR behandelt werden. Die Funkenzeitsteuerung kann z. B. vom MBT nach spät verstellt werden, wenn eine Klopfintensität zunimmt. Außerdem kann die Neigung jedes Zylinders zum Klopfen in Erfahrung gebracht und verwendet werden, um eine Tabelle der adaptiven Klopfwerte zu aktualisieren, wie in 2 ausgearbeitet ist. Wenn eine Häufigkeit des Auftretens des Klopfens in einem Zylinder zunimmt, kann der adaptive Klopfsteuerwert des Zylinders vergrößert werden. Wenn ferner der adaptive Klopfwert für den Zylinder zunimmt, kann die Funkeneinstellung des Zylinders enthalten, dass die Funkenzeitsteuerung vom MBT weiter nach spät verstellt wird. Der adaptive Klopfwert und der in Beziehung stehende Funkenmultiplikator, die während eines Kraftmaschinenzyklus (oder eines Antriebszyklus des Fahrzeugs) in Erfahrung gebracht werden, können dann verwendet werden, um die Funkenzeitsteuerung in dem Zylinder während eines anschließenden Kraftmaschinenzyklus (oder eines anschließenden Antriebszyklus des Fahrzeugs) als Teil einer Vorwärtsklopfregelung (bevor ein Klopfereignis stattfindet) einzustellen.
Folglich wird der adaptive Klopfwert jedes Zylinders unabhängig in Erfahrung gebracht und wird jeder Zylinder mit einem anderen Betrag der Funkenspätverstellung vom MBT betrieben. Das heißt, es kann eine ungleiche Funkenspätverstellung zwischen den Zylindern geben. Weil der Betrag der Funkenspätverstellung die in dem Zylinder erzeugte Menge der Abwärme beeinflusst, kann die ungleiche Funkenspätverstellung verursachen, dass einige Zylinder (wie z. B. jene mit einer höheren Klopfneigung und deshalb einer höheren Funkenspätverstellung) mehr Wärme als andere erzeugen. Um es zu ermöglichen, dass die Abwärmetemperaturen in der Kraftmaschine oder der Kraftmaschinenbank innerhalb der Entwurfsgrenzen der Komponenten aufrechterhalten werden, kann die Kraftstoffbeaufschlagung aller Zylinder der Kraftmaschine oder der Kraftmaschinenbank basierend auf dem Zylinder mit dem größten Betrag der Funkenspätverstellung eingestellt werden, wie in 2 ausgearbeitet ist. Das heißt, basierend auf dem Zylinder des "ungünstigsten Falls". Insbesondere kann ein Anstieg der Abwärmetemperatur, der dem größten Betrag der Funkenspätverstellung in dem Zylinder mit dem höchsten adaptiven Klopfwert zugeordnet ist, vorhergesagt werden. Dann kann eine Einstellung (z. B. eine Anreicherung) der Kraftstoffbeaufschlagung basierend auf dem vorhergesagten Temperaturanstieg bestimmt werden, so dass die Abgastemperatur der Bank unter einer Schwellentemperatur aufrechterhalten werden kann. Alle Zylinder der gegebenen Kraftmaschinenbank können dann ähnlich mit Kraftstoff beaufschlagt werden, wobei ein gemeinsamer Grad der Fettheit auf dem größten Betrag der Funkenspätverstellung des Zylinders des ungünstigsten Falls basiert.
Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, die Eingabe-/Ausgabe-Ports 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein Festwertspeicher-Chip 110 gezeigt ist, einen Schreib-Lese-Speicher 112, einen Haltespeicher 114 und einen Datenbus enthält. Der Controller 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von einem Luftmassendurchflusssensor 122; einer Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem an eine Kühlhülse 118 gekoppelten Temperatursensor 116; eines Profil-Zündungs-Ansprechsignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappenpositionssensor; eines Krümmerabsolutdrucksignals (MAP) von einem Sensor 124, des Zylinder-AFR vom EGO-Sensor 128 und der anormalen Verbrennung vom Klopfsensor 90 und einem Kurbelwellen-Beschleunigungssensor. Das Kraftmaschinen-Drehzahlsignal, RPM, kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe des Unterdrucks oder des Drucks in dem Einlasskrümmer bereitzustellen.
Der Festwertspeicher 110 des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die durch den Prozessor 106 ausführbare Anweisungen repräsentieren, um sowohl die im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch andere Varianten, die vorhergesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, auszuführen. Eine beispielhafte Routine ist bezüglich 2.
