DE102016104459A1 - Verfahren und System für einen Sauerstoffsensor - Google Patents

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Mohannad Hakeem
James Eric Anderson
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Abstract

Es werden Beispiele zum Schätzen einer Kraftstoffmenge in einem Kraftmaschinenöl und einer Wirkung des Kraftstoffs auf einen Gassensor bereitgestellt. In einem Beispiel kann eine Vorrichtung einen Analysator, um ein Kraftmaschinenfluid zu analysieren, und eine Computervorrichtung, die betriebstechnisch an den Analysator gekoppelt ist, enthalten, wobei die Computervorrichtung nichtflüchtige Anweisungen speichert, die ausführbar sind, um die Kraftstoffverdünnung im Kraftmaschinenöl basierend auf einer Ermittlung der Zusammensetzung der Kohlenwasserstoffe im Kraftstoff im Kraftmaschinenöl zu ermitteln, die basierend auf einer von dem Analysator empfangenen Ausgabe ermittelt wird.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren und Systeme zum Detektieren von Kohlenwasserstoffarten, die in einem Kraftmaschinenfluid vorhanden sind.
  • Hintergrund/Zusammenfassung
  • In bestimmten Kraftmaschinenkonfigurationen, insbesondere in Direkteinspritz-Kraftmaschinen, kann sich Kraftstoff im Kraftmaschinenöl in einem Kurbelgehäuse der Kraftmaschine, z. B. während der Kaltstart- und Warmlauf-Bedingungen der Kraftmaschine, durch das Auftreffen entlang der Zylinderbohrungswände und das Strömen zur Ölwanne des Kurbelgehäuses ansammeln. Der angesammelte Kraftstoff kann dann aus dem Öl und in das Kurbelgehäuse verdampfen, während die Kraftmaschine warmläuft und wenn das Kraftmaschinenöl eine stationäre Betriebstemperatur erreicht. Die Kurbelgehäusedämpfe können während der Kurbelgehäuseentleerung zur Kraftmaschine geleitet werden. Der im Öl und/oder im Kurbelgehäuse vorhandene Kraftstoff kann verschiedene Kraftmaschinenparameter und -steuerungen beeinflussen, einschließlich der Kraftstoffsteuerung und -überwachung, der Viskosität des Kraftmaschinenöls und der Einlasssauerstoffsensorausgabe. Überschüssiger Kraftstoff in dem Öl kann die Haltbarkeit der Kraftmaschine verringern.
  • Die Versuche, die oben identifizierten Probleme zu behandeln, haben das Einstellen des Kraftmaschinenbetriebs basierend auf der Kraftstoffkonzentration im Kraftmaschinenöl umfasst. Die Erfinder haben jedoch ein Problem bei der obigen Herangehensweise erkannt. Derartige Herangehensweisen nehmen typischerweise an, dass der in dem Öl vorhandene Kraftstoff eine ähnliche Zusammensetzung wie der in die Kraftmaschine eingespritzte Kraftstoff aufweist. Die Kohlenwasserstoffarten, die sich im Öl ansammeln und die in das Kurbelgehäuse verdampfen, können sich jedoch vom eingespritzten Kraftstoff unterscheiden, wobei die Erfinder hier ferner erkannt haben, dass diese verschiedenen Arten z. B. die Einlasssauerstoffsensorausgabe unterschiedlich beeinflussen können.
  • Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Identifizieren der verschiedenen Kohlenwasserstoffarten, die in einem Kraftmaschinenfluid vorhanden sind, bereitgestellt. In einem Beispiel umfasst eine Vorrichtung einen Analysator zum Analysieren eines Kraftmaschinenfluids und eine Computervorrichtung, die betriebstechnisch an den Analysator gekoppelt ist, wobei die Computervorrichtung nichtflüchtige Anweisungen speichert, die ausführbar sind, um die Kraftstoffverdünnung im Kraftmaschinenöl zu ermitteln basierend auf einer Ermittlung der Zusammensetzung (Speziierung) der Kohlenwasserstoffe im Kraftstoff in dem Kraftmaschinenöl, die basierend auf einer von dem Analysator empfangenen Ausgabe bestimmt wird.
