DE102015208746A1 - Verfahren und system zur zündenergiesteuerung - Google Patents

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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Verbessern der Funkenrobustheit bereitgestellt. Die Funkenzündungs-Haltebefehle werden basierend auf dem Kraftstoffanteil eingestellt, der über die Direkteinspritzung bezüglich der Kanaleinspritzung zugeführt wird. Die Herangehensweise ermöglicht, dass die Zündausgabe der Zündanforderung der gegebenen Kraftstoffkombination besser entspricht.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Verfahren und Systeme zum Einstellen der Funkenzündungsenergie in einem Kraftmaschinensystem, das für die Direkt- und die Kanal-Kraftstoffeinspritzung von Kraftstoffen ausgelegt ist.
  • Kraftmaschinen können mit Kraftstoff-Direkteinspritzdüsen, die den Kraftstoff direkt in einen Verbrennungszylinder einspritzen (Direkteinspritzung), und/oder mit Kraftstoff-Kanaleinspritzdüsen, die den Kraftstoff in eine Lufteinlassöffnung des Zylinders einspritzen (Kanaleinspritzung), konfiguriert sein. Mehrstoff-Kraftmaschinensysteme können sowohl die Kanal- als auch die Direkteinspritzung verwenden, wobei verschiedene Kraftstofftypen den verschiedenen Einspritzdüsen bereitgestellt werden. Die Direkteinspritzung von Ethanolkraftstoff kann z. B. mit der Kanaleinspritzung von Benzinkraftstoff verwendet werden. Dabei kann die Direkteinspritzung des Alkoholkraftstoffs die erhöhten Ladungskühlungswirkungen der höheren Verdampfungswärme und der erhöhten Oktanzahl des Alkoholkraftstoffs ausnutzen. Dies unterstützt das Behandeln der Klopfbegrenzungen, insbesondere unter aufgeladenen Bedingungen. Die Direkteinspritzung des Kraftstoffs kann außerdem während eines Kaltstarts der Kraftmaschine verwendet werden, um insgesamt magerer als die Stöchiometrie, aber für eine robuste Zylinderverbrennung in der Nähe der Zündkerze fetter zu arbeiten. Ferner kann die Kanaleinspritzung des Benzinkraftstoffs die höhere Energiedichte des Benzinkraftstoffs und die verbesserte Kraftstoffverdampfung bei niedrigeren Kraftmaschinentemperaturen im Vergleich zu denen des Alkoholkraftstoffs ausnutzen.
  • Die Erfinder haben jedoch hier erkannt, dass verschiedene Energieausgaben und Funkendauern des Zündsystems erforderlich sein können, wenn verschiedene Kraftstoffe eingespritzt werden. Ferner können basierend auf dem Einspritzmodus (direkt oder Kanal) verschiedene Energieausgaben und Funkendauern des Zündsystems erforderlich sein. Das Managen der Zündenergieausgabe und der Funkendauer kann noch komplizierter werden, wenn Übergänge zwischen den Kraftstoffen und den Einspritzmodi ausgeführt werden. Falls die Zündenergieausgabe und die Funkendauer als solche nicht auf geeignete Niveaus eingestellt sind, können verschiedene Probleme auftreten, wie z. B. eine unvollständige Verbrennung, eine Überverwendung der Funkenenergie, Haltbarkeitsprobleme der Komponenten, eine Verschlechterung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und der Emissionen.
  • In einem Beispiel können einige der obigen Probleme wenigstens teilweise durch ein Verfahren für eine Kraftmaschine behandelt werden, das Folgendes umfasst: Einstellen eines Zündspulen-Haltezeitraums für ein Zylinderfunkenereignis basierend auf einem Verhältnis des Kraftstoffs, der in dem Zylinder über Kanaleinspritzung bezüglich der Direkteinspritzung empfangen wird. Das Einstellen kann ferner auf dem Typ der Kraftstoffe basieren, die über Kanaleinspritzung bezüglich der Direkteinspritzung empfangen werden. Noch weiter kann das Einstellen auf der Aufteilung der Direkteinspritzung einschließlich des Verhältnisses des in einem Einlasstakt bezüglich eines Verdichtungstakts direkt eingespritzten Kraftstoffs basieren. In dieser Weise können die Zündenergie und die Funkendauer für verschiedene Kraftstofftypen und verschiedene Typen der Einspritzung eingestellt werden.
  • Als ein Beispiel können für ein Funkenereignis eines Zylinderverbrennungsereignisses die Zündspulenparameter basierend sowohl auf den Typen des Kraftstoffs, die während des Zylinderverbrennungsereignisses in dem Zylinder empfangen werden, als auch auf dem relativen Anteil der gesamten Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders, der über eine Kanaleinspritzdüse und eine Direkteinspritzdüse empfangen wird, eingestellt werden. Der Zylinder kann z. B. für das gegebene Verbrennungsereignis eine erste Menge eines ersten Kraftstoffs über die Kanaleinspritzdüse empfangen, während er eine zweite Menge eines zweiten, anderen Kraftstoffs über die Direkteinspritzdüse empfängt. Das Kraftmaschinensystem kann mit einer einzigen Zündspule konfiguriert sein, wobei ein Ladestrom während eines Haltezeitraums in die Zündspule eingespeist wird, nach dem die Spule zu der Zündkerze entladen wird, um das Funkenereignis einzuleiten. Hier kann der Haltezeitraum, während dessen der Ladestrom eingespeist wird, basierend auf dem ersten und dem zweiten Kraftstoff und basierend auf dem Verhältnis der Kraftstoffzufuhr über die Kanal- und die Direkteinspritzdüse eingestellt werden. Als ein Beispiel kann, wenn die Menge des über die Direkteinspritzdüse zugeführten Kraftstoffs zunimmt, der Haltezeitraum aufgrund der Ladungskühlung von der Direkteinspritzung, die die Verdichtungsdrücke in dem Zylinder etwas höher macht, vergrößert werden. Wenn der Haltezeitraum als solcher vergrößert wird, nimmt der in die Spule eingespeiste Spitzenladestrom zu, was die Zündenergieausgabe des kulminierenden Funkenereignisses vergrößert.
  • In einem alternativen Beispiel kann das Kraftmaschinensystem mit einer Doppelzündspule konfiguriert sein, wobei ein erster Ladestrom während eines ersten Haltezeitraums in eine erste Zündspule eingespeist wird und ein zweiter Ladestrom während eines zweiten Haltezeitraums in eine zweite Zündspule eingespeist wird. Nachdem der erste Haltezeitraum vergangen ist, wird die erste Spule zu der Zündkerze entladen, um das Funkenereignis einzuleiten. Während die erste Spule entladen wird und nach einer Verzögerung seit dem Entladen der ersten Spule wird die zweite Spule zu der Zündkerze entladen. Hier kann der Haltezeitraum sowohl für die erste als auch für die zweite Zündspule basierend auf dem ersten und dem zweiten Kraftstoff und basierend auf dem Verhältnis der Kraftstoffzufuhr über die Kanal- und die Direkteinspritzdüse eingestellt werden. Als ein Beispiel kann, wenn die über die Direkteinspritzdüse zugeführte Kraftstoffmenge zunimmt, der Haltezeitraum der ersten und der zweiten Zündspule vergrößert werden. Außerdem kann eine Verzögerung zwischen dem Entladen der beiden Spulen verringert werden. Wie hier ausgearbeitet ist, kann die Zündenergieanforderung von verschiedenen Faktoren der Verbrennungskammer abhängen und kann von Kraftmaschine zu Kraftmaschine variieren. Wenn der Kraftstoffanteil der Direkteinspritzung höher ist, kann aufgrund der vergrößerten Ladung und des vergrößerten Verdichtungsdrucks während der Entladung die Zündenergie im Allgemeinen vergrößert werden. Falls der direkt eingespritzte Kraftstoffanteil in mehrere Einspritzungen aufgeteilt ist, z. B. eine Einlasstakt- und eine Verdichtungstakt-Direkteinspritzung, und falls die Verdichtungstakteinspritzung in einer geschichteten Weise verwendet wird, kann ein vorteilhaftes Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Nähe der Zündkerze sowohl in eine niedrigere Zündenergieanforderung als auch in einen niedrigeren Bedarf an einer zweiten Entladung umgesetzt werden.
  • Das Einstellen des Haltezeitraums und der Verzögerung kann außerdem auf dem Kraftstofftyp basieren, der über die Kanaleinspritzdüse und die Direkteinspritzdüse zugeführt wird. Das Einstellen kann z. B. auf einem Unterschied des Alkoholgehalts der Kraftstoffe oder einer Oktanzahl der Kraftstoffe basieren. Folglich kann der Haltezeitraum für jede Zündspule im Vergleich dazu, wenn der über Kanaleinspritzung eingespritzte Kraftstoff Benzin enthält und der direkt eingespritzte Kraftstoff E10 enthält, niedriger sein, wenn der über Kanaleinspritzung eingespritzten Kraftstoff Benzin enthält und der direkt eingespritzte Kraftstoff E85 enthält. Außerdem kann der Haltezeitraum als eine Funktion der Reaktivität (oder der Zündfähigkeit) des Kraftstoffs eingestellt werden. Kraftstoffe mit höherer Reaktivität können als solche einen niedrigeren Zündenergiebedarf aufweisen.
  • In dieser Weise kann die Funkenenergie für ein Verbrennungsereignis durch das Einstellen des Haltebefehls einer Zündspule basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders variiert werden, wobei die Zündenergieausgabe während eines Funkenereignisses in dem Zylinder besser gemanagt werden kann. Insbesondere kann die Zündenergieausgabe der für die Verbrennung der gegebenen Kombination der Kraftstoffe und Einspritztypen erforderlichen Zündausgabe besser entsprechen. Durch das Vergrößern der Zündausgabe, wenn die Kraftstoffzufuhr über die Direkteinspritzung zunimmt und die Kraftstoffzufuhr über die Kanaleinspritzung abnimmt, wird die Leistungsaufnahme des Zündereignisses verbessert. Außerdem wird die Haltbarkeit der Komponenten vergrößert.
  • Dies ermöglicht als solches eine robuste Verbrennung bei einer minimalen Energieverwendung. Außerdem wird die Haltbarkeit der Zündkomponenten, wie z. B. der Zündspulen und der Zündkerzen, nicht gefährdet. Insgesamt wird die Zylinderverbrennung verbessert.
  • 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 ist eine schematische graphische Darstellung einer Kraftmaschine;
  • 2 ist eine schematische graphische Darstellung eines Einzelspulen-Zündsystems, das an das Kraftmaschinensystem nach 1 gekoppelt sein kann;
  • 3 zeigt eine beispielhafte schematische graphische Darstellung eines Doppelspulen-Zündsystems, das an das Kraftmaschinensystem nach 1 gekoppelt sein kann;
  • 4 zeigt einen Ablaufplan auf hoher Ebene zum Einstellen einer Funkenzündungsausgabe während eines Funkenereignisses basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders;
  • 5 zeigt einen Ablaufplan auf hoher Ebene zum Einstellen eines Zündspulen-Haltebefehls und einer Verzögerung basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders;
  • 6 zeigt beispielhafte Signale eines Einzelspulen-Zündsystems, das während eines Funkenereignisses einer Zündkerze elektrische Energie zuführt;
  • 7 zeigt beispielhafte Signale eines Doppelspulen-Zündsystems, das während eines Funkenereignisses einer Zündkerze elektrische Energie zuführt;
  • 8 zeigt beispielhafte Trends der Änderung der Zündsteuersignale, wenn sich die Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders ändert;
  • 9 zeigt eine beispielhafte Einstellung der Zündausgabe bei sich ändernder Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf ein verbessertes Zündenergiemanagement in einer Funkenzündungs-Kraftmaschine, wie z. B. der Kraftmaschine nach 1. Die Kraftmaschine kann mit einem Einzelspulen-Zündsystem, wie in 2 beschrieben ist, oder einem Doppelspulen-Zündsystem, wie in 3 beschrieben ist, ausgelegt sein. Ein Kraftmaschinen-Controller kann dafür ausgelegt sein, eine Steuerroutine, wie z. B. die beispielhafte Routine nach den 4–5, auszuführen, um einen Zündspulen-Haltebefehl (für jedes Zündsystem) und eine Verzögerung beim Entladen (für Doppelspulen-Zündsysteme) basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders, einschließlich basierend auf einem oder mehreren Kraftstoffen, die in dem Zylinder empfangen werden, und dem Kraftstoffeinspritztyp, einzustellen. Der Controller kann dementsprechend bei einem gegebenen Zylinderverbrennungsereignis sowohl einstellen, wie lange ein Ladestrom eingespeist wird, als auch einstellen, wann die in der Zündspule gespeicherte Energie zu der Zündkerze entladen wird (die 6–7). Beispielhafte Trends sind bezüglich der Kennfelder nach 8 gezeigt. Eine beispielhafte Einstellung der Funkenausgabe bei einer Änderung der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders ist bezüglich 9 gezeigt.