Auf diese Weise ermöglicht das System nach 1 ein Verfahren zum Aufrechterhalten der Abgastemperatur der Kraftmaschine innerhalb eines Schwellenwerts über sowohl Funken- als auch Kraftstoffbeaufschlagungs-Einstellungen, wobei die Funkeneinstellung auf adaptiven Klopfsteuerwerten für jeden von mehreren Kraftmaschinenzylindern basiert und die Kraftstoffbeaufschlagungs-Einstellung auf der Funkeneinstellung basiert. Durch das unterschiedliche Verstellen der Zeitsteuerung der Funkenzündung nach spät in mehreren Kraftmaschinenzylindern basierend auf adaptiven Klopfsteuerwerten der jeweiligen Zylinder und dann das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung in jeden der mehreren Zylinder basierend auf der Zündzeitsteuerung nur eines der mehreren Zylinder, der den größten Betrag der Funkenspätverstellung besitzt, kann eine Abgastemperatur unter einer Schwellentemperatur aufrechterhalten werden.
In 2 ist eine beispielhafte Routine 200 für das unterschiedliche Einstellen der Funkenmodifizierer für jeden Zylinder einer Kraftmaschine gezeigt, während die Kraftstoffmodifizierer für alle Zylinder einer Kraftmaschine basierend auf dem Funkenmodifizierer eines Zylinders des ungünstigsten Falls gemeinsam eingestellt werden.
Bei 202 enthält die Routine das Schätzen und/oder Messen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Diese können z. B. die Kraftmaschinendrehzahl, die Drehmomentanforderung der Bedienungsperson, die Kraftmaschinentemperatur, die Abgastemperatur, die Aufladung, die Umgebungsbedingungen usw. enthalten. Bei 204 kann basierend wenigstens auf den geschätzten Betriebsbedingungen bestimmt werden, dass in einem Kraftmaschinenzylinder wahrscheinlich ein Klopfen auftritt. Die Kraftmaschinenzylinder können z. B. bei den Bedingungen einer höheren Kraftmaschinendrehzahl eine höhere Klopfneigung besitzen. Die Wahrscheinlichkeit des Klopfens als solche kann für jeden Zylinder der Kraftmaschine einzeln beurteilt werden. Die Wahrscheinlichkeit des Klopfens kann ferner von der individuellen Klopfhistorie jedes Zylinders abhängig sein. Unter einem gegebenen Satz von Bedingungen können einige Zylinder z. B. eine höhere Neigung zum Klopfen besitzen.
Falls kein Klopfen erwartet wird, betreibt die Routine bei 216 die Kraftmaschinenzylinder mit einer Zündfunken-Zeitsteuerung beim MBT. Alternativ kann die Funkenzeitsteuerung basierend auf den geschätzten Betriebsbedingungen und -parametern außer der Klopfneigung eingestellt werden, um vom MBT nach spät oder nach früh verstellt zu sein. Bei 218 enthält die Routine das Einstellen der Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschinenzylinder, um mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Verbrennung bei oder etwa bei der Stöchiometrie zu arbeiten. Alternativ kann die Kraftstoffbeaufschlagung basierend auf den geschätzten Betriebsbedingungen und -parametern außer der Klopfneigung eingestellt werden, dass sie fetter als die Stöchiometrie ist.
Bei 220 kann bestimmt werden, ob ein Klopfereignis stattgefunden hat. Selbst wenn es keine Vorwärtsregelungsangabe des Klopfens geben kann, kann z. B. basierend auf der Ausgabe eines Zylinderklopfsensors ein Rückkopplungsklopfen angegeben werden. Falls kein Klopfen angegeben wird, kann die Zündzeitsteuerung aufrechterhalten werden (z. B. beim MBT), wobei die Routine enden kann. Falls Rückkopplungsklopfen angegeben wird, kann bei 222 die Funkenzeitsteuerung des von dem Klopfen betroffenen Zylinders (z. B. vom MBT) nach spät verstellt werden. Außerdem kann der adaptive Klopfwert für den entsprechenden Zylinder aktualisiert werden.