  • In einem Beispiel kann der Analysator ein Gaschromatograph-Massenspektrometer (GC-MS) enthalten, das konfiguriert ist, Informationen auszugeben, die durch die Computervorrichtung verwendbar sind, um jede Kohlenwasserstoffart und die Konzentration jeder Art, die in dem Kraftmaschinenöl, von dem die Probe genommen worden ist, vorhanden ist, zu identifizieren. Der GC-MS kann z. B. eine GC-Retentionszeit für jeden von mehreren Kraftmaschinenöl-Bruchteilen ausgeben. Sowohl basierend auf den Retentionszeiten als auch auf den GC-MS-Daten für einen bekannten Satz von Kohlenwasserstoffarten können die im Kraftmaschinenöl vorhandenen Kohlenwasserstoffarten bestimmt werden. Ferner kann durch das Bestimmen verschiedener Betriebsparameter der Kraftmaschine zum Zeitpunkt des Abtastens, wie z. B. der Temperatur des Kraftmaschinenöls und des Kurbelgehäusedrucks, die Identität der verschiedenen Kohlenwasserstoffarten, die aus dem Kraftmaschinenöl und in das Kurbelgehäuse verdampft sind, geschätzt werden. Basierend auf der Identität und der Konzentration der Kohlenwasserstoffarten im Kurbelgehäuse und im Kraftmaschinenöl können eine genauere Kraftstoffsteuerung der Kraftmaschine, eine genauere Überwachung der Ölqualität und andere Parameter bereitgestellt werden. Ferner kann durch das Identifizieren der im Kurbelgehäuse vorhandenen Kohlenwasserstoffarten eine Wirkung der Kohlenwasserstoffe auf einen Sauerstoffsensor, wie z. B. einen Einlasssauerstoffsensor, bestimmt werden.
  • Es sollte selbstverständlich sein, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl der Konzepte einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie ist nicht beabsichtigt, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Schutzumfang 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.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1–2 sind schematische graphische Darstellungen eines Kraftmaschinensystems.
  • 3 veranschaulicht ein Fahrzeug und einen beispielhaften Analysator.
  • 4 stellt ein Verfahren zum Analysieren einer Ölprobe dar, um eine Kraftstoff-Öl-Verdünnung zu bestimmen.
  • 5 stellt einen Ablaufplan dar, der ein Verfahren zum Berechnen verschiedener Eigenschaften für eine Kraftstoffart veranschaulicht.
  • 6 stellt einen Ablaufplan dar, der ein Verfahren zum Schätzen einer Gesamtwirkung der Kraftstoffarten basierend auf einer Summation der Wirkungen der einzelnen Kraftstoffarten veranschaulicht.
  • 7 stellt eine graphische Darstellung dar, die die Kohlenwasserstoffansammlung im Kraftmaschinenöl und die Wirkung der Kohlenwasserstoffe auf den Einlassluft-Sauerstoffsensor veranschaulicht.