  • 1 stellt eine beispielhafte Ausführungsform einer Verbrennungskammer oder eines Zylinders einer Brennkraftmaschine 10 dar. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das einen Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 130 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (d. h., 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 Einlasskanälen 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 konfiguriert 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. Es kann eine Drosselklappe 162, die eine Drosselklappenplatte 164 enthält, 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 162 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 irgendein geeigneter Sensor 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.
  • 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 einen Aktuator 152 gesteuert sein. Ähnlich kann das Auslassventil 156 durch den Controller 12 über einen Aktuator 154 gesteuert sein. Während einiger Bedingungen kann der Controller 12 die den Aktuatoren 152 und 154 bereitgestellten Signale variieren, um das Öffnen und das Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Positionen des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 können durch jeweilige (nicht gezeigte) Ventilpositionssensoren bestimmt werden. Die Ventilaktuatoren können der elektrische Ventilbetätigungstyp oder der Nockenbetätigungstyp oder eine Kombination daraus sein. Die Zeitsteuerung der Einlass- und Auslassventile kann gleichzeitig gesteuert sein oder es kann irgendeine von einer Möglichkeit der variablen Einlassnocken-Zeitsteuerung, der variablen Auslassnocken-Zeitsteuerung, der doppelt unabhängigen variablen Nockenzeitsteuerung oder der festen Nockenzeitsteuerung verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken enthalten und kann ein Nockenkurvenschaltsystem (CPS-System) und/oder ein System mit variabler Nockenzeitsteuerung (VCT-System) 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. Der Zylinder 14 kann z. B. alternativ ein über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über eine Nockenbetätigung, die das CPS und/oder die VCT enthält, gesteuertes Auslassventil enthalten. In 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. Üblicherweise 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. Wie hier in 2 ausgearbeitet ist, kann das Zündsystem 190 ein Einzelspulen-Zündsystem sein, wobei eine einzige Zündspule elektrisch an die Zündkerze gekoppelt ist. Die einzige Spule kann durch das Einspeisen eines Ladestroms während eines vorgegebenen Haltezeitraums geladen werden und dann zu der Zündkerze entladen werden, um das Zylinderfunkenereignis einzuleiten. Wie hier in 3 ausgearbeitet ist, kann das Zündsystem 190 alternativ ein Doppelspulen-Zündsystem sein, wobei sowohl eine erste als auch eine zweite Zündspule elektrisch an die Zündkerze gekoppelt sind. Jede Spule kann durch das Einspeisen eines ähnlichen oder eines verschiedenen Ladestroms während vorgegebener Haltezeiträume geladen werden. Die Spulen können dann asynchron (d. h., nicht gleichzeitig) zu der Zündkerze entladen werden, um ein Zylinderfunkenereignis einzuleiten. Wie später erörtert wird, können sowohl der Haltezeitraum des Ladestroms als auch die Verzögerung zwischen den Entladungsereignissen basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders eingestellt werden, um die Übereinstimmung der resultierenden Zündausgabe mit einer Zündausgabe zu verbessern, die erforderlich ist, um unter den gegebenen Bedingungen der Kraftstoffbeaufschlagung eine robuste Zylinderverbrennung bereitzustellen.
  • 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 zwei Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 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-1, das über einen elektronischen Treiber 168 von dem Controller 12 empfangen wird, direkt in ihn einzuspritzen. In dieser Weise stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 166 das bereit, was als Direkteinspritzung (die im Folgenden 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, 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 geringen 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 die Mischung zu verbessern. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 166 von einem Hochdruck-Kraftstoffsystem 1 172 zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler enthält. Alternativ kann der Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe mit einem niedrigeren Druck zugeführt werden, wobei in diesem Fall die Zeitsteuerung der Kraftstoff-Direkteinspritzung während des Verdichtungstakts mehr eingeschränkt sein kann, als wenn ein Hochdruck-Kraftstoffsystem verwendet wird. Ferner kann der Kraftstofftank einen Drucksensor aufweisen, der dem Controller 12 ein Signal bereitstellt, während dies nicht gezeigt ist.
  • Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzdüse 170 anstatt in dem Zylinder 14 in einer Konfiguration, die das bereitstellt, was als Kanaleinspritzung des Kraftstoffs (die im Folgenden als "PFI" bezeichnet wird) in die Einlassöffnung stromaufwärts des Zylinders 14 bekannt ist, im Einlasskanal 146 angeordnet ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse 170 kann den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW-2, das über einen elektronischen Treiber 171 von dem Controller 12 empfangen wird, einspritzen. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 170 von einem Kraftstoffsystem 2 173 zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und einen Kraftstoffverteiler enthält. Es sei angegeben, dass ein einziger Treiber 168 oder 171 für beide Kraftstoffeinspritzsysteme verwendet werden kann, oder dass mehrere Treiber, z. B. der Treiber 168 für die Kraftstoffeinspritzdüse 166 und der Treiber 171 für die Kraftstoffeinspritzdüse 170, verwendet werden können, wie dargestellt ist.
  • Die Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 können verschiedene Eigenschaften aufweisen. Diese enthalten Unterschiede in der Größe, eine Einspritzdüse kann z. B. ein größeres Einspritzloch als die andere aufweisen. Andere Unterschiede enthalten andere Sprühwinkel, andere Betriebstemperaturen, ein anderes Zielen, eine andere Einspritzzeitsteuerung, andere Sprüheigenschaften, andere Orte usw., sind aber nicht darauf eingeschränkt. Außerdem können in Abhängigkeit von dem Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs zwischen den Einspritzdüsen 170 und 166 unterschiedliche Wirkungen erreicht werden.
  • Die Kraftstofftanks in den Kraftstoffsystemen 172 und 173 können Kraftstoff mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten enthalten, wie z. B. unterschiedliche Kraftstoffzusammensetzungen. Die Unterschiede können einen anderen Alkoholgehalt, eine andere Oktanzahl, andere Verdampfungswärmen, andere Kraftstoffmischungen, andere Kraftstoffflüchtigkeiten und/oder Kombinationen daraus usw. enthalten. Ein Beispiel der Kraftstoffe mit verschiedenen Alkoholgehalten könnte Benzin als einen ersten Kraftstoff mit einem niedrigeren Alkoholgehalt und eine Ethanolkraftstoffmischung (wie z. B. E85) als einen zweiten Kraftstoff mit einem größeren Alkoholgehalt enthalten. In einem weiteren Beispiel kann die Kraftmaschine Ethanolkraftstoffmischungen mit variierendem Alkoholgehalt als den ersten und den zweiten Kraftstoff verwenden, wie z. B. E10 (das aus etwa 10 % Ethanol und 90 % Benzin besteht) als den ersten Kraftstoff, der über Kanaleinspritzung eingespritzt wird, und E85 (das aus etwa 85 % Ethanol und 15 % Benzin besteht) als einen zweiten Kraftstoff, der direkt eingespritzt wird. Andere mögliche Substanzen enthalten Wasser, eine Mischung aus Alkohol und Wasser, eine Mischung aus Alkoholen usw. Als ein weiteres Beispiel könnten die Kraftstoffe mit verschiedener Flüchtigkeit Kraftstoff mit verschiedenem Alkoholgehalt oder Kraftstoffe mit verschiedenen jahreszeitlichen oder regionalen Qualitäten (z. B. einen Kraftstoff in Winterqualität und einen Kraftstoff in Sommerqualität oder einen Kraftstoff in Nordqualität und einen Kraftstoff in Südqualität) enthalten. Außerdem können sich der erste und der zweite Kraftstoff in anderen Kraftstoffqualitäten unterscheiden, wie z. B. ein Unterschied der Temperatur, der Viskosität, der Oktanzahl usw.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist die Kraftmaschine 10 ein Mehrstoff-Kraftmaschinensystem, so dass der in dem Kraftstoffsystem 1 172 gelagerte und durch die Kraftstoffeinspritzdüse 166 zugeführte Kraftstoff von dem Kraftstoff, der in dem Kraftstoffsystem 2 173 gelagert ist und durch die Kraftstoffeinspritzdüse 170 zugeführt wird, verschieden ist. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der erste Kraftstoff, der durch Kanaleinspritzung zugeführt wird, ein erster Kraftstoff sein, der einen niedrigeren Alkoholgehalt aufweist, während der zweite Kraftstoff, der durch Direkteinspritzung zugeführt wird, ein zweiter Kraftstoff sein kann, der einen höheren Alkoholgehalt aufweist. Wie im Folgenden ausgearbeitet wird, kann der Kraftmaschinen-Controller die Kraftstoffeinspritzprofile während eines Kraftmaschinenstarts, des Anlassens und der Steuerung der Leerlaufdrehzahl einstellen, um sowohl die Kraftstoffeigenschaften der verschiedenen Kraftstoffe, die in dem Kraftstoffsystem verfügbar sind, als auch die Vorteile der Kanal- und Direkteinspritzung wirksam einzusetzen, um die Abgas- und PM-Emissionen zu verringern.
  • Der Kraftstoff kann während eines einzigen Zyklus des Zylinders durch beide Einspritzdüsen dem Zylinder zugeführt werden. Jede Einspritzdüse kann z. B. einen Anteil einer Gesamtkraftstoffeinspritzung, die in dem Zylinder 14 verbrannt wird, zuführen. Ferner können sich die Verteilung und/oder die relative Menge des Kraftstoffs, der von jeder Einspritzdüse zugeführt wird, mit den Betriebsbedingungen ändern, wie z. B. der Kraftmaschinendrehzahl, der Kraftmaschinenlast, der Abgastemperatur, den PM-Emissionen usw. Die relative Verteilung der Gesamtmenge des über die Kanaleinspritzung durch die Einspritzdüse 170 eingespritzten ersten Kraftstoffs und der Gesamtmenge des durch die Direkteinspritzdüse 166 (als eine oder mehrere Einspritzungen) direkt eingespritzten zweiten Kraftstoffs kann als ein Einspritzverhältnis bezeichnet werden. Das Einspritzen einer größeren Menge des ersten Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis über die (Kanal-)Einspritzdüse 170 kann z. B. ein Beispiel eines höheren ersten Verhältnisses der Kanal- zur Direkteinspritzung sein, während das Einspritzen einer größeren Menge des zweiten Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis über die (Direkt-)Einspritzdüse 166 ein niedrigeres erstes Verhältnis der Kanal- zu der Direkteinspritzung sein kann. Es sei angegeben, dass dies lediglich Beispiele der verschiedenen Einspritzverhältnisse sind und dass verschiedene andere Einspritzverhältnisse verwendet werden können.