Falls zurück bei 204 Klopfen erwartet wird, enthält die Routine bei 206 das Bestimmen eines Funkenmodifizierers oder einer Funkeneinstellung für jeden Zylinder der Kraftmaschine (oder der Kraftmaschinenbank, wo das Klopfen erwartet wird) basierend auf den adaptiven Klopfsteuerwerten für jeden Zylinder. Die Funkeneinstellung kann auf einer zylinderweisen Grundlage bestimmt werden. Die adaptiven Klopfsteuerwerte können von einer Nachschlagtabelle, die im Speicher des Kraftmaschinen-Controllers gespeichert ist, abgerufen werden. Die Tabelle kann die adaptiven Klopfsteuerwerte besitzen, die für jeden Kraftmaschinenzylinder als eine Funktion der spezifischen Betriebsbedingungen, wie z. B. den Drehzahl- und Lastbedingungen der Kraftmaschine, gespeichert sind. Die adaptiven Klopfsteuerwerte können vorher während des Zylinderbetriebs während mehrerer Antriebszyklen in Erfahrung gebracht worden sein. Der adaptive Klopfsteuerwert für jeden Zylinder kann auf einer Klopfhistorie des Zylinders basieren, wobei der adaptive Klopfsteuerwert zunimmt, wenn eine Häufigkeit des Auftretens des Klopfens in dem Zylinder zunimmt. Der Funkenmodifizierer des Zylinders kann dann basierend auf dem adaptiven Klopfsteuerwert eingestellt werden, wobei die Funkenzeitsteuerung in dem Zylinder weiter vom MBT nach spät verstellt wird, wenn der adaptive Klopfsteuerwert des Zylinders zunimmt. Folglich kann basierend auf dem adaptiven Klopfsteuerwert jedes Zylinders jeder Zylinder mit einem anderen oder ungleichen Betrag der Funkenspätverstellung arbeiten.
Bei 208 können die Funkeneinstellungen für jeden der mehreren Zylinder der Kraftmaschine verglichen werden. Der Controller kann dann einen (und nur einen) der mehreren Zylinder der Kraftmaschine identifizieren, der einen größten Betrag der Funkenspätverstellung besitzt. Das heißt, es kann ein Zylinder mit einer Funkenzeitsteuerung, die am meisten nach spät verstellt ist, identifiziert werden. Dies ist als solcher der Zylinder mit der höchsten Neigung zum Klopfen, wobei er außerdem hier als der "Zylinder des ungünstigsten Falls" bezeichnet werden kann. Bei 210 enthält die Routine das Schätzen (oder das Vorhersagen) eines erwarteten Anstiegs der Abgastemperatur, der dem größten Betrag der Funkenspätverstellung des Zylinders des ungünstigsten Falls zugeordnet ist.
Bei 212 enthält die Routine das Bestimmen eines Grades der Fettheit der Kraftstoffbeaufschlagung basierend auf dem geschätzten Anstieg der Abgastemperatur in dem Zylinder des ungünstigsten Falls, der die Abgastemperatur unter einer Schwellentemperatur aufrechterhält. Die Schwellentemperatur kann auf einer Entwurfsgrenze einer Kraftmaschinenkomponente basieren. Die Schwellentemperatur kann z. B. auf einer Auslassventiltemperatur und/oder einer Turbineneinlasstemperatur und/oder einer Abgaskatalysatortemperatur basieren. Der Grad der Fettheit, der erforderlich ist, um die Abgastemperaturen aufrechtzuerhalten, kann als solcher vergrößert werden, wenn der größte Betrag der Funkenspätverstellung in dem Zylinder des ungünstigsten Falls zunimmt.
Bei 214 enthält die Routine die Kraftstoffbeaufschlagung jedes der mehreren Zylinder der Kraftmaschine basierend auf dem bestimmten Grad der Fettheit (der auf dem Funkenmodifizierer des Zylinders des ungünstigsten Falls basiert). Spezifisch kann die Kraftstoffbeaufschlagung aller Zylinder ähnlich eingestellt werden, wobei jeder der mehreren Zylinder basierend auf dem größten Betrag der Funkenspätverstellung gleich angereichert werden kann. Während folglich jeder Zylinder einen unterschiedlich eingestellten Funken besitzen kann, kann jeder Zylinder mit dem gleichen Grad der Fettheit mit Kraftstoff beaufschlagt werden.