  • 8 stellt einen Ablaufplan zur Verwendung eines Einlassluft-Sauerstoffsensors zum Bestimmen des Kraftstoffs im Öl dar.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zur Artenbestimmung des Kraftstoffs im Kraftmaschinenöl. Ferner enthält die folgende Beschreibung das Schätzen einer Auswirkung der PCV-Kohlenwasserstoffe auf eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors, wie z. B. eines Einlassluft-Sauerstoffsensors (IAO2). Die 1–2 zeigen beispielhafte Kraftmaschinen, die einen Niederdruck-Abgasrückführungskanal (Niederdruck-AGR-Kanal), ein PCV-System und einen Einlasssauerstoffsensor, der in einem Einlasskanal stromabwärts des Einlasses des LP-AGR-Kanals und des Einlasses des PCV-Systems (während des aufgeladenen Betriebs) in den Einlasskanal positioniert ist, enthalten. 3 zeigt ein Fahrzeug und einen Analysator, wie z. B. ein Gaschromatograph-Massenspektrometer (GC-MS). 4 stellt ein Verfahren zum Analysieren einer Ölprobe und zum Bestimmen einer Kraftstoffverdünnung des Öls dar. 5 zeigt ein Verfahren zum Charakterisieren verschiedener Eigenschaften der Kraftstoffarten. 6 zeigt ein Verfahren zum Schätzen der Auswirkung der Kraftstoffarten auf die Einlasssauerstoffsensorausgabe. 7 zeigt eine graphische Darstellung, die die Kohlenwasserstoffansammlung im Kraftmaschinenöl und die Wirkung der Kohlenwasserstoffe auf den Einlassluft-Sauerstoffsensor veranschaulicht. 8 stellt ein Verfahren zur Verwendung eines IAO2-Sensors zum Schätzen einer Kraftstoff-Öl-Verdünnung während des Antreibens eines Fahrzeugs dar.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Turbolader-Kraftmaschinensystems 100, das eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 10 und die Zwillingsturbolader 120 und 130 enthält, die identisch sein können. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Kraftmaschinensystem 100 als ein Teil eines Antriebssystems für einen Personenkraftwagen enthalten sein. Während es hier nicht dargestellt ist, können andere Kraftmaschinenkonfigurationen, wie z. B. eine Kraftmaschine mit einem einzigen Turbolader, verwendet werden, ohne vom Schutzumfang dieser Offenbarung abzuweichen.
  • Das Kraftmaschinensystem 100 kann wenigstens teilweise durch einen Controller 12 und durch eine Eingabe von einer Bedienungsperson 190 des Fahrzeugs über eine Eingabevorrichtung 192 gesteuert sein. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 192 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 194 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Controller 12 kann ein Mikrocomputer sein, der das Folgende enthält: eine Mikroprozessoreinheit, Eingabe-/Ausgabeports, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Eichwerte (z. B. einen Festwertspeicher-Chip), einen Schreib-Lese-Speicher, einen Haltespeicher und einen Datenbus. Der Festwertspeicher des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die nichtflüchtige Anweisungen repräsentieren, die durch den Mikroprozessor ausführbar sind, um sowohl die im Folgenden beschriebenen Routinen als auch andere Varianten auszuführen, die möglich, aber nicht spezifisch aufgelistet sind,. Der Controller 12 kann konfiguriert sein, Informationen von mehreren Sensoren 165 zu empfangen und Steuersignale an mehrere Aktuatoren 175 (von denen verschiedene Beispiele hier beschrieben sind) zu senden. Andere Aktuatoren, wie z. B. verschiedene zusätzliche Ventile und Drosselklappen, können an verschiedene Orte in dem Kraftmaschinensystem 100 gekoppelt sein. Der Controller 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktuatoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten basierend auf Anweisungen oder Code, die darin entsprechend einer oder mehreren Routinen programmiert sind, auslösen. Beispielhafte Steuerroutinen sind hier bezüglich 8 beschrieben.
  • Das Kraftmaschinensystem 100 kann Einlassluft über einen Einlasskanal 140 empfangen. Wie in 1 gezeigt ist, kann der Einlasskanal 140 einen Luftfilter 156 und eine Luftansaugsystem-Drosselklappe (AIS-Drosselklappe) 115 enthalten. Die Position der AIS-Drosselklappe 115 kann durch das Steuersystem über einen Drosselklappen-Aktuator 117, der kommunikationstechnisch an den Controller 12 gekoppelt ist, eingestellt werden.