  • Außerdem sollte erkannt werden, dass der über Kanaleinspritzung eingespritzte Kraftstoff sowohl während eines Ereignisses eines offenen Einlassventils, eines Ereignisses eines geschlossenen Einlassventils (z. B. im Wesentlichen vor einem Einlasstakt, wie z. B. während eines Ausstoßtakts) als auch während des Betriebs sowohl mit offenem als auch mit geschlossenem Einlassventil zugeführt werden kann. Ähnlich kann der direkt eingespritzte Kraftstoff z. B. sowohl während eines Einlasstakts als auch teilweise während eines vorhergehenden Ausstoßtakts, während des Einlasstakts und teilweise während des Verdichtungstakts zugeführt werden. Ferner kann der direkt eingespritzte Kraftstoff als eine einzige Einspritzung oder als mehrere Einspritzungen zugeführt werden. Diese können mehrere Einspritzungen während des Einlasstakts, mehrere Einspritzungen während des Verdichtungstakts oder eine Kombination aus einigen Direkteinspritzungen während des Einlasstakts und einigen während des Verdichtungstakts enthalten. Wenn mehrere Direkteinspritzungen ausgeführt werden, kann die relative Verteilung der Gesamtmenge des direkt eingespritzten zweiten Kraftstoffs zwischen einer Einlasstakt-(Direkt-)Einspritzung und einer Verdichtungstakt-(Direkt-)Einspritzung als ein Aufteilungsverhältnis bezeichnet werden. Das direkte Einspritzen einer größeren Menge des zweiten Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis während eines Einlasstakts kann z. B. ein Beispiel eines höheren Aufteilungsverhältnisses der Einlasstakt-Direkteinspritzung sein, während das Einspritzen einer größeren Menge des zweiten Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis während eines Verdichtungstakts ein Beispiel eines niedrigeren Aufteilungsverhältnisses der Einlasstakt-Direkteinspritzung sein kann. Es sei angegeben, dass dies lediglich Beispiele der verschiedenen Einspritzverhältnisse sind und dass verschiedene andere Einspritzverhältnisse verwendet werden können.
  • Sogar für ein einziges Verbrennungsereignis als solches kann der eingespritzte Kraftstoff mit verschiedenen Zeitsteuerungen von einer Kanal- und einer Direkteinspritzdüse eingespritzt werden. Außerdem können für ein einziges Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Zyklus ausgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Einlasstakts, des Verdichtungstakts oder irgendeiner geeigneten Kombination daraus ausgeführt werden.
  • Die Energieausgabe des Zündsystems kann nicht nur basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. der Drehzahl und der Last der Kraftmaschine, variieren, sondern außerdem sowohl basierend auf dem in den Zylinder eingespritzten Kraftstoff als auch basierend auf dem Einspritztyp variieren. Die Zylinderverbrennung eines direkt eingespritzten Kraftstoffs kann z. B. eine höhere Zündenergieausgabe als der gleiche Kraftstoff, wenn er über Kanaleinspritzung zugeführt wird, erfordern. Als ein weiteres Beispiel kann die Zylinderverbrennung eines direkt eingespritzten Kraftstoffs mit einem höheren Alkoholgehalt eine höhere Zündenergieausgabe als ein direkt eingespritzter Kraftstoff mit einem niedrigeren Alkoholgehalt erfordern. Im Allgemeinen kann ein höherer direkt eingespritzter Anteil eines Kraftstoffs mit einem höheren Prozentsatz von Alkohol eine höhere Zündausgabe benötigen, weil die Kühlung von der direkt eingespritzten Alkoholmischung die Zylinderluftladung und den Zylinderdruck erhöht, in die die Zündkerze entladen wird.
  • Um ein verbessertes Zündausgabemanagement zu ermöglichen, wenn sich der Beitrag zur Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders sowohl von der Kanal- als auch von der Direkteinspritzdüse während der Kraftmaschinenzyklen ändert, kann ein Controller die Zündausgabe eines Zylinderfunkenereignisses basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders einstellen. Wie spezifisch in den 4–5 ausgearbeitet ist, kann die Zündausgabe basierend auf einem Anteil der gesamten Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders (für ein gegebenes Zylinderverbrennungsereignis), der durch einen ersten Kraftstoff über Kanaleinspritzung bereitgestellt wird, bezüglich eines zweiten Kraftstoffs, der durch Direkteinspritzung bereitgestellt wird, eingestellt werden. Beispielhafte Trends sind in den Kennfeldern nach 8 gezeigt. Durch das Einstellen des Zündspulen-Haltebefehls, um die Zündausgabe des Funkenereignisses besser an die für ein gegebenes Kraftstoffeinspritzverhältnis gewünschte Zündausgabe anzupassen, wird die Robustheit der Verbrennung vergrößert, ohne Funkenenergie zu verschwenden.
  • Es wird jedoch erkannt, dass die Zündenergieanforderungen außerdem von verschiedenen Betriebsbedingungen abhängen können. Bei hohen Drehzahlen und Lasten der Kraftmaschine kann der Direkteinspritzungs-Kraftstoffdruck mehr Bewegung im Zylinder verursachen, wobei das Zündereignis empfindlicher gegen eine Funkenlöschung sein kann. Falls jedoch bei leichten und mittleren Drehzahlen und Lasten der Kraftmaschine eine geschichtete Verdichtungstakt-Direkteinspritzung verwendet wird, kann das Zündereignis aufgrund eines vorteilhaften Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der Nähe der Zündkerze leichter sein.
  • 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.
  • 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; und eines Krümmerabsolutdrucksignals (MAP) von einem Sensor 124. 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 zum Ausführen sowohl der im Folgenden beschriebenen Verfahren als auch anderer Varianten, die vorhergesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, repräsentieren. Beispielhafte Routinen, die durch den Controller ausgeführt werden können, sind in den 4–5 beschrieben.
  • In 2 ist eine beispielhafte Schaltung 200 für ein Einzelspulen-Zündsystem beschrieben. Die Schaltung nach 2 kann in dem Kraftmaschinensystem nach 1 enthalten sein, wie z. B. in dem Zündsystem 190.
  • Die Batterie 204 führt dem Zündsystem 190 und dem Controller 12 elektrische Leistung zu. Der Controller 12 betreibt einen Schalter 202, um die Zündspule 206 zu laden und zu entladen. Die Zündspule 206 enthält eine Primärwicklung 220 und eine Sekundärwicklung 222. Die Zündspule 206 wird geladen, wenn der Schalter 202 geschlossen ist, um es zu ermöglichen, dass ein Strom von der Batterie 204 zur Zündspule 206 fließt. Der Ladestrom kann während einer definierten Dauer, die hier als eine Halteperiode bekannt ist, in die Zündspule 206 eingespeist werden. Durch das Einstellen der Halteperiode wird der in die Zündspule 206 eingespeiste Spitzenladestrom verändert, wie in 7 ausgearbeitet ist. Die Zündspule 206 wird entladen, wenn der Schalter 202 geöffnet wird, nachdem die Halteperiode vergangen ist, d. h., nachdem der Strom zur Zündspule 206 geflossen ist.
  • Die Sekundärwicklung 222 führt der Zündkerze 92 Energie zu. Die Zündkerze 92 erzeugt einen Funken, wenn die Spannung über dem Elektrodenabstand 250 ausreichend ist, um zu verursachen, dass ein Strom über den Elektrodenabstand 250 fließt. Die Zündkerze enthält eine Mittenelektrode 260 und eine Seitenelektrode 262. Die Spannung wird über die Sekundärspule 222 der Mittenelektrode 260 zugeführt. Die Seitenelektrode 262 ist elektrisch an Masse 290 gekoppelt. Das Niederspannungsende der Sekundärwicklung ist entweder direkt oder optional durch eine Diode 208 mit dem positiven Anschluss der Batterie 204 verbunden. Die Diode wird verwendet, um die Leitung durch die Zündkerze während des Haltens zu verhindern. Während das vorliegende Beispiel eine negativ zündende Zündspule zeigt, kann die Schaltungsanordnung außerdem auf eine positiv zündende Zündspule anwendbar sein, wenn die Polarität der Diode 208 umgekehrt ist.
  • In 3 ist eine beispielhafte Ausführungsform 300 eines Doppelspulen-Zündsystems gezeigt. Die Schaltung nach 3 kann in dem Kraftmaschinensystem nach 1, wie z. B. in dem Zündsystem 190, enthalten sein. Das Zündsystem nach 3 enthält einige der gleichen Elemente wie jene, die in dem System nach 2 gezeigt sind. Die Nummerierung der Elemente wird, sobald sie eingeführt ist, aufrechterhalten, wobei das Element nicht erneut eingeführt wird.
  • In der Zündschaltung 300 nach 3 enthält der Controller 12 eine einzige Zündspulen-Vortreiberschaltung 380 für zwei Zündspulen 306 und 308, die betrieben werden können, um elektrische Energie einer einzigen Zündkerze eines einzigen Zylinders zuzuführen. In einem alternativen Beispiel können zwei Zündspulen-Vortreiberschaltungen 380 und 382 bereitgestellt sein, eine für jede Zündspule. Die Vortreiberschaltung 380 ist dafür ausgelegt, einen Strom mit niedrigem Pegel über eine interpretierende Logik 312 den Zündspulentreibern 302 und 304 zuzuführen, wie im Folgenden ausführlich beschrieben wird. Die Zündspulentreiber 302 und 304 sind in dem Zündsystem 190 enthalten, das oben auf der oder in der Nähe der Zündkerze 92 positioniert sein kann. Die Vortreiberschaltung 380 kann ein erstes Signal dem ersten Zündspulentreiber 302 zuführen. Der ersten Zündspule 306 wird über den ersten Spulentreiber 302 während eines ersten Haltezeitraums ein erster Ladestrom selektiv zugeführt. Eine Speichervorrichtung 204 für elektrische Energie (z. B. eine Batterie) speist einen elektrischen Strom in die erste Zündspule 306 ein. Ähnlich kann die Vortreiberschaltung 380 (oder optional die Vortreiberschaltung 382, wenn sie enthalten ist) ein zweites Signal dem zweiten Zündspulentreiber 304 zuführen. Der zweiten Zündspule 308 wird während eines zweiten Haltezeitraums über den zweiten Spulentreiber 304 ein zweiter Ladestrom selektiv zugeführt. Die Speichervorrichtung 204 für elektrische Energie speist einen elektrischen Strom in die zweite Zündspule 308. Die Vortreiberschaltung 380 führt die beiden verschiedenen Signale über einen einzigen Leiter 341 zu, um die erste Zündspule 306 und die zweite Zündspule 308 zu betreiben. Wenn alternativ die optionale Vortreiberschaltung 382 enthalten ist, werden die beiden verschiedenen Signale über jeweilige Leiter bereitgestellt.
  • Der Zündkerze 92 kann während eines gegebenen Funkenereignisses elektrische Energie sowohl von der ersten Zündspule 306 als auch der zweiten Zündspule 308 zugeführt werden. Die Zündkerze 92 enthält eine erste Mittelelektrode 260 und eine zweite Seitenelektrode 262. Die zweite Elektrode 262 kann mit der Masse 290 in kontinuierlicher elektrischer Verbindung stehen. Über den Abstand 250 kann sich ein Funke entwickeln, wenn zwischen der Mittenelektrode 260 und der Seitenelektrode 262 ein elektrischer Potentialunterschied vorhanden ist.
  • Die Hochspannungsdioden 314a, 314b sind in Sperrrichtung gepolt, wenn die Zündspulen 306, 308 geladen werden. Die Dioden werden in Durchlassrichtung gepolt, wenn sich die jeweilige Ausgabe einer der Zündspulen auf einer höheren Größe als die der anderen Zündspule befindet. In dieser Weise werden die Ausgaben beider Spulen in einer Zündkerze kombiniert. Während das vorliegende Beispiel negativ zündende Zündspulen zeigt, kann die Schaltungsanordnung außerdem auf positiv zündende Zündspulen angewendet werden, wenn die Polarität der Dioden umgekehrt ist.