Die Funken- und Kraftstoffeinstellungen können auf einer bankweisen Grundlage ausgeführt werden, wie z. B. in einer V-Kraftmaschine. Die oben erörterten mehreren Zylinder können z. B. an eine erste Kraftmaschinenbank gekoppelt sein, wobei die Kraftmaschine ferner eine zweite Kraftmaschinenbank enthalten kann. Darin kann in der ersten Kraftmaschinenbank Klopfen erwartet werden, während in der zweiten Kraftmaschinenbank kein Klopfen erwartet werden kann. Der Controller kann dann jeden der mehreren Zylinder der ersten Bank basierend auf dem größten Betrag der Funkenspätverstellung des Zylinders des ungünstigsten Falls der ersten Kraftmaschinenbank anreichern, während die Zylinder der zweiten Kraftmaschinenbank mit Kraftstoff beaufschlagt werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases der zweiten Bank bei oder etwa bei der Stöchiometrie oder irgendeinem befohlenen Luft-Kraftstoff-Basisverhältnis (wie z. B. der Leistung bei weit offenem Pedal- am magersten für das beste Drehmoment (LBT) aufrechtzuerhalten. Die Abgastemperatur der ersten Kraftmaschinenbank kann als solche unabhängig von einer Abgastemperatur der zweiten Kraftmaschinenbank unter der Schwellentemperatur aufrechterhalten werden.
In einem weiteren Beispiel, in dem das Klopfen außerdem in der zweiten Bank erwartet werden kann, kann der Controller außerdem die Funkenzeitsteuerung in jedem der mehreren Zylinder der zweiten Kraftmaschinenbank basierend auf den einzelnen adaptiven Klopfsteuerwerten für jeden der mehreren Kraftmaschinenzylinder vom MBT nach spät verstellen. Der Controller kann dann jeden der mehreren Zylinder der zweiten Bank basierend auf einem für einen der mehreren Zylinder der zweiten Bank (den Zylinder des ungünstigsten Falls der zweiten Bank) bestimmten größten Betrag der Funkenspätverstellung anreichern. Eine beispielhafte Einstellung ist unter Bezugnahme auf 3 gezeigt.
Es wird erkannt, dass, während die Routine nach 2 zeigt, dass alle Zylinder der Kraftmaschine Kraftstoff basierend auf dem Funkenmodifizierer des Zylinders des ungünstigsten Falls gleich empfangen, in anderen Ausführungsformen die Kraftstoffmodifizierer aller Zylinder einer Kraftmaschinenbank als eine Funktion des Funkenmodifizierers des Zylinders des ungünstigsten Falls eingestellt werden können. Der Zylinder mit dem größten Betrag der Funkenspätverstellung kann z. B. mit einem Grad der Fettheit basierend auf dem Funkenmodifizierer des gegebenen Zylinders und dem entsprechenden geschätzten Anstieg der Abgastemperatur angereichert werden, um eine Abgastemperatur der gegebenen Kraftmaschinenbank unter einer Schwellentemperatur aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig kann die Kraftstoffbeaufschlagung eines Rests der mehreren Zylinder der Kraftmaschinenbank auf der Kraftstoffbeaufschlagung des einen von mehreren Zylinder (mit dem größten Betrag der Funkenspätverstellung) basieren, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases bei oder etwa bei der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten.
Auf diese Weise kann eine zylinderweise Klopfsteuerung über Funkeneinstellungen erreicht werden, während eine Abgastemperatur einer Kraftmaschinenbank innerhalb der Grenzen über globale bankweise Kraftstoffeinstellungen aufrechterhalten wird.
In einem Beispiel umfasst ein Verfahren für die Kraftmaschinen-Klopfsteuerung die unterschiedliche Spätverstellung der Funkenzündungs-Zeitsteuerung in mehreren Kraftmaschinenzylindern basierend auf adaptiven Klopfsteuerwerten der jeweiligen Zylinder; und das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung in jeden der mehreren Zylinder basierend auf der Zündzeitsteuerung nur eines der mehreren Zylinder, der den größten Betrag der Funkenspätverstellung besitzt, um eine Abgastemperatur unter einer Schwellentemperatur aufrechtzuerhalten. Die Kraftstoffeinstellung kann gleichermaßen das Einstellen eines Grades der Fettheit für jeden der mehreren Zylinder enthalten, wobei der Grad der Fettheit zum größten Betrag der Funkenspätverstellung proportional ist und von der Funkenspätverstellung der verbleibenden Zylinder unabhängig ist. Hier können die mehreren Kraftmaschinenzylinder in einer ersten Kraftmaschinenbank enthalten sein. Das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung, um eine Abgastemperatur aufrechtzuerhalten, enthält das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung jedes der mehreren Kraftmaschinenzylinder der ersten Kraftmaschinenbank, um eine Abgastemperatur der ersten Kraftmaschinenbank unter der Schwellentemperatur aufrechtzuerhalten. Die Abgastemperatur der ersten Kraftmaschinenbank kann als solche unabhängig von einer Abgastemperatur einer zweiten, anderen Kraftmaschinenbank unter der Schwellentemperatur aufrechterhalten werden. Die Schwellentemperatur kann auf einer Auslassventiltemperatur und/oder einer Turbineneinlasstemperatur und/oder einer Abgaskatalysatortemperatur basieren. Die Schwellentemperatur als solche kann eingestellt werden, damit sie sich innerhalb der Entwurfsgrenzen von einer oder mehreren Kraftmaschinentemperaturen befindet. Die Spätverstellung der Funkenzündungs-Zeitsteuerung basierend auf adaptiven Klopfsteuerwerten kann die Spätverstellung der Funkenzündungs-Zeitsteuerung mit einem höheren Grad der Funkenspätverstellung in einem ersten Zylinder, der eine höhere Klopfneigung besitzt, enthalten, während die Funkenzündungs-Zeitsteuerung in einem zweiten Zylinder, der eine geringere Klopfneigung besitzt, mit einem geringeren Grad der Funkenspätverstellung nach spät verstellt wird. Das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung kann das Anreichern sowohl des ersten als auch des zweiten Zylinders mit einem Grad der Fettheit enthalten, der auf dem höheren Grad der Funkenspätverstellung in dem ersten Zylinder basiert.