  • Wenigstens ein Anteil der Einlassluft kann über einen ersten Zweig des Einlasskanals 140 zu einem Kompressor 122 des Turboladers 120 geleitet werden, wie bei 142 angegeben ist, und wenigstens ein Anteil der Einlassluft kann über einen zweiten Zweig des Einlasskanals 140 zu einem Kompressor 132 des Turboladers 130 geleitet werden, wie bei 144 angegeben ist. Entsprechend enthält das Kraftmaschinensystem 100 ein Niederdruck-AIS-System (LP-AIS-System) 191 stromaufwärts der Kompressoren 122 und 132 und ein Hochdruck-AIS-System (HP-AIS-System) 193 stromabwärts der Kompressoren 122 und 132.
  • Eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (PCV-Leitung) 198 (z. B. ein schubseitiges Rohr) kann ein (nicht gezeigtes) Kurbelgehäuse an den zweiten Zweig 144 des Einlasskanals koppeln, so dass die Gase im Kurbelgehäuse in einer gesteuerten Weise aus dem Kurbelgehäuse entlüftet werden können. Ferner können die Verdampfungsemissionen aus einem (nicht gezeigten) Kraftstoffdampfbehälterdurch eine Kraftstoffdampf-Entleerungsleitung 195, die den Kraftstoffdampfbehälter an den zweiten Zweig 144 des Einlasskanals koppelt, in den Einlasskanal entlüftet werden.
  • Der erste Anteil der gesamten Einlassluft kann über den Kompressor 122 komprimiert werden, wobei er über einen Einlassluftkanal 146 dem Einlasskrümmer 160 zugeführt werden kann. Folglich bilden die Einlasskanäle 142 und 146 einen ersten Zweig des Lufteinlasssystems der Kraftmaschine. Ähnlich kann ein zweiter Anteil der gesamten Einlassluft über den Kompressor 132 komprimiert werden, wobei er über den Einlassluftkanal 148 dem Einlasskrümmer 160 zugeführt werden kann. Folglich bilden die Einlasskanäle 144 und 148 einen zweiten Zweig des Lufteinlasssystems der Kraftmaschine. Wie dargestellt ist, ist es möglich, die Einlassluft von den Einlasskanälen 146 und 148 stromaufwärts des Einlasskrümmers 160 nicht wieder zusammenzuführen. In einigen Ausführungsformen kann die Einlassluft von den Einlasskanälen 146 und 148 zusätzlich oder alternativ über einen gemeinsamen Einlasskanal wieder zusammengeführt werden, bevor sie den Einlasskrümmer 160 erreicht, wo die Einlassluft der Kraftmaschine bereitgestellt werden kann. In einigen Beispielen kann der Einlasskrümmer 160 einen Einlasskrümmer-Drucksensor 182 zum Schätzen eines Krümmerdrucks (MAP) und/oder einen Einlasskrümmer-Temperatursensor 183 zum Schätzen einer Krümmerlufttemperatur (MCT) enthalten, von denen jeder mit dem Controller 12 in Verbindung steht. Der MAP-Sensor 182 kann einen Krümmerdruck abtasten, um einen Bezugs-Einlassdruck zu schätzen.
  • In dem dargestellten Beispiel enthält der Einlasskrümmer 160 außerdem einen Ladeluftkühler (CAC) 154 und eine Drosselklappe 158. Die Position der Drosselklappe 158 kann durch das Steuersystem über einen Drosselklappen-Aktuator 157 eingestellt werden, der kommunikationstechnisch an den Controller 12 gekoppelt ist. Wie gezeigt ist, kann sich die Drosselklappe 158 stromabwärts des CAC 154 befinden und kann konfiguriert sein, die Strömung eines Einlassgasstroms, der in die Kraftmaschine 10 eintritt, einzustellen.