  • In dem Doppelspulen-Zündsystem 300 nach 3 stellen N Zündspulen-Vortreiberschaltungen Steuersignale für die Zündspulen bereit, wenn die Kraftmaschine N Zylinder enthält. Spezifisch wird die Ausgabe der Vortreiberschaltung 380 zu der interpretierenden Logik 312 geleitet. Die interpretierende Logik 312 kann in einer programmierbaren Logikanordnung, als Teil einer in eine Zentraleinheit programmierten Logik oder einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) enthalten sein. Die interpretierende Logik 312 überwacht die Zeitsteuerung und den Pegel eines durch die Vortreiberschaltung 380 bereitgestellten Signals. Die den Zündspulentreibern 302 und 304 durch die interpretierende Logik 312 zugeführten Signale können mit den Zylindertakten des Zylinders, dem über die erste Zündspule 306 und die zweite Zündspule 308 ein Funke zugeführt wird, synchron sein. In einem Beispiel wird während jedes Zyklus des Zylinders, der einen Funken von der ersten Zündspule 306 und/oder der zweiten Zündspule 308 empfängt, wenigstens ein Funke bereitgestellt. Ein Funke kann z. B. einmal in einem Zylinderzyklus während eines Verdichtungstakts des Zylinders, der den Funken empfängt, zugeführt werden. Ferner kann in einem Beispiel die erste Zündspule 306 eine andere Induktivität als die zweite Zündspule 308 aufweisen. In alternativen Ausführungsformen können die Vortreiberschaltung 380 und die interpretierende Logik 302 dazu dienen, die Zündspulen der Zylinder N durch die Gesamtzahl der Kraftmaschinenzylinder zu betreiben.
  • Folglich stellt das System nach 2 ein Zündsystem für einen Kraftmaschinenzylinder dar, das eine einzige Zündkerze enthält. Das Zündsystem enthält eine einzige Zündspule, die elektrisch an die einzige Zündkerze gekoppelt ist. Im Vergleich stellt das System nach 3 ein Zündsystem für einen Kraftmaschinenzylinder dar, das eine einzige Zündkerze enthält, wobei das Zündsystem eine erste Zündspule und eine zweite Zündspule enthält, wobei jede elektrisch an die einzige Zündkerze gekoppelt ist. Das Kraftmaschinensystem enthält eine Kanaleinspritzdüse für die Kanaleinspritzung eines ersten Kraftstoffs in den Zylinder und eine Direkteinspritzdüse für die Direkteinspritzung eines zweiten Kraftstoffs in den Zylinder. Der erste und der zweite Kraftstoff können in der Zusammensetzung, der Oktanzahl usw. variieren. Der erste Kraftstoff kann z. B. ein flüssiger Kraftstoff mit einer niedrigeren Oktanzahl, einem niedrigeren Alkoholgehalt usw. sein. Als nicht einschränkende Beispiele kann der erste Kraftstoff entweder Benzin oder E10 usw. enthalten. Der zweite Kraftstoff kann ein anderer flüssiger Kraftstoff oder ein gasförmige Kraftstoff sein, wobei der zweite Kraftstoff eine höhere Oktanzahl, einen höheren Alkoholgehalt usw. aufweist. Als nicht einschränkende Beispiele kann der zweite Kraftstoff entweder CNG oder E50 oder E85 usw. enthalten. Durch das Zuführen verschiedener Kraftstoffe über die verschiedenen Einspritzdüsen zu dem Zylinder können die spezifischen Eigenschaften sowohl der verschiedenen Kraftstoffe als auch der verschiedenen Einspritzdüsen wirksam eingesetzt werden. In noch weiteren Beispielen kann ein gemeinsamer Kraftstoff über die verschiedenen Einspritzdüsen dem Zylinder zugeführt werden, wobei die verschiedenen Einspritztypen nur die Eigenschaften des Einspritzsystems wirksam einsetzen können.
  • Wie hier ausgearbeitet wird, kann während eines Zylinderverbrennungsereignisses ein Kraftmaschinen-Controller eine Zündausgabe für ein Zylinderfunkenereignis basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders für das gegebene Zylinderverbrennungsereignis einstellen. Insbesondere kann eine Zündausgabe für das Funkenereignis des Zylinders basierend sowohl auf den in dem Zylinder empfangenen Typen der Kraftstoffe, ihrem relativen Anteil an der Gesamtmenge der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders als auch ihrem Einspritztyp variiert werden. Im Allgemeinen besitzt die Direkteinspritzung einen größeren Einfluss auf die erforderliche Zündenergie. Spezifisch führen die Luftladungskühlungswirkungen der Direkteinspritzung zu einer erhöhten Ladungsdichte und einer erhöhten Energieanforderung, um den Elektrodenabstand bei höheren Drücken zu überspringen. Außerdem können die hohen Drücke, bei denen der direkt eingespritzte Kraftstoff zugeführt wird, mehr Bewegung im Zylinder verursachen, wobei sie in Abhängigkeit von dem Zielen der Einspritzdüse eine Funkenlöschung bei höheren Kraftmaschinendrehzahlen verschlimmern können. Schließlich können eine Verdichtungstakteinspritzung oder zentral angeordnete Direkteinspritzsysteme (im Vergleich zu einem Seitenort) eine geschichtete Ladung mit einem lokalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Nähe der Zündkerze erzeugen, das eine vorteilhaftere Zündfähigkeit erzeugt. Im Ergebnis kann die Kombination die Zündenergieanforderungen verringern, so dass ein vorteilhaftes Verbrennungsereignis mit einem Funkenereignis mit niedrigerer Zündenergie erreicht werden kann.
  • In einem Kraftmaschinensystem, das Benzin und E85 empfängt, kann die Zündausgabe basierend sowohl auf dem Einspritzverhältnis von Benzin:E85 als auch darauf basierend, ob das Benzin über Kanaleinspritzung eingespritzt worden ist und das E85 direkt eingespritzt worden ist oder ob das Benzin direkt eingespritzt worden ist und das E85 über Kanaleinspritzung eingespritzt worden ist, eingestellt werden. Die Zündausgabe kann eingestellt werden, indem wenigstens der Haltebefehl oder die Halteperiode des Ladestroms der Zündspule eingestellt wird, wie durch die an die Zündspule gekoppelte Vortreiberschaltung befohlen wird. Typischerweise kann durch das Vergrößern der Halteperiode oder des Haltebefehls der in die Zündspule eingespeiste Spitzenladestrom vergrößert werden, was die Zündausgabe der Zündspule während des nachfolgenden Entladens vergrößert. In dem Fall eines Doppelspulensystems wird die Zündausgabe nicht nur durch das Einstellen des Ladestroms jeder der beiden Zündspulen eingestellt, sondern außerdem basierend auf einem zwischen dem Entladen der ersten Zündspule und dem Entladen der zweiten Zündspule vergangenen Zeitraum (oder basierend auf einer Verzögerung zwischen dem Entladen der ersten Zündspule und dem Entladen der zweiten Zündspule) eingestellt. Durch das Einstellen der Verzögerung (z. B. das Vergrößern bis zu einem Schwellenwert) wird die Dauer des Funkenereignisses vergrößert, was die Robustheit der Verbrennung verbessert.
  • In 4 ist eine beispielhafte Routine 400 zum Einstellen einer Zündausgabe für ein Zylinderfunkenereignis eines Zylinderverbrennungsereignisses basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine über Einstellungen an einem Zündspulen-Ansteuerbefehl gezeigt.
  • Bei 402 enthält die Routine das Messen und/oder das Schätzen der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine. Die bestimmten Betriebsbedingungen der Kraftmaschine können die Kraftmaschinendrehzahl, die Kraftmaschinenlast, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Kraftmaschine, die AGR-Menge der Kraftmaschine, den Drehmomentbefehl der Bedienungsperson, die Temperatur des Abgaskatalysators, den Zeitraum seit dem Start der Kraftmaschine, den Kraftstoffpegel in dem (den) Kraftstofftank(s), die verfügbaren Kraftstoffe usw. enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Nachdem die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt worden sind, geht die Routine 400 zu 404 weiter.
  • Bei 404 enthält die Routine das Bestimmen einer anfänglichen Funkenzeitsteuerung und einer anfänglichen Funkenenergie, die erforderlich sind, um einer einzigen Zündkerze eines Kraftmaschinenzylinders für das bevorstehende Zylinderverbrennungsereignis über eine einzige Zündspule (in einem Einzelspulen-Zündsystem) oder zwei Zündspulen (in einem Doppelspulen-Zündsystem) basierend auf den geschätzten Betriebsbedingungen zugeführt zu werden. In einem Beispiel enthält die Schätzung der anfänglichen Funkenzeitsteuerung eine Schätzung der Funkenvorvorstellung der Kraftmaschine, die empirisch bestimmt wird und in einer Tabelle, die über die Drehzahl und die Last der Kraftmaschine indexiert ist, gespeichert ist. Die anfängliche Funkenausgabe (die eine Zündenergieausgabe ist) kann gleichermaßen empirisch aus einer Nachschlagtabelle, die im Speicher des Controllers gespeichert ist, als eine Funktion der Drehzahl und der Last der Kraftmaschine bestimmt werden. In einigen Beispielen kann die Funkenschätzung, die aus der Tabelle ausgegeben wird, basierend auf einer oder mehreren Funktionen weiter modifiziert werden, die die Funkenvorverstellung in Reaktion auf eine AGR-Menge der Kraftmaschine und/oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Kraftmaschine modifizieren, um die Schätzung der anfänglichen Funkenzündungsausgabe zu bestimmen. Wie im Folgenden ausgearbeitet wird, kann die anfängliche Schätzung anschließend basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders weiter eingestellt werden.
  • Als Nächstes kann bei 406 die Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders basierend auf den geschätzten Betriebsbedingungen der Kraftmaschine bestimmt werden. Dies enthält das Bestimmen einer Gesamtmenge des Kraftstoffs, die für ein bevorstehendes Zylinderverbrennungsereignis in den Zylinder einzuspritzen ist. Außerdem kann ein Einspritzverhältnis der Kraftstoffe bestimmt werden. Dies enthält bei 408 das Bestimmen eines Anteils der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der dem Zylinder als ein erster Kraftstoff über Kanaleinspritzung zuzuführen ist. Ferner enthält bei 410 die Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders das Bestimmen eines Anteils der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der dem Zylinder als ein zweiter Kraftstoff über Direkteinspritzung zuzuführen ist. In einigen Beispielen kann der gleiche Kraftstoff dem Zylinder sowohl über die Kanal- als auch über die Direkteinspritzdüse zugeführt werden. Hier spiegelt das Einspritzverhältnis den Anteil der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der in dem Zylinder über Kanaleinspritzung zu empfangen ist, bezüglich des Anteils der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der in dem Zylinder über Direkteinspritzung zu empfangen ist, wider.
  • Bei 412 enthält die Routine das Einstellen der (bei 404 bestimmten) anfänglichen Funkenschätzung basierend auf der (bei 406 bestimmten) Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders. Wie in 5 ausgearbeitet ist, kann die Funkenausgabe eingestellt werden, um den Unterschieden der Funkenausgabeanforderung für verschiedene Kraftstoffe und den verschiedenen Einspritztypen Rechnung zu tragen. Die Funkenausgabeanforderung für einen ersten Einspritzmodus mit nur Kanaleinspritzung kann z. B. von der Anforderung für einen zweiten Einspritzmodus mit nur Direkteinspritzung und einem dritten Einspritzmodus mit wenigstens etwas Kanaleinspritzung und wenigstens etwas Direkteinspritzung verschieden sein. Insbesondere kann die Funkenanforderung für den ersten Einspritzmodus niedriger als für den zweiten Einspritzmodus und höher als für den dritten Einspritzmodus sein. Wie oben erörtert worden ist, kann die Funkenausgabeanforderung für jeden Einspritzmodus außerdem von dem Entwurf des Verbrennungssystems abhängig sein. Folglich kann das Erhöhen der Zündenergie bei einem erhöhten direkt eingespritzten Kraftstoffanteil für ein Kraftmaschinensystem richtig sein, während in einem weiteren Kraftmaschinensystem die Zündenergie bei einem verringerten direkt eingespritzten Kraftstoffanteil oder einem vergrößerten über Kanaleinspritzung eingespritzten Kraftstoffanteil vergrößert werden kann.