In einem weiteren Beispiel umfasst ein Kraftmaschinensystem eine erste Gruppe von Zylindern in einer ersten Kraftmaschinenbank, eine zweite Gruppe von Zylindern in einer zweiten Kraftmaschinenbank, eine Kraftstoffeinspritzdüse, die an jeden Kraftmaschinenzylinder gekoppelt ist, und eine Zündkerze, die an jeden Kraftmaschinenzylinder gekoppelt ist. Das Kraftmaschinensystem enthält ferner einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum: In-Erfahrung-Bringen adaptiver Klopfsteuerwerte für die Zylinder-Funkenzeitsteuerung auf einer zylinderweisen Grundlage basierend auf dem Auftreten von Klopfen in den jeweiligen Zylindern; unterschiedlichen Spätverstellen der Funkenzeitsteuerung in jedem Kraftmaschinenzylinder basierend auf den jeweiligen adaptiven Klopfwerten; Schätzen einer Änderung der Abgastemperatur, die den Funkeneinstellungen in jedem Zylinder zugeordnet ist; Identifizieren eines ersten Zylinders in der ersten Gruppe von Zylindern, der den größten Betrag der Funkenspätverstellung in der ersten Kraftmaschinenbank besitzt; Identifizieren eines zweiten Zylinders in der zweiten Gruppe von Zylindern, der den größten Betrag der Funkenspätverstellung in der zweiten Kraftmaschinenbank besitzt; und Beaufschlagen mit Kraftstoff jedes Zylinders der ersten Gruppe von Zylindern basierend auf der Funkenspätverstellung des ersten Zylinders, während jeder Zylinder der zweiten Gruppe von Zylindern basierend auf der Funkenspätverstellung des zweiten Zylinders mit Kraftstoff beaufschlagt wird, um eine Abgastemperatur in jeder Kraftmaschinenbank unter einer Schwellentemperatur aufrechtzuerhalten.
Hier enthält die Kraftstoffbeaufschlagung jedes Zylinders der ersten Gruppe das gleiche Anreichern jedes Zylinders der ersten Gruppe basierend auf der Funkenspätverstellung des ersten Zylinders, während die Kraftstoffbeaufschlagung jedes Zylinders der zweiten Gruppe das Anreichern jedes Zylinders der zweiten Gruppe basierend auf der Funkenspätverstellung des zweiten Zylinders enthält. Die Schwellentemperatur kann auf einer Katalysatortemperatur basieren, wobei die adaptiven Klopfsteuerwerte eine Funkenzeitsteuerungs-Einstellung für einen Zylinder basierend auf einer Vorwärtsregelungs-Wahrscheinlichkeit des Klopfens in dem Zylinder enthalten können.
In 3 ist eine beispielhafte Funken- und Kraftstoffeinstellung für die Klopfsteuerung für eine erste Gruppe von Zylindern (die Zylinder 1–4) einer ersten Kraftmaschinenbank (Bank_1) und eine zweite Gruppe von Zylindern (die Zylinder 1–4) einer zweiten Kraftmaschinenbank (Bank_2) gezeigt. Die Funken- und Kraftstoffeinstellungen werden auf einer bankweisen Grundlage ausgeführt, so dass die Abgastemperaturen der Bänke innerhalb der Entwurfsgrenzen der Komponenten aufrechterhalten werden können. Spezifisch stellt die graphische Darstellung 300 die Zylinder-Funkeneinstellungen in der graphischen Darstellung 302, die Zylinder-Kraftstoffeinstellungen in der graphischen Darstellung 304 und die bankspezifischen Abgastemperaturprofile in der graphischen Darstellung 306 dar.