  • Wie in 1 gezeigt ist, kann ein Kompressorumgehungsventil (CBV) 152 in einem CBV-Kanal 150 angeordnet sein und kann ein CBV 155 in einem CBV-Kanal 151 angeordnet sein. In einem Beispiel können die CBVs 152 und 155 elektronische pneumatische CBVs (EPCBVs) sein. Die CBVs 152 und 155 können gesteuert sein, um das Ablassen des Drucks (z. B. Kompressorpumpen) in dem Einlasssystem zu ermöglichen, wenn die Kraftmaschine aufgeladen ist. Ein stromaufwärts gelegenes Ende des CBV-Kanals 150 kann stromabwärts des Kompressors 132 mit dem Einlasskanal 148 gekoppelt sein, während ein stromabwärts gelegenes Ende des CBV-Kanals 150 stromaufwärts des Kompressors 132 mit dem Einlasskanal 144 gekoppelt sein kann. Ähnlich kann ein stromaufwärts gelegenes Ende eines CBV-Kanals 151 stromabwärts des Kompressors 122 mit dem Einlasskanal 146 gekoppelt sein, während ein stromabwärts gelegenes Ende des CBV-Kanals 151 stromaufwärts des Kompressors 122 mit dem Einlasskanal 142 gekoppelt sein kann. In Abhängigkeit von einer Position jedes CBV kann die durch den entsprechenden Kompressor komprimierte Luft in den Einlasskanal stromaufwärts des Kompressors (z. B. den Einlasskanal 144 für den Kompressor 132 und den Einlasskanal 142 für den Kompressor 122) zurückgeführt werden. Das CBV 152 kann z. B. offen sein, um die komprimierte Luft stromaufwärts des Kompressors 132 zurückzuführen, und/oder das CBV 155 kann offen sein, um die komprimierte Luft stromaufwärts des Kompressors 122 zurückzuführen, um den Druck in dem Einlasssystem während ausgewählter Bedingungen abzulassen, um die Wirkungen der Belastung durch das Kompressorpumpen zu verringern. Die CBVs 155 und 152 können entweder aktiv oder passiv durch das Steuersystem gesteuert sein.
  • Wie gezeigt ist, ist ein Kompressoreinlassdruck-Sensor (CIP-Sensor) 196 im Einlasskanal 142 angeordnet. Unter anderen Funktionen kann der CIP-Sensor 196 verwendet werden, um einen Druck stromabwärts eines AGR-Ventils 121 zu bestimmen.
  • Die Kraftmaschine 10 kann mehrere Zylinder 14 enthalten. In dem dargestellten Beispiel enthält die Kraftmaschine 10 sechs Zylinder, die in einer V-Konfiguration angeordnet sind. Spezifisch sind die sechs Zylinder in zwei Reihen 13 und 15 angeordnet, wobei jede Reihe drei Zylinder enthält. In alternativen Beispielen kann die Kraftmaschine 10 zwei oder mehr Zylinder, wie z. B. 3, 4, 5, 8, 10 oder mehr Zylinder, enthalten. Diese verschiedenen Zylinder können gleich unterteilt und in alternativen Konfigurationen angeordnet sein, wie z. B. V, in Reihe, in Boxerform usw. Jeder Zylinder 14 kann mit einer Kraftstoffeinspritzdüse 166 konfiguriert sein. In dem dargestellten Beispiel ist die Kraftstoffeinspritzdüse 166 eine Direkteinspritzdüse in den Zylinder. In anderen Beispielen kann die Kraftstoffeinspritzdüse 166 jedoch als eine kanalgestützte Kraftstoffeinspritzdüse konfiguriert sein.
  • Die jedem Zylinder 14 (der hier außerdem als Brennkammer 14 bezeichnet wird) zugeführte Einlassluft kann für die Kraftstoffverbrennung verwendet werden, wobei die Verbrennungsprodukte dann über reihenspezifische Auslasskanäle abgelassen werden können. In dem dargestellten Beispiel kann eine erste Reihe 13 der Zylinder der Kraftmaschine 10 die Verbrennungsprodukte über einen gemeinsamen Auslasskanal 17 ablassen, während eine zweite Reihe 15 der Zylinder die Verbrennungsprodukte über einen gemeinsamen Auslasskanal 19 ablassen kann.