  • Die Funkenanforderung kann ferner basierend auf dem ersten Kraftstoff, der in dem Zylinder über die Kanaleinspritzdüse empfangen wird, bezüglich des zweiten Kraftstoffs, der in dem Zylinder über die Direkteinspritzdüse empfangen wird, eingestellt werden, wie z. B. basierend auf ihrem relativen Alkoholgehalt, ihrer relativen Oktanzahl usw. Beispielhafte Trends sind hier im Folgenden bezüglich der Kennfelder nach 8 ausgearbeitet.
  • Bei 414 enthält die Routine das Einstellen wenigstens eines Funkenzündungs-Steuersignals (oder Signalattributs) basierend auf der aktualisierten Funkenzeitsteuerung und der aktualisierten Schätzung der Funkenenergie. In Doppelspulen-Zündsystemen können wenigstens zwei Funkensteuersignalattribute basierend auf der überarbeiteten Funkenzeitsteuerung und der überarbeiteten Funkenenergie bestimmt werden. In einem Beispiel kann das Funkensteuersignal einen Funkenhaltebefehl und/oder einen Funkenladestrom und/oder einen Kurbelwellenwinkel, bei dem der Funkenhaltebefehl an die Zündspule(n) gesendet wird, enthalten. In einem weiteren Beispiel kann das Funkensteuersignal die Kurbelwellenwinkel sein, bei denen zwei Funkenhaltebefehle den beiden Zündspulen eines Doppelspulen-Zündsystem zugeführt werden. Die Haltebefehle können mit der Kraftmaschinenposition für jeden Zylinderzyklus synchron ausgegeben werden. Ferner kann eine Zündbefehl-Impulsdauer, die jeder Zündspule zugeführt wird, und/oder eine Verzögerung zwischen dem Entladen der Zündspulen (in einem Doppelspulensystem) bestimmt werden.
  • Bei 416 enthält die Routine das Umsetzen des bestimmten Steuersignals in ein Spulenansteuersignal. Das Spulenansteuersignal bestimmt, wann das Laden und das Entladen einer oder mehrerer Zündspulen, die einer einzigen Zündkerze Energie zuführen, stattfinden.
  • In einem Beispiel, in dem die Steuerung des Ladens einer einzigen Zündspule, die einer einzigen Zündkerze Energie zuführt, über ein einziges Befehlssignal gesteuert wird (z. B. in einem Einzelspulen-Zündsystem), interpretiert die Routine das einzige Befehlssignal, wobei sie ein Haltesignal zu der einzigen Zündspule ausgibt. In einem weiteren Beispiel, in dem die Steuerung des Ladens der beiden Zündspulen, die einer einzigen Zündkerze Energie zuführen, über ein einziges Befehlssignal gesteuert wird (z. B. in einem Doppelspulen-Zündsystem), interpretiert die Routine das einzige Befehlssignal, wobei sie getrennte Haltesignale einen jede der beiden Zündspulen ausgibt.
  • Bei 418 enthält die Routine das Ansteuern der Zündspule (oder der Zündspulen) mit dem bestimmten Strom. Jede Zündspule wird geladen, wenn das Haltesignal den Stromfluss zu der Zündspule ermöglicht. Die Zündspule wird dann Entladen, wenn der Stromfluss zu der Zündspule endet. In einem Beispiel kann der (den) Zündspule(n) Strom über einen Feldeffekttransistor oder einen anderen Typ einer Schaltvorrichtung zugeführt werden. Nachdem die Zündspule(n) einer einzigen Zündkerze Energie zugeführt hat (haben), geht die Routine 400 zum Ausgang weiter. Mit anderen Worten, die Routine wird vor dem Funkenereignis für ein bevorstehendes Zylinderverbrennungsereignis gestartet und wird nach dem Funkenereignis für das gegebene Zylinderverbrennungsereignis beendet. Die Routine wird dann vor dem Funkenereignis für jedes Zylinderverbrennungsereignis wiederholt.
  • In einem Beispiel stellt die Routine 400 ein Funkenattribut, das einem einzigen Leiter zugeführt wird, der ein auf Masse bezogenes Befehlssignal führt, ein, wobei das Befehlssignal die Funkenzeitsteuerung und die Halteinformationen für jede der beiden Zündspulen enthält, die einer einzigen Zündkerze Energie bereitstellen. Für jeden Kraftmaschinenzylinder kann ein einziger Leiter versorgt werden. Das einzige Attribut kann das Zuführen einer Impulsbreite eines Signals während einer Dauer enthalten. Die Dauer der Impulsbreite kann die Grundlage für das Zuführen einer Ladungsmenge zu jeder der beiden Zündspulen sein. Die Zeitsteuerung der Impulsbreite kann die Grundlage für das Beginnen und/oder das Beenden des Ladens der Zündspule für jede der beiden Zündspulen sein. Die Impulsbreite kann für einen Abschnitt mit hohem Pegel oder einen Abschnitt mit tiefem Pegel eines Signals sein. Die Impulsbreite kann außerdem die Reihenfolge des Ladens und des Entladens der beiden Zündspulen bestimmen.
  • In 5 ist eine beispielhafte Routine 500 zum Einstellen einer Zündausgabe basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders einschließlich der Kraftstofftypen und der Einspritzverhältnisse gezeigt. Das Verfahren ermöglicht, dass die Zündausgabe variiert wird, um den Änderungen des Kraftstofftyps und des Kraftstoffeinspritztyps während der Zylinderverbrennungsereignisse besser zu entsprechen und diese Änderungen besser zu kompensieren.
  • Bei 502 bestimmt die Routine das Einspritzverhältnis der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders für das nächste Zylinderverbrennungsereignis. Spezifisch bestimmt die Routine den Anteil einer Gesamtmenge des Kraftstoffs, der über Kanaleinspritzung in dem Zylinder empfangen wird, bezüglich des Anteils der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der über Direkteinspritzung in dem Zylinder empfangen wird. Bei 504 bestimmt die Routine den Kraftstofftyp des ersten und des zweiten Kraftstoffs, die in dem Zylinder empfangen werden. Spezifisch bestimmt die Routine einen ersten Kraftstoff, der über die Kanaleinspritzdüse in dem Zylinder empfangen wird, bezüglich eines zweiten Kraftstoffs, der über die Direkteinspritzdüse in dem Zylinder empfangen wird. Der Controller kann als ein Beispiel den Unterschied des Alkoholgehalts oder der Oktanzahl des Kraftstoffs zwischen den beiden Kraftstoffen bestimmen.
  • Dann geht die Routine zu den Schritten 506–508 weiter, falls das Zündsystem ein Einzelspulen-Zündsystem ist. Sonst geht die Routine zu den Schritten 510–512 weiter, falls das Zündsystem ein Doppelspulen-Zündsystem ist.
  • Bei 506, wenn die Kraftmaschine ein Einzelspulen-Zündsystem enthält, enthält die Routine das Einstellen des Zündspulen-Haltebefehls basierend auf dem Einspritzverhältnis und den Kraftstofftypen. Als Nächstes enthält die Routine bei 508 das Einstellen der Zeitsteuerung des Entladens der Zündspule basierend auf dem Einspritzverhältnis und den Kraftstofftypen. Die Routine kann z. B. das Einstellen von einem anfänglichen Haltebefehl (oder einem anfänglichen Haltezeitraum) basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine einschließlich der Drehzahl und der Last der Kraftmaschine zu einem endgültigen Haltebefehl (oder einem endgültigen Haltezeitraum) basierend auf dem (den) Kraftstoff(en), der (die) in dem Zylinder über Kanaleinspritzung bezüglich der Direkteinspritzung empfangen wird (werden), enthalten.
  • Ein Controller kann getrennte Haltetabellen für den Anteil der Kanaleinspritzung und den Anteil der Direkteinspritzung verwenden. Der Controller kann sich z. B. auf eine erste Haltetabelle beziehen, um eine Kanaleinspritzung basierend auf dem Haltebefehl zu bestimmen. In der ersten Haltetabelle ist eine Haltebefehlsausgabe für die einzige Zündspule als eine Funktion der Menge oder des Anteils des Kraftstoffs, der über Kanaleinspritzung eingespritzt wird, gespeichert. Gleichermaßen kann sich der Controller auf eine zweite Haltetabelle beziehen, um eine Direkteinspritzung basierend auf dem Haltebefehl zu bestimmen. In der zweiten Haltetabelle ist eine Haltebefehlsausgabe für die einzige Zündspule als eine Funktion der Menge oder des Anteils des Kraftstoffs, der direkt eingespritzt wird, gespeichert. Der Controller kann dann die Ausgaben der beiden Tabellen interpolieren, um den endgültigen Haltebefehl zu bestimmen. Die Werte können z. B. über die Verwendung einer Multiplizierer- oder einer Addiererfunktion interpoliert werden.
  • In einem Beispiel enthält das Einstellen in Reaktion auf einen höheren Anteil der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der über Direkteinspritzung zugeführt wird, das Vergrößern des Haltebefehls oder des Haltezeitraums der Zündspule und in Reaktion auf einen höheren Anteil der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der über Kanaleinspritzung zugeführt wird, das Verringern des Haltebefehls oder des Haltezeitraums der Zündspule. Das Einstellen kann ferner, wenn der Alkoholgehalt des zweiten Kraftstoffs, der über Direkteinspritzung zugeführt wird, zunimmt, das Vergrößern des Haltezeitraums der Zündspule; und, wenn der Alkoholgehalt des ersten Kraftstoffs, der über Kanaleinspritzung zugeführt wird, zunimmt, das Vergrößern des Haltezeitraums der Zündspule enthalten.
  • Bei 510, wenn die Kraftmaschine ein Doppelspulen-Zündsystem enthält, das eine erste Zündspule und eine zweite Zündspule aufweist, die an eine gemeinsame Zündkerze des Zylinders gekoppelt sind, enthält die Routine das Einstellen sowohl eines ersten Zündspulen-Haltebefehls für die erste Zündspule als auch eines zweiten Zündspulen-Haltebefehls für die zweite Zündspule basierend auf dem Einspritzverhältnis und den Kraftstofftypen. Als Nächstes enthält die Routine bei 512 das Einstellen jeder der Zeitsteuerungen des Entladens der ersten Zündspule und der zweiten Zündspule basierend auf dem Einspritzverhältnis und den Kraftstofftypen. Dies enthält als solches das Einstellen einer Verzögerungszeit zwischen dem Entladen der ersten Zündspule und dem Entladen der zweiten Zündspule basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders einschließlich des Einspritzverhältnisses und der Kraftstofftypen.
  • Ein Controller kann getrennte Haltetabellen für den Anteil der Kanaleinspritzung und den Anteil der Direkteinspritzung verwenden. Der Controller kann sich z. B. auf eine erste Haltetabelle beziehen, um eine Kanaleinspritzung basierend auf dem Haltebefehl zu bestimmen. In der ersten Haltetabelle können sowohl eine Haltebefehlsausgabe für jede der beiden Zündspulen als auch eine Verzögerungszeit zwischen ihrem Entladen als eine Funktion der Menge oder des Anteils des Kraftstoffs, die bzw. der über Kanaleinspritzung eingespritzt wird, gespeichert sein. Gleichermaßen kann sich der Controller auf eine zweite Haltetabelle beziehen, um eine Direkteinspritzung basierend auf dem Haltebefehl zu bestimmen. In der zweiten Haltetabelle können sowohl eine Haltebefehlsausgabe für jede der beiden Zündspulen als auch eine Verzögerungszeit zwischen ihrem Entladen als eine Funktion der Menge oder des Anteils des Kraftstoffs, die bzw. der direkt eingespritzt wird, gespeichert sein. Der Controller kann dann die Ausgaben der beiden Tabellen interpolieren, um den endgültigen Haltebefehl zu bestimmen. Die Werte können z. B. über die Verwendung einer Multiplizierer- oder einer Addiererfunktion interpoliert werden. Eine erste Drehzahl-Last-Nachschlagtabelle kann z. B. verwendet werden, die die Werte für die Mengen der Kraftstoff-Kanaleinspritzung aufweist, während eine zweite Drehzahl-Last-Nachschlagtabelle verwendet werden kann, die die Werte für die Mengen der Kraftstoff-Direkteinspritzung aufweist. Ein endgültiger angewendeter Haltezeitraum kann als: Dwell_total = PFI-Anteil(dwell_PFI) + (1 – PFI-Anteil(dwell_DI)) berechnet werden, wobei dwell_PFI eine Ausgabe aus der ersten Nachschlagtabelle ist und dwell_DI eine Ausgabe aus der zweite Nachschlagtabelle ist.