Die graphische Darstellung 302 zeigt einen für jeden Zylinder einer ersten Kraftmaschinenbank und einer zweiten Kraftmaschinenbank bestimmten Betrag der Funkenspätverstellung. Wie dargestellt ist, kann jeder Zylinder mit einem anderen Betrag der Funkenspätverstellung betrieben werden. Die Funkenspätverstellung für jeden Zylinder kann basierend auf den adaptiven Klopfwerten des einzelnen Zylinders, die während mehrerer Antriebszyklen in Erfahrung gebracht und von einem Speicher des Controllers abgerufen werden, bestimmt werden. Der Cyl_2 in der ersten Kraftmaschinenbank kann dafür ausgelegt sein, mit dem größten Betrag der Funkenspätverstellung in der ersten Bank zu arbeiten, und kann als der "Zylinder des ungünstigsten Falls" der Bank_1 bezeichnet werden (wie über einen Stern angegeben ist). Gleichermaßen kann der Cyl_3 der zweiten Kraftmaschinenbank dafür ausgelegt sein, mit dem größten Betrag der Funkenspätverstellung in der zweiten Bank zu arbeiten, wobei er als der "Zylinder des ungünstigsten Falls" der Bank_2 bezeichnet werden kann (wie ebenfalls über einen Stern angegeben ist).
Die graphische Darstellung 304 zeigt eine für jeden Zylinder der ersten Kraftmaschinenbank und der zweiten Kraftmaschinenbank bestimmte Kraftstoffbeaufschlagung. Um es zu ermöglichen, dass die Abgastemperatur (die graphische Darstellung 306) jeder Bank innerhalb des Schwellenwertes 305 aufrechterhalten wird, werden alle Zylinder der ersten Bank mit einem Grad der Fettheit angereichert, der basierend auf der Funkenspätverstellung des Cyl_2 eingestellt wird, während alle Zylinder der zweiten Bank mit einem Grad der Fettheit angereichert werden, der basierend auf der Funkenspätverstellung des Cyl_3 eingestellt wird. Während die Zylinder mit variierenden Funkenmodifizierern betrieben werden, werden folglich die Zylinder einer gegebenen Bank mit einem gemeinsamen Kraftstoffmodifizierer betrieben, der auf dem Funkenmodifizierer des Zylinders des ungünstigsten Falls der gegebenen Bank basiert. Wie in der graphischen Darstellung 306 gezeigt ist, ermöglicht dies die Klopfsteuerung, während außerdem die Abgastemperaturen innerhalb der Grenzen der wärmeempfindlichen Kraftmaschinenkomponenten aufrechterhalten werden.
Auf diese Weise können zylinderspezifische Funkeneinstellungen angewendet werden, um das Auftreten von Klopfen in einzelnen Zylinder zu behandeln. Dann können bankspezifische Kraftstoffeinstellungen angewendet werden, um die Abgastemperatur für die Bank zu steuern. Durch die gleiche Kraftstoffbeaufschlagung (z. B. die gleiche Anreicherung) aller Zylinder einer Bank basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung, die erforderlich ist, um den Temperaturanstieg zu behandeln, der dem Zylinder zugeordnet ist, der den größten Betrag der Klopfsteuerungs-Funkenspätverstellung besitzt, können die Abgasübertemperaturbedingungen verringert werden. Dies verlängert als solches die Lebensdauer der Kraftmaschinenkomponenten und verbessert die Kraftmaschinenleistung. Außerdem ermöglicht die bankspezifische Kraftstoffeinstellung eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit, ohne die Klopfsteuerung zu verschlechtern.
Es wird angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere aus irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, repräsentieren. Als solche können die veranschaulichten verschiedenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern sie ist für die Leichtigkeit der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten besonderen Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen Code graphisch darstellen, der in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinen-Steuersystem zu programmieren ist.