  • Die Position der Einlass- und Auslassventile jedes Zylinders 14 kann über hydraulisch betätigte Stößel, die an Ventilstoßstangen gekoppelt sind, oder über mechanische Tassenstößel, in denen Nockenvorsprünge verwendet werden, gesteuert sein. In diesem Beispiel können wenigstens die Einlassventile jedes Zylinders 14 unter Verwendung eines Nockenbetätigungssystems durch Nockenbetätigung gesteuert sein. Im Einzelnen kann das Einlassventil-Nockenbetätigungssystem 25 einen oder mehrere Nocken enthalten und kann eine variable Nocken-Zeitsteuerung oder einen variablen Nockenhub für die Einlass- und/oder die Auslassventile verwenden. In alternativen Ausführungsformen können die Einlassventile durch eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein. Ähnlich können die Auslassventile durch Nockenbetätigungssysteme oder eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein. In noch weiteren alternativen Ausführungsformen können die Nocken nicht einstellbar sein.
  • Die Verbrennungsprodukte, die durch die Kraftmaschine 10 über den Auslasskanal 17 abgelassen werden, können durch die Abgasturbine 124 des Turboladers 120 geleitet werden, die wiederum über eine Welle 126 dem Kompressor 122 mechanische Arbeit bereitstellen kann, um die Komprimierung für die Einlassluft bereitzustellen. Alternativ kann etwas oder alles der durch den Auslasskanal 17 strömenden Abgase die Turbine 124 über einen Turbinenumgehungskanal 123 umgehen, was durch ein Ladedrucksteuerventil 128 gesteuert ist. Die Position des Ladedrucksteuerventils 128 kann durch einen (nicht gezeigten) Aktuator gesteuert sein, was durch den Controller 12 gesteuert ist. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Controller 12 die Position des Ladedrucksteuerventils 128 über einen pneumatischen Aktuator einstellen, der durch ein Solenoidventil gesteuert ist. Das Solenoidventil kann z. B. ein Signal zum Fördern der Betätigung des Ladedrucksteuerventils 128 über den pneumatischen Aktuator basierend auf dem Unterschied der Luftdrücke zwischen dem stromaufwärts des Kompressors 122 angeordneten Einlasskanal 142 und dem stromabwärts des Kompressors 122 angeordneten Einlasskanal 146 empfangen. In anderen Beispielen können andere geeignete Herangehensweisen als ein Solenoidventil für das Betätigen des Ladedrucksteuerventils 128 verwendet werden.
  • Ähnlich können die Verbrennungsprodukte, die durch die Kraftmaschine 10 über den Auslasskanal 19 abgelassen werden, durch die Abgasturbine 134 des Turboladers 130 geleitet werden, die wiederum über eine Welle 136 dem Kompressor 132 mechanische Arbeit bereitstellen kann, um die Komprimierung für die Einlassluft bereitzustellen, die durch den zweiten Zweig des Einlasssystems der Kraftmaschine strömt. Alternativ kann etwas oder alles des durch den Auslasskanal 19 strömenden Abgases die Turbine 134 über einen Turbinenumgehungskanal 133 umgehen, was durch ein Ladedrucksteuerventil 138 gesteuert ist. Die Position des Ladedrucksteuerventils 138 kann durch einen (nicht gezeigten) Aktuator gesteuert sein, was durch den Controller 12 gesteuert ist. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Controller 12 die Position des Ladedrucksteuerventils 138 über ein Solenoidventil einstellen, das einen pneumatischen Aktuator steuert. Das Solenoidventil kann z. B. ein Signal zum Fördern der Betätigung des Ladedrucksteuerventils 138 über den pneumatischen Aktuator basierend auf dem Unterschied der Luftdrücke zwischen dem stromaufwärts des Kompressors 132 angeordneten Einlasskanal 144 und dem stromabwärts des Kompressors 132 angeordneten Einlasskanal 148 empfangen. In anderen Beispielen können andere geeignete Herangehensweisen als ein Solenoidventil für das Betätigen des Ladedrucksteuerventils 138 verwendet werden.