  • In einem Beispiel enthält das Einstellen in Reaktion auf einen höheren Anteil der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der über Direkteinspritzung zugeführt wird, das Vergrößern des Haltezeitraums sowohl für die erste Zündspule als auch für die zweite Zündspule, und in Reaktion auf einen höheren Anteil der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der über Kanaleinspritzung zugeführt wird, das Verringern des Haltezeitraums sowohl der ersten Zündspule als auch der zweiten Zündspule. In einem weiteren Beispiel kann der Haltezeitraum der ersten Zündspule vergrößert werden, während der Haltezeitraum der zweiten Zündspule verringert wird, wenn der relative Anteil der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders über die Direkteinspritzdüse zunimmt. Als ein noch weiteres Beispiel kann der zwischen dem Entladen der ersten Zündspule und dem Entladen der zweiten Zündspule vergangene Zeitraum vergrößert werden, wenn der relative Anteil der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders über die Kanaleinspritzdüse zunimmt. In einem noch weiteren Beispiel kann, wenn die erste Zündspule früher als die zweite Zündspule geladen und entladen wird, das Einstellen das Vergrößern einer Verzögerungszeit zwischen dem Entladen der ersten Spule und dem Entladen der zweiten Spule enthalten, wenn der Anteil der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der über die Direkteinspritzung zugeführt wird, zunimmt. In jedem Fall kann die Zündenergieanforderung für die Notwendigkeiten der spezifischen Verbrennungskammer oder des spezifischen Kraftmaschinensystems geeicht werden.
  • In dieser Weise enthält die Routine während eines Zylinderfunkenereignisses das Einstellen eines Haltezeitraums sowohl einer ersten Zündspule als auch einer zweiten Zündspule, die an eine Zündkerze des Zylinders gekoppelt sind, basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders über eine Direkteinspritzdüse und über eine Kanaleinspritzdüse. Die Routine enthält ferner das Einstellen eines zwischen dem Entladen der ersten Zündspule und dem Entladen der zweiten Zündspule vergangenen Zeitraums basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders. Wie oben erörtert worden ist, enthält die Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders einen ersten Kraftstoff, der über die Kanaleinspritzdüse in dem Zylinder empfangen wird, und einen zweiten Kraftstoff, der über die Direkteinspritzdüse in dem Zylinder empfangen wird, wobei sie ferner einen relativen Anteil der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders enthält, der im Vergleich zu der Kanaleinspritzdüse über die Direkteinspritzdüse empfangen wird. In einem Beispiel wird der Haltezeitraum der ersten Zündspule vergrößert und wird der Haltezeitraum der zweiten Zündspule verringert, wenn ein Unterschied des Alkoholgehalts (oder ein Unterschied der Oktanzahl) zwischen dem ersten Kraftstoff und dem zweiten Kraftstoff zunimmt. Gleichermaßen wird der zwischen dem Entladen der ersten Zündspule und dem Entladen der zweiten Zündspule vergangene Zeitraum variiert, wenn der Unterschied des Alkoholgehalts zwischen dem ersten Kraftstoff und dem zweiten Kraftstoff zunimmt. Folglich kann ein höherer direkt eingespritzter Anteil eines Kraftstoffs mit einem höheren Prozentsatz Ethanol eine höhere Zündausgabe benötigen, weil die Kühlung von der direkt eingespritzten Alkoholmischung die Zylinderluftladung und den Druck, in die die Zündkerze entladen wird, vergrößert. Indem die Zündenergie näher bei dem betrieben wird, was tatsächlich erforderlich ist, anstatt immer Überschussenergie bereitzustellen, werden die parasitären Verluste verringert und wird zusammen mit niedrigeren Betriebstemperaturen der Komponenten die Haltbarkeit der Komponenten erhöht. Folglich werden durch das Einstellen der Zündausgabe sowohl basierend auf dem Alkoholgehalt des eingespritzten Kraftstoffs als auch basierend auf einem Anteil des Kraftstoffs, der direkt eingespritzt wird, der Funkenereignis-Wirkungsgrad und die Haltbarkeit der Zündkerzen verbessert.
  • In 6 sind in einem Kennfeld 600 beispielhafte Signale einer einzigen Zündspule, die einer Zündkerze elektrische Energie zuführt, gezeigt. Die Signale können durch das in 2 gezeigte Einzelspulen-Zündsystem bereitgestellt werden. Das Kennfeld 600 stellt einen Spulenladestrom über der Zeit in der graphischen Darstellung 602 und einen Spulenentladestrom über der Zeit in der graphischen Darstellung 604 dar. Die graphischen Darstellungen 602 und 604 sind über der Zeit (entlang der x-Achse) graphisch dargestellt. Die vertikalen Markierungen t0–t2 repräsentieren die Zeitpunkte von Interesse während des Ablaufs.
  • Zum Zeitpunkt t0 wird die Zündspule weder geladen noch entladen. Eine Zündspule kann z. B. während eines Einlass- oder Ausstoßtakts des Zylinders, der den Funken empfängt, nicht geladen oder entladen werden.
  • Zum Zeitpunkt t1 beginnt ein Strom in Reaktion auf eine Soll-Funkenzeitsteuerung basierend auf der Drehzahl und der Last der Kraftmaschine und ferner basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders auf einer Primärseite in die Zündspule zu fließen. Der Strom kann in die Zündspule fließen, wenn ein Schalter oder ein Treiber geschlossen ist, um es dem Strom zu ermöglichen, von einer Energiequelle zur Zündspule zu fließen. In einem Beispiel schließt sich der Zündspulentreiber 202 (nach 2) nach dem Empfangen eines Zündhaltebefehls von dem Controller. Der Strom wird während einer Dauer d1 (von t1 bis t2) eingespeist, die hier als der Haltezeitraum bekannt ist. Der Haltebefehl kann als solcher den Haltezeitraum d1 spezifizieren. Ferner kann basierend auf dem Haltezeitraum der Spitzenstrom I1, der in der Zündspule erreicht wird, variieren. Spezifisch kann, wenn der Haltezeitraum d1 vergrößert wird, der in die Zündspule eingespeisten Spitzenstrom I1 zunehmen. Weil der Spitzenstrom zu der Funkenenergie während des folgenden Funkenereignisses proportional ist, wird durch das Vergrößern des Haltezeitraums und des Spitzenstroms die Zündausgabe des resultierenden Funkenereignisses vergrößert.
  • Zum Zeitpunkt t2 endet der Stromfluss zur Primärseite der Zündung in Reaktion auf die Soll-Funkenzeitsteuerung, die verursacht, dass die Sekundärseite der Zündspule entladen wird und einen Stromfluss zwischen der Zündspule und der Zündkerze hervorruft. Der Zündspulenstrom zerfällt, wenn die Zeit zunimmt. In einem Beispiel öffnet sich der Zündspulentreiber 202 (nach 2) zum Zeitpunkt t2 in Reaktion auf den Befehl von dem Controller. Im Ergebnis des Entladens dauert das Funkenereignis während einer Dauer d2.
  • Wie hier ausgearbeitet ist, kann durch das Vergrößern des Haltezeitraums d1 der Zündspule, wenn der Anteil des Kraftstoffs, der direkt eingespritzt wird, zunimmt und/oder der Alkoholgehalt des direkt eingespritzten Kraftstoffs zunimmt, die Zündausgabe vergrößert werden, um die Robustheit des Funkenereignisses zu verbessern.
  • In 7 sind in einem Kennfeld 700 beispielhafte Signale für zwei Zündspulen, die einer einzigen, gemeinsamen Zündkerze elektrische Energie zuführen, gezeigt. Die Signale können durch das in 3 gezeigte Doppelspulen-Zündsystem bereitgestellt werden. Das Kennfeld 700 stellt einen ersten Ladestrom, der in eine erste Zündspule (wie z. B. die Spule 306 nach 3) eingespeist wird, in der graphischen Darstellung 702 dar und stellt einen zweiten Ladestrom, der in eine zweite Zündspule (wie z. B. die Spule 308 nach 3) eingespeist wird, in der graphischen Darstellung 704 dar. Der erste und der zweite Ladestrom werden eingespeist, um Energie für ein Funkenereignis während eines Zylinderzyklus bereitzustellen. Das Kennfeld 700 stellt ferner einen Entladestrom von der ersten und der zweite Zündspule in der graphischen Darstellung 706 dar. Die vertikalen Markierungen t0–t9 stellen die Zeitpunkte von Interesse während des Ablaufs dar.
  • Zum Zeitpunkt t0 werden die Zündspulen weder geladen noch entladen. Eine Zündspule kann z. B. während eines Einlass- oder Ausstoßtakts des Zylinders, der den Funken empfängt, nicht geladen oder entladen werden.
  • Zum Zeitpunkt t6 beginnt Strom in Reaktion auf eine Soll-Funkenzeitsteuerung, die auf der Drehzahl und der Last der Kraftmaschine basiert und die ferner auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders basiert, auf einer Primärseite in die erste Zündspule zu fließen. Der Strom kann in die erste Zündspule fließen, wenn ein Schalter oder ein Treiber geschlossen ist, um es dem Strom zu ermöglichen, von einer Energiequelle zu der ersten Zündspule zu fließen. In einem Beispiel schließt sich der Zündspulentreiber 302 (nach 3) nach dem Empfangen eines Befehls von dem Controller. Der Strom wird während einer Dauer d11 (von t6 bis t7), die hier als der erste Haltezeitraum der ersten Zündspule bekannt ist, eingespeist. Der erste Haltebefehl als solcher kann den ersten Haltezeitraum spezifizieren. Ferner kann der in der Zündspule erreichte Spitzenstrom I11 basierend auf dem ersten Haltezeitraum variieren. Wenn spezifisch der erste Haltezeitraum d11 vergrößert wird, kann der in die erste Zündspule eingespeiste Spitzenstrom I11 zunehmen. Weil der Spitzenstrom zu der Funkenenergie während des folgenden Funkenereignisses proportional ist, wird durch das Vergrößern des Haltezeitraums und des Spitzenstroms die Zündausgabe des resultierenden Funkenereignisses vergrößert.
  • Zum Zeitpunkt t7 beginnt Strom in Reaktion auf eine Soll-Funkenzeitsteuerung, die auf der Drehzahl und der Last der Kraftmaschine basiert und die ferner auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders basiert, auf einer Primärseite in die zweite Zündspule zu fließen. Der Strom kann in die zweite Zündspule fließen, wenn ein Schalter oder ein Treiber geschlossen ist, um es dem Strom zu ermöglichen, von einer Energiequelle zu der zweiten Zündspule zu fließen. In einem Beispiel schließt sich der Zündspulentreiber 304 (nach 3) nach dem Empfangen eines Befehls von dem Controller. Der Strom wird während einer Dauer d12 (von t7 bis t8) eingespeist, die hier als der zweite Haltezeitraum der zweiten Zündspule bekannt ist. Der zweite Haltebefehl als solcher kann den zweiten Haltezeitraum spezifizieren. Ferner kann basierend auf dem zweiten Haltezeitraum der in der Zündspule erreichte Spitzenstrom I12 variieren. Wenn spezifisch der zweite Haltezeitraum d12 vergrößert wird, kann der in die zweite Zündspule eingespeiste Spitzenstrom I11 zunehmen. Weil der Spitzenstrom zu der Funkenenergie während des folgenden Funkenereignisses proportional ist, wird durch das Vergrößern des Haltezeitraums und des Spitzenstroms die Zündausgabe des resultierenden Funkenereignisses vergrößert.