Es ist klar, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technik kann z. B. auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder dessen Äquivalent beziehen. Derartige Ansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente enthalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer in Beziehung stehenden Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, ob ihr Umfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Umfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Umfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
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

WO 2011023852 [0002]

Claims

Verfahren für eine Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: Aufrechterhalten der Abgastemperatur der Kraftmaschine innerhalb eines Schwellenwertes über sowohl Funken- als auch Kraftstoffbeaufschlagungs-Einstellungen, wobei die Funkeneinstellung auf adaptiven Klopfsteuerwerten für jeden von mehreren Kraftmaschinenzylindern basiert und die Kraftstoffbeaufschlagungs-Einstellung auf der Funkeneinstellung basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder der mehreren Zylinder mit einem anderen Betrag der Funkenspätverstellung vom MBT betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Kraftstoffbeaufschlagungs-Einstellung ein Grad der Anreicherung ist, wobei der Grad für jeden der mehreren Zylinder in Reaktion auf einen Betrag der Funkenspätverstellung eines einzigen Zylinders der mehreren Zylinder, der am meisten nach spät verstellt ist, eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Funkeneinstellung die Spätverstellung der Funkenzeitsteuerung weiter vom MBT in einem Zylinder enthält, wenn der adaptive Klopfsteuerwert für den Zylinder zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der adaptive Klopfsteuerwert für jeden Zylinder auf einer Klopfhistorie des Zylinders basiert, wobei der adaptive Klopfsteuerwert zunimmt, wenn die Häufigkeit des Auftretens des Klopfens in dem Zylinder zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kraftstoffeinstellung basierend auf der Funkeneinstellung Folgendes enthält: Vergleichen der Beträge der Funkeneinstellung für jeden der mehreren Zylinder; Identifizieren eines der mehreren Zylinder, der den größten Betrag der Funkenspätverstellung besitzt; und ähnliches Einstellen der Kraftstoffeinspritzung in jeden der mehreren Zylinder basierend auf dem größten Betrag der Funkenspätverstellung.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung ferner Folgendes enthält: Schätzen eines Anstiegs der Abgastemperatur, der dem größten Betrag der Funkenspätverstellung in dem einen der mehreren Zylinder zugeordnet ist; Bestimmen eines Grades der Fettheit der Kraftstoffbeaufschlagung basierend auf dem geschätzten Anstieg; und Kraftstoffbeaufschlagung jedes der mehreren Zylinder basierend auf dem bestimmten Grad der Fettheit, um die Abgastemperatur unter einer Schwellentemperatur aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Kraftstoffbeaufschlagung das gleiche Anreichern jedes der mehreren Zylinder basierend auf dem größten Betrag der Funkenspätverstellung enthält.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die mehreren Zylinder an eine erste Kraftmaschinenbank gekoppelt sind, wobei die Kraftmaschine ferner eine zweite Kraftmaschinenbank enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner während der Anreicherung jedes der mehreren Zylinder der ersten Kraftmaschinenbank die Kraftstoffbeaufschlagung der Zylinder einer zweiten Bank bei oder etwa bei der Stöchiometrie umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner die Spätverstellung der Funkenzeitsteuerung vom MBT in jedem von mehreren Zylindern der zweiten Kraftmaschinenbank basierend auf den adaptiven Klopfsteuerwerten für jeden der mehreren Kraftmaschinenzylinder; und das Anreichern jedes der mehreren Zylinder der zweiten Bank basierend auf dem für einen der mehreren Zylinder der zweiten Bank bestimmten größten Betrag der Funkenspätverstellung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Kraftstoffbeaufschlagung das Anreichern des einen der mehreren Zylinder basierend auf dem geschätzten Anstieg enthält, um die Abgastemperatur unter einer Schwellentemperatur aufrechtzuerhalten, während ein Rest der mehreren Zylinder basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des einen von mehreren Zylindern mit Kraftstoff beaufschlagt wird, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases bei oder etwa bei der Stöchiometrie aufrechtzuerhalten.