  • In einigen Beispielen können die Abgasturbinen 124 und 134 als Turbinen mit variabler Geometrie konfiguriert sein, wobei der Controller 12 die Position der Blätter (oder der Schaufeln) des Turbinen-Pumpenrads einstellen kann, um das Energieniveau zu variieren, das aus der Abgasströmung erhalten wird und auf ihren jeweiligen Kompressor übertragen wird. Alternativ können die Abgasturbinen 124 und 134 als Turbinen mit variablen Düsen konfiguriert sein, wobei der Controller 12 die Position der Turbinendüse einstellen kann, um das Energieniveau zu variieren, das aus der Abgasströmung erhalten wird und auf ihren jeweiligen Kompressor übertragen wird. Das Steuersystem kann z. B. konfiguriert sein, die Schaufel- oder Düsenposition der Abgasturbinen 124 und 134 über jeweilige Aktuatoren unabhängig zu variieren.
  • Die durch die Zylinder über den Auslasskanal 19 abgelassenen Verbrennungsprodukte können über einen Auslasskanal 180 stromabwärts der Turbine 134 in die Atmosphäre geleitet werden, während die über den Auslasskanal 17 abgelassenen Verbrennungsprodukte über einen Auslasskanal 170 stromabwärts der Turbine 124 zur Atmosphäre geleitet werden können. Die Auslasskanäle 170 und 180 können eine oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, wie z. B. einen Katalysator, und einen oder mehrere Abgassensoren enthalten. Wie z. B. in 1 gezeigt ist, kann der Auslasskanal 170 eine Abgasreinigungsvorrichtung 129 enthalten, die stromabwärts der Turbine 124 angeordnet ist, während der Auslasskanal 180 eine Abgasreinigungsvorrichtung 127 enthalten kann, die stromabwärts der Turbine 134 angeordnet ist. Die Abgasreinigungsvorrichtungen 127 und 129 können selektive katalytische Reduktionsvorrichtungen (SCR-Vorrichtungen), Dreiwegekatalysatoren (TWC), NOx-Fallen, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein. In einigen Ausführungsformen können ferner während des Betriebs der Kraftmaschine 10 die Abgasreinigungsvorrichtungen 127 und 129 z. B. durch das Betreiben wenigstens eines Zylinders der Kraftmaschine innerhalb eines speziellen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses periodisch regeneriert werden.
  • Das Kraftmaschinensystem 100 kann ferner ein oder mehrere Abgasrückführungssysteme (AGR-Systeme) zum Zurückführen wenigstens eines Anteils des Abgases vom Auslasskrümmer zum Einlasskrümmer enthalten. Diese können ein oder mehrere Hochdruck-AGR-Systeme zum Bereitstellen einer Hochdruck-AGR (HP-AGR) und eine oder mehrere Niederdruck-AGR-Schleifen zum Bereitstellen einer Niederdruck-AGR (LP-AGR) enthalten. In einem Beispiel kann die HP-AGR beim Fehlen der durch die Turbolader 120, 130 bereitgestellten Aufladung bereitgestellt werden, während die LP-AGR beim Vorhandensein der Turboladeraufladung und/oder dann, wenn sich die Abgastemperatur über einem Schwellenwert befindet, bereitgestellt werden kann. In noch weiteren Beispielen können sowohl die HP-AGR als auch die LP-AGR gleichzeitig bereitgestellt werden.