  • Zum Zeitpunkt t8 endet der Stromfluss zur Primärseite der ersten Zündspule in Reaktion auf die Soll-Funkenzeitsteuerung, die verursacht, dass sich die Sekundärseite der ersten Zündspule entlädt und einen Stromfluss zwischen der Zündspule und der Zündkerze hervorruft. Der Strom der ersten Zündspule zerfällt, wenn die Zeit zunimmt. Zum Zeitpunkt t9 endet der Stromfluss zur Primärseite der zweiten Zündspule in Reaktion auf die Soll-Funkenzeitsteuerung, die verursacht, dass sich die Sekundärseite der sekundären Zündspule entlädt und einen Stromfluss zwischen der Zündspule und der Zündkerze hervorruft. Insbesondere vergeht die Zeitverzögerung d13 zwischen dem Entladen der ersten Spule bei t8 und dem Entladen der zweiten Spule bei t9. Wie vorher erörtert worden ist, kann diese Zeitverzögerung d13 basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders eingestellt werden. Die Zeitverzögerung d13 kann z. B. vergrößert werden, wenn der Alkoholgehalt des eingespritzten Kraftstoffs zunimmt und/oder wenn der Anteil des über Direkteinspritzung zugeführten Kraftstoffs zunimmt. Der Strom der zweiten Zündspule unterstützt den Strom von der ersten Zündspule und verlängert die Funkendauer und die Funkenenergie. Wenn folglich I11 und I12 vergrößert werden und wenn ferner d13 bis zu einem Schwellenwert vergrößert wird, kann das Funkenzündungsereignis verlängert werden und können die Leistung und die Robustheit der Zündung verbessert werden. In dieser Weise können durch das Einstellen des an jede Zündspule eines Doppelspulen-Zündsystem angelegten Haltebefehls die Funkendauer und die Funkenenergie vergrößert werden, um die Verbrennungsstabilität in den Zylindern zu verbessern.
  • In 8 stellen die Kennfelder 800 und 850 beispielhafte Trends bei der Änderung des Zündspulen-Haltebefehls und der Entladungsverzögerung dar, wenn sich der Kraftstofftyp ändert und wenn sich ferner der Einspritztyp ändert.
  • Das Kennfeld 800 stellt eine Änderung der Zündenergie entlang der y-Achse in Bezug auf eine Änderung des Einspritztyps entlang der x-Achse dar, die außerdem von den Drehzahl-Last-Bedingungen der Kraftmaschine abhängig ist. Das Kennfeld 850 stellt eine Änderung der Entladungsverzögerung entlang der y-Achse in Bezug auf eine Änderung des Einspritztyps entlang der x-Achse dar, die außerdem von den Drehzahl-Last-Bedingungen der Kraftmaschine abhängig ist. Der in dem Kennfeld 850 gezeigte Trend als solcher kann für eine Verzögerung zwischen dem Entladen jeder Zündspule eines Doppelspulen-Zündsystems sein, während der in dem Kennfeld 800 gezeigte Trend für eine einzige Zündspule in einem Einzelspulen-Zündsystem oder für beide Zündspulen eines Doppelspulen-Zündsystems sein kann. Die Zündenergie-, die Entladungsverzögerungs- und die Haltezeitraum-Anforderungen als solche können zusätzlich dazu, dass sie sowohl durch den Anteil des Kraftstoffs, der direkt eingespritzt wird, bezüglich des über Kanaleinspritzung eingespritzten Kraftstoffs, als auch basierend auf dem Aufteilungsverhältnis des Kraftstoffs, der in einem Einlasstakt gegen einen Verdichtungstakt direkt eingespritzt wird, beeinflusst werden, für den Drehzahlbereich der Kraftmaschine spezifisch sein.
  • Wenn die Drehzahl und die Last der Kraftmaschine zunehmen, nimmt der über Kanaleinspritzung eingespritzte Kraftstoffanteil bezüglich des direkt eingespritzten Kraftstoffanteils zu. Wie gezeigt ist, wird bei niedrigen Drehzahl-Lastbedingungen der Kraftmaschine, wenn der direkteingespritzte Kraftstoffanteil höher ist (z. B. 100 % DI), eine höhere Zündenergie angewendet. Eine höhere Zündenergie wird abermals bei hohen Drehzahl-Last-Bedingungen angewendet, wenn der über Kanaleinspritzung eingespritzte Kraftstoffanteil höher ist (z. B. Mehrheit PFI). Sowohl die höhere Zündenergie als auch die höhere Entladungsverzögerung werden bei niedrigen Drehzahl- und Lastbedingungen der Kraftmaschine angewendet, um die niedrigere Lichtbogen-Wirksamkeit aufgrund der niedrigen Ladungsbewegung zu überwinden. Bei hohen Drehzahl- und Lastbedingungen der Kraftmaschine wird eine höhere Zündenergie angewendet, wobei aber eine niedrigere Entladungsverzögerung angewendet wird, um den gesamten sekundären Strom zu vergrößern. Dies macht den Lichtbogen gegen die durch die hohe Ladungsbewegung verursachte Löschung widerstandsfähiger.
  • In einem Beispiel wird für einen gegebenen Kraftstoff, wenn der Anteil des über Direkteinspritzung zugeführten Kraftstoffs abnimmt (und der Anteil des gegebenen Kraftstoffs, der über Kanaleinspritzung zugeführt wird, abnimmt) die Entladungsverzögerung verkleinert und die Zündenergie vergrößert. Wenn außerdem der Alkoholgehalt des direkt eingespritzten Kraftstoffs (bezüglich des über Kanaleinspritzung eingespritzten Kraftstoffs) zunimmt, wird die Zündenergie vergrößert und wird die Entladungsverzögerung vergrößert. Als solche sind die in den Kennfeldern nach 8 gezeigten Trends allgemeine Trends. Es wird erkannt, dass die Zündungsanforderungen für geteilte Einspritzungen der Direkteinspritzung (wo wenigstens ein Anteil des direkt eingespritzten Kraftstoffs über eine Einlasstakt-Direkteinspritzung zugeführt wird und ein weiterer Anteil des Kraftstoffs über eine Verdichtungstakt-Direkteinspritzung zugeführt wird) zusätzlich zu den Drehzahl- und Lastbedingungen der Kraftmaschine von dem Luft-Kraftstoff-Gesamtverhältnis der Verbrennung abhängen können. Die Zündenergie- und Entladungsverzögerungs-Anforderungen für eine geteilte Direkteinspritzung können z. B. von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Mehrheit der Kraftstoffmasse im Zylinder gegen das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Kraftstoffmasse um die Zündkerze abhängen. Falls folglich die Masse im Zylinder insgesamt mager (magerer als die Stöchiometrie) ist und die Kraftstoffmasse von einer späteren Verdichtungstakt-Direkteinspritzung so zeitlich gesteuert ist, dass sie zum Zeitpunkt des Funkens an der Zündkerze ankommt, können die Zündenergie- und Verzögerungsanforderungen verringert werden.
  • Basierend auf insgesamt weniger Homogenität kann ein höheres Verhältnis der Direkteinspritzung mehr Zündspulen-Entladungsverzögerung erfordern, um während eines Funkenereignisses mehr Ladung ausgesetzt zu sein. Ein höherer Anteil der Direkteinspritzung kann außerdem mit niedrigeren Drehzahlen und Lasten der Kraftmaschine übereinstimmen, die zu weniger Ladungsbewegung, weniger Lichtbogendehnung und deshalb zu einem weniger wirksamen Lichtbogen führen. Die vergrößerte Entladungsverzögerung mit einer längeren Gesamtdauer des Funkens kann es unterstützen, dieses Problem zu überwinden.
  • Es wird erkannt, dass in weiteren Beispielen die Verwendung der Zündenergie an die spezifische Verbrennungskammer angepasst werden muss. Das in einer ersten Kraftmaschine erforderliche Zündprofil kann sich z. B. von dem Zündprofil unterscheiden, das in einer zweiten Kraftmaschine erforderlich ist, die von der ersten Kraftmaschine verschieden konfiguriert ist. Gleichermaßen können sowohl das Direkteinspritzungs-Aufteilungsverhältnis als auch die Anordnung der Direkteinspritzdüse an einem Seitenort oder einem zentralen Ort der Verbrennungskammer Auswirkungen auf die die Zündenergie haben. Noch weiter kann die Verwendung einer geschichteten Ladung gegen eine homogene Ladung außerdem Auswirkungen auf die Zündenergie und die Weise, in der die Ausgabe der Zündspulen in einer einzigen Zündkerze gemanagt wird, haben.
  • Ferner kann die Entladungsverzögerung als eine stärkere Funktion der Bewegung im Zylinder und der Kraftmaschinendrehzahl im Vergleich zur Zündenergie eingestellt werden. Wenn sich die Kernflamme entwickelt, kann sie typischerweise von dem Abstand weggeblasen werden, wobei sie manchmal ausbrennen kann. Die zweite Entladung (von der zweiten Zündspule) kann dazu dienen, den Flammenkern innerhalb des Abstands zu verankern oder das Zünden eines neuen verbrennbaren Gemischs zu starten, das nun innerhalb des Abstands vorhanden ist.
  • In 9 ist in dem Kennfeld 900 ein Beispiel gezeigt, wie der Funken eingestellt wird, wenn sich die Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders ändert und wenn sich die Drehzahl- und Lastbedingungen der Kraftmaschine ändern.
  • Während niedrigerer Drehzahl- und Lastbedingungen der Kraftmaschine wird der Funken in einem Bereich vergrößerter Zündenergie 902 betrieben. In diesem Bereich wird die Kraftmaschine mit einem relativ höheren Anteil des direkt eingespritzten Kraftstoffs betrieben. Im Vergleich wird während höherer Drehzahl- und Lastbedingungen der Kraftmaschine der Funken in einem Bereich vergrößerter Zündenergie 904 betrieben. In diesem Bereich wird die Kraftmaschine mit einem relativ höheren Anteil des über Kanaleinspritzung eingespritzten Kraftstoffs betrieben. Wenn außerdem die Kraftmaschinendrehzahl zunimmt und folglich die Ladungsbewegung zunimmt, wird eine Entladungsverzögerung zwischen den Zündungen der Zündspulen (in einem Doppelspulensystem) verringert, wie durch den Pfeil 906 angegeben ist.
  • Folglich wird eine vergrößerte Zündenergie mit einer vergrößerten Entladungsverzögerung im Betriebsbereich 902 angewendet, um den verringerten Zündkerzenwirkungsgrad aufgrund der verringerten Ladungsbewegung zu bekämpfen. Insbesondere bekämpft die vergrößerte Zündenergie die verringerte Lichtbogendehnung in diesem Betriebsbereich. Im Vergleich wird eine vergrößerte Zündenergie mit einer verringerten Entladungsverzögerung in einem Bereich 904 angewendet, um die Funklöschung zu bekämpfen.