Verfahren für eine Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: unterschiedliches Spätverstellen der Funkenzündungs-Zeitsteuerung in mehreren Kraftmaschinenzylindern basierend auf adaptiven Klopfsteuerwerten der jeweiligen Zylinder; und Einstellen der Kraftstoffeinspritzung in jeden der mehreren Zylinder basierend auf der Zündzeitsteuerung nur eines der mehreren Zylinder, der den größten Betrag der Funkenspätverstellung besitzt, um eine Abgastemperatur unter einer Schwellentemperatur aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Kraftstoffeinstellung das gleiche Einstellen eines Grades der Fettheit für jeden der mehreren Zylinder enthält, wobei der Grad der Fettheit zum größten Betrag der Funkenspätverstellung proportional ist und von der Funkenspätverstellung der verbleibenden Zylinder unabhängig ist, wobei die mehreren Kraftmaschinenzylinder in einer ersten Kraftmaschinenbank enthalten sind und wobei das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung, um eine Abgastemperatur aufrechtzuerhalten, das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung jedes der mehreren Kraftmaschinenzylinder der ersten Kraftmaschinenbank enthält, um eine Abgastemperatur der ersten Kraftmaschinenbank unter der Schwellentemperatur aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Abgastemperatur der ersten Kraftmaschinenbank unabhängig von einer Abgastemperatur einer zweiten, anderen Kraftmaschinenbank unter der Schwellentemperatur aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Schwellentemperatur auf einer Auslassventiltemperatur und/oder einer Turbineneinlasstemperatur und/oder einer Abgaskatalysatortemperatur basiert.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Spätverstellung der Funkenzündungs-Zeitsteuerung basierend auf adaptiven Klopfsteuerwerten die Spätverstellung der Funkenzündungs-Zeitsteuerung mit einem höheren Grad der Funkenspätverstellung in einem ersten Zylinder, der eine höhere Klopfneigung besitzt, enthält, während die Funkenzündungs-Zeitsteuerung in einem zweiten Zylinder, der eine geringere Klopfneigung besitzt, mit einem geringeren Grad der Funkenspätverstellung nach spät verstellt wird und wobei das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung das Anreichern sowohl des ersten als auch des zweiten Zylinders mit einem Grad der Fettheit enthält, der auf dem höheren Grad der Funkenspätverstellung in dem ersten Zylinder basiert.
Kraftmaschinensystem, das Folgendes umfasst: eine erste Gruppe von Zylindern in einer ersten Kraftmaschinenbank, eine zweite Gruppe von Zylindern in einer zweiten Kraftmaschinenbank, eine Kraftstoffeinspritzdüse, die an jeden Kraftmaschinenzylinder gekoppelt ist, eine Zündkerze, die an jeden Kraftmaschinenzylinder gekoppelt ist; und einen Controller mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum: In-Erfahrung-Bringen adaptiver Klopfsteuerwerte für die Zylinder-Funkenzeitsteuerung auf einer zylinderweisen Grundlage basierend auf dem Auftreten von Klopfen in den jeweiligen Zylindern; unterschiedlichen Spätverstellen der Funkenzeitsteuerung in jedem Kraftmaschinenzylinder basierend auf den jeweiligen adaptiven Klopfwerten; Schätzen einer Änderung der Abgastemperatur, die den Funkeneinstellungen in jedem Zylinder zugeordnet ist; Identifizieren eines ersten Zylinders in der ersten Gruppe von Zylindern, der einen größten Betrag der Funkenspätverstellung in der ersten Kraftmaschinenbank besitzt; Identifizieren eines zweiten Zylinders in der zweiten Gruppe von Zylindern, der einen größten Betrag der Funkenspätverstellung in der zweiten Kraftmaschinenbank besitzt; und Beaufschlagen mit Kraftstoff jedes Zylinders der ersten Gruppe von Zylindern basierend auf der Funkenspätverstellung des ersten Zylinders, während jeder Zylinder der zweiten Gruppe von Zylindern basierend auf der Funkenspätverstellung des zweiten Zylinders mit Kraftstoff beaufschlagt wird, um eine Abgastemperatur in jeder Kraftmaschinenbank unter einer Schwellentemperatur aufrechtzuerhalten.
System nach Anspruch 18, wobei die Kraftstoffbeaufschlagung jedes Zylinders der ersten Gruppe das gleiche Anreichern jedes Zylinders der ersten Gruppe basierend auf der Funkenspätverstellung des ersten Zylinders enthält; und wobei die Kraftstoffbeaufschlagung jedes Zylinders der zweiten Gruppe das Anreichern jedes Zylinders der zweiten Gruppe basierend auf der Funkenspätverstellung des zweiten Zylinders enthält.
System nach Anspruch 18, wobei die Schwellentemperatur auf einer Katalysatortemperatur und/oder einem Abgasturbineneinlass und/oder einem oder mehreren Auslassventilen basiert und wobei die adaptiven Klopfsteuerwerte eine Funkenzeitsteuerungs-Einstellung für einen Zylinder basierend auf einer Vorwärtsregelungs-Wahrscheinlichkeit des Klopfens in dem Zylinder enthalten.