  • In dem dargestellten Beispiel kann das Kraftmaschinensystem 100 ein Niederdruck-AGR-System (LP-AGR-System) 108 enthalten. Das LP-AGR-System 108 leitet einen Sollanteil des Abgases vom Auslasskanal 170 zum Einlasskanal 142. In der dargestellten Ausführungsform wird die AGR in einem AGR-Kanal 197 von einem Ort stromabwärts der Turbine 124 zum Einlasskanal 142 an einen Mischpunkt geleitet, der sich stromaufwärts des Kompressors 122 befindet. Die dem Einlasskanal 142 bereitgestellte Menge der AGR kann durch den Controller 12 über ein AGR-Ventil 121, das in das LP-AGR-System 108 gekoppelt ist, variiert werden. In der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform enthält das LP-AGR-System 108 einen AGR-Kühler 113, der stromaufwärts des AGR-Ventils 121 positioniert ist. Der AGR-Kühler 113 kann Wärme von dem zurückgeführten Abgas z. B. zu einem Kraftmaschinenkühlmittel ausscheiden. Das LP-AGR-System kann einen Differenzdruck-über-Ventil-Sensor (DPOV-Sensor) 125 enthalten. In einem Beispiel kann eine AGR-Durchflussmenge basierend auf dem DPOV-System geschätzt werden, das den DPOV-Sensor 125 enthält, der einen Druckunterschied zwischen einem stromaufwärts gelegenen Bereich des AGR-Ventils 121 und einem stromabwärts gelegenen Bereich des AGR-Ventils 121 detektiert. Die durch das DPOV-System bestimmte AGR-Durchflussmenge (z. B. die LP-AGR-Durchflussmenge) kann ferner auf einer AGR-Temperatur, die durch einen AGR-Temperatursensor 135 detektiert wird, der sich stromabwärts des AGR-Ventils 121 befindet, und einem Bereich der Öffnung des AGR-Ventils, der durch einen AGR-Ventilhubsensor 131 detektiert wird, basieren. In einem weiteren Beispiel kann die AGR-Durchflussmenge basierend auf den Ausgaben von einem AGR-Messsystem bestimmt werden, das einen Einlasssauerstoffsensor 168, einen (nicht gezeigten) Luftmassendurchflusssensor, einen Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor) 182 und einen Krümmertemperatursensor 183 enthält. In einigen Beispielen können beide AGR-Messsysteme (d. h., das DPOV-System, das den Differenzdrucksensor 125 enthält, und das AGR-Messsystem, das den Einlasssauerstoffsensor 168 enthält) verwendet werden, um die AGR-Durchflussmenge zu bestimmen, zu überwachen und einzustellen.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann das Kraftmaschinensystem ein (nicht gezeigtes) zweites LP-AGR-System enthalten, das einen Sollanteil des Abgases vom Auslasskanal 180 zum Einlasskanal 144 leitet. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann das Kraftmaschinensystem beide LP-AGR-Systeme (eines, das das Abgas vom Auslasskanal 180 zum Einlasskanal 144 leitet, und ein weiteres, das das Abgas vom Auslasskanal 170 zum Einlasskanal 142 leitet) enthalten, die oben beschrieben worden sind.
  • Das AGR-Ventil 121 kann konfiguriert sein, eine Menge und/oder eine Rate des Abgases, die durch die entsprechenden AGR-Kanäle abgeleitet wird, einzustellen, um einen Sollprozentsatz der AGR-Verdünnung der in die Kraftmaschine eintretenden Einlassladung zu erreichen, wobei eine Einlassladung mit einem höheren Prozentsatz der AGR-Verdünnung ein höheres Verhältnis des zurückgeführten Abgases zur Luft als eine Einlassladung mit einem niedrigeren Prozentsatz der AGR-Verdünnung enthält. Es wird erkannt, dass zusätzlich zu der Position der AGR-Ventile die AIS-Drosselklappenposition der AIS-Drosselklappe 115 und weitere Aktuatoren außerdem den Prozentsatz der AGR-Verdünnung der Einlassladung beeinflussen können. Als ein Beispiel kann die AIS-Drosselklappenposition den Druckabfall über dem LP-AGR-System vergrößern, was mehr Strömung der LP-AGR in das Einlasssystem zulässt. Im Ergebnis kann dies den Prozentsatz der AGR-Verdünnung vergrößern, wohingegen weniger LP-AGR-Strömung in das Einlasssystem den Prozentsatz der AGR-Verdünnung