  • In einem Beispiel umfasst ein Kraftmaschinensystem einen Kraftmaschinenzylinder, der eine einzige Zündkerze enthält; ein Zündsystem, das eine erste Zündspule und eine zweite Zündspule enthält, die elektrisch an die einzige Zündkerze gekoppelt sind; eine Kanaleinspritzdüse für die Kanaleinspritzung eines ersten Kraftstoffs in den Zylinder; und eine Direkteinspritzdüse für die Direkteinspritzung eines zweiten Kraftstoffs in den Zylinder. Das Kraftmaschinensystem kann ferner einen Controller enthalten, der Anweisungen enthält, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um verschiedene Ladestromzeiträume über einen einzigen Leiter der ersten und der zweiten Zündspule zuzuführen, wobei die verschiedenen Ladestromzeiträume auf dem ersten und dem zweiten Kraftstoff basieren und ferner auf einem Anteil der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders über die Direkteinspritzdüse bezüglich der Kanaleinspritzdüse basieren; und sowohl die erste als auch die zweite Zündspule zu der einzigen Zündkerze zu entladen. Der Controller kann außerdem ferner Anweisungen zum Einstellen einer Verzögerung zwischen dem Entladen der ersten Zündspule und dem Entladen der zweiten Zündspule zu der einzigen Zündkerze basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders enthalten. Die verschiedenen Ladestromzeiträume können einen ersten Ladestrom, der der ersten Zündspule bereitgestellt wird, und einen zweiten Ladestrom, der der zweiten Zündspule bereitgestellt wird, enthalten. In einem Beispiel wird der erste Ladestrom um einen größeren Betrag vergrößert und wird der zweite Ladestrom um einen kleineren Betrag vergrößert, wenn der Anteil der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders, der über die Direkteinspritzdüse empfangen wird, bezüglich der Kanaleinspritzdüse zunimmt. Hier können sowohl der erste Ladestrom, der zweite Ladestrom als auch die Verzögerung ferner durch den Controller basierend auf der Zündfähigkeit eines ersten Kraftstoffs, der über die Direkteinspritzdüse zugeführt wird, bezüglich der Zündfähigkeit eines zweiten Kraftstoffs, der über die Kanaleinspritzdüse zugeführt wird, eingestellt werden. Die Verzögerung kann z. B. verringert werden, wenn ein Unterschied der Zündfähigkeit zwischen dem ersten Kraftstoff und dem zweiten Kraftstoff zunimmt. Der Controller kann die beiden verschiedenen Zündspulen-Ladestromzeiträume in zwei Zündspulenbefehle umsetzen. Außerdem kann der Controller zwei Zündspulentreiber in Reaktion auf die beiden Zündspulenbefehle betreiben. Ferner kann der Ladestrom der ersten Zündspule zu einem ersten Zeitpunkt, der einen ersten Kurbelwellenwinkel der Kraftmaschine enthält, zugeführt werden, während der Ladestrom der zweiten Zündspule zu einem zweiten Zeitpunkt, der einen zweiten Kurbelwellenwinkel der Kraftmaschine enthält, zugeführt werden kann. Der erste Kurbelwellenwinkel der Kraftmaschine kann von dem zweiten Kurbelwellenwinkel der Kraftmaschine nach spät oder nach früh verstellt sein.
  • In einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren zum Bereitstellen eines Funkens für eine Kraftmaschine das Zuführen eines ersten Zündspulen-Ladestromzeitraums über einen ersten Leiter zu einer ersten Zündspule; das Zuführen eines zweiten Zündspulen-Ladestromzeitraums über einen zweiten Leiter zu einer zweiten Zündspule; und das Entladen der ersten Zündspule und der zweiten Zündspule zu einer einzigen Zündkerze eines Zylinders, wobei das Entladen der zweiten Zündspule bezüglich des Entladens der ersten Zündspule verzögert ist. Hier werden sowohl der Ladestrom der ersten Zündspule, der Ladestrom der zweiten Zündspule als auch die Verzögerung zwischen dem Entladen der ersten und der zweiten Zündspule basierend auf einem Verhältnis des über Kanaleinspritzung eingespritzten Kraftstoffs bezüglich des direkt eingespritzten Kraftstoffs, die in dem Zylinder empfangen werden, eingestellt. Der Ladestromzeitzeitraum der ersten Zündspule kann über eine erste Impulsbreite bereitgestellt werden und der Ladestromzeitraum der zweiten Zündspule kann über eine zweite Impulsbreite bereitgestellt werden, wobei die erste Impulsbreite länger als die zweite Impulsbreite ist. Außerdem können der Ladestromzeitraum der ersten Zündspule und der Ladestromzeitraum der zweiten Zündspule mit einer Kraftmaschinenposition synchron zugeführt werden.
  • In dieser Weise kann die Robustheit des Funkens in einem Zweistoff-Einspritzsystem verbessert werden. Durch das Einstellen des Zündbefehls basierend auf dem Kraftstoffanteil, der direkt eingespritzt wird, bezüglich des Anteils, der über Kanaleinspritzung eingespritzt wird, kann die Zündausgabe besser an die Zündnotwendigkeit dieses spezifischen Einspritztyps angepasst werden. Dies verringert als solches die Überverwendung der Funkenenergie, ohne die Funkenleistung zu gefährden. Indem außerdem die Zündausgabe basierend auf dem über den spezifischen Einspritztyp zugeführten Kraftstoff eingestellt wird, kann die Funkenverwendung weiter optimiert werden. Insgesamt kann eine Zündausgabe eingestellt werden, um der Zündanforderung der gegebenen Kombination des Kraftstofftyps und des Einspritztyps besser zu entsprechen.
  • Es sei 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.

Claims (20)

  1. Verfahren für eine Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: Einstellen eines Zündspulen-Haltezeitraums für ein Zylinderfunkenereignis basierend auf Kraftstoff, der in dem Zylinder über Kanaleinspritzung empfangen wird, bezüglich Direkteinspritzung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen das Einstellen basierend auf einem Anteil einer Gesamtmenge des Kraftstoffs, der über die Kanaleinspritzung in dem Zylinder empfangen wird, bezüglich des Anteils der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der über die Direkteinspritzung in dem Zylinder empfangen wird, umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einstellen ferner das Einstellen basierend auf einem ersten Kraftstoff, der über die Kanaleinspritzung in dem Zylinder empfangen wird, bezüglich eines zweiten Kraftstoffs, der über Direkteinspritzung empfangen wird, umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Kraftmaschine ein Einzelspulen-Zündsystem enthält und wobei das Einstellen in Reaktion auf einen höheren Anteil der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der bei niedrigeren Drehzahlen und Lasten der Kraftmaschine über Direkteinspritzung zugeführt wird, das Vergrößern des Zündspulen-Haltezeitraums und in Reaktion auf einen höheren Anteil der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der bei höheren Drehzahlen und Lasten der Kraftmaschine über Kanaleinspritzung zugeführt wird, das Vergrößern des Zündspulen-Haltezeitraums enthält.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Einstellen ferner das Vergrößern des Zündspulen-Haltezeitraums enthält, wenn der Alkoholgehalt des zweiten Kraftstoffs, der über Direkteinspritzung zugeführt wird, zunimmt.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Kraftmaschine ein Doppelspulen-Zündsystem enthält, das eine erste Zündspule und eine zweite Zündspule aufweist, die an eine gemeinsame Zündkerze des Zylinders gekoppelt sind, und wobei das Einstellen in Reaktion auf einen höheren Anteil der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der über Direkteinspritzung zugeführt wird, das Vergrößern des Haltezeitraums wenigstens der ersten Zündspule umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die erste Zündspule früher als die zweite Zündspule geladen und entladen wird und wobei das Einstellen ferner das Vergrößern eines Zeitraums zwischen dem Entladen der ersten Spule und dem Entladen der zweiten Spule enthält, wenn der Anteil der Gesamtmenge des Kraftstoffs, der über die Direkteinspritzung zugeführt wird, zunimmt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen das Einstellen von einer anfänglichen Schätzung des Haltezeitraums basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, die die Drehzahl und Last der Kraftmaschine enthalten, zu einer endgültigen Schätzung des Haltezeitraums basierend auf dem Kraftstoff, der in dem Zylinder über die Kanaleinspritzung empfangen wird, bezüglich der Direkteinspritzung, umfasst.
  9. Verfahren für eine Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: während eines Zylinderfunkenereignisses Einstellen eines Haltezeitraums sowohl einer ersten Zündspule als auch einer zweiten Zündspule, die an eine Zündkerze des Zylinders gekoppelt sind, basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders über eine Direkteinspritzdüse und über eine Kanaleinspritzdüse.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, das ferner das Einstellen eines Zeitraums, der zwischen dem Entladen der ersten Zündspule und dem Entladen der zweiten Zündspule vergeht, basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders, umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders einen ersten Kraftstoff, der über die Kanaleinspritzdüse in dem Zylinder empfangen wird, und einen zweiten Kraftstoff, der über die Direkteinspritzdüse in dem Zylinder empfangen wird, umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Haltezeitraum der ersten Zündspule vergrößert wird und der Haltezeitraum der zweiten Zündspule vergrößert wird, wenn ein Unterschied des Alkoholgehalts zwischen dem ersten Kraftstoff und dem zweiten Kraftstoff zunimmt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Zeitraum, der zwischen dem Entladen der ersten Zündspule und dem Entladen der zweiten Zündspule vergeht, vergrößert wird, wenn der Unterschied des Alkoholgehalts zwischen dem ersten Kraftstoff und dem zweiten Kraftstoff zunimmt.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders ferner einen relativen Anteil der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders, der über die Direkteinspritzdüse im Vergleich zu der Kanaleinspritzdüse empfangen wird, enthält.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Haltezeitraum der ersten Zündspule vergrößert wird und der Haltezeitraum der zweiten Zündspule vergrößert wird, wenn der relative Anteil der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders, der über die Direkteinspritzdüse zugeführt wird, zunimmt.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Zeitraum, der zwischen dem Entladen der ersten Zündspule und dem Entladen der zweiten Zündspule vergeht, vergrößert wird, wenn der relative Anteil der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders, der über die Direkteinspritzdüse zugeführt wird, zunimmt.
  17. Kraftmaschinensystem, das Folgendes umfasst: einen Kraftmaschinenzylinder, der eine einzige Zündkerze enthält; ein Zündsystem, das eine erste Zündspule und eine zweite Zündspule enthält, die elektrisch an die einzige Zündkerze gekoppelt sind; eine Kanaleinspritzdüse für die Kanaleinspritzung eines ersten Kraftstoffs in den Zylinder; eine Direkteinspritzdüse für die Direkteinspritzung eines zweiten Kraftstoffs in den Zylinder; und einen Controller, der Anweisungen enthält, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um: verschiedene Ladestromzeiträume über einen einzigen Leiter der ersten und der zweiten Zündspule zuzuführen, wobei die verschiedenen Ladestromzeiträume auf dem ersten und dem zweiten Kraftstoff basieren und ferner auf einem Anteil der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders über die Direkteinspritzdüse bezüglich der Kanaleinspritzdüse basieren; und sowohl die erste als auch die zweite Zündspule zu der einzigen Zündkerze zu entladen.
  18. System nach Anspruch 17, wobei der Controller ferner Anweisungen zum Einstellen einer Verzögerung zwischen dem Entladen der ersten Zündspule und dem Entladen der zweiten Zündspule zu der einzigen Zündkerze basierend auf der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders enthält.
  19. System nach Anspruch 18, wobei die verschiedenen Ladestromzeiträume einen ersten Ladestrom, der der ersten Zündspule bereitgestellt wird, und einen zweiten Ladestrom, der der zweiten Zündspule bereitgestellt wird, enthalten, und wobei der erste Ladestrom um einen kleineren Betrag vergrößert wird und der zweite Ladestrom um einen größeren Betrag vergrößert, wenn der Anteil der Kraftstoffbeaufschlagung des Zylinders, der über die Direkteinspritzdüse empfangen wird, bezüglich der Kanaleinspritzdüse zunimmt.
  20. System nach Anspruch 19, wobei sowohl der erste Ladestrom, der zweite Ladestrom als auch die Verzögerung ferner basierend auf der Zündfähigkeit eines ersten Kraftstoffs, der über die Direkteinspritzdüse zugeführt wird, bezüglich der Zündfähigkeit eines zweiten Kraftstoffs, der über die Kanaleinspritzdüse zugeführt wird, eingestellt werden, wobei die Verzögerung verringert wird, wenn ein Unterschied der Zündfähigkeit zwischen dem ersten Kraftstoff und dem zweiten Kraftstoff zunimmt.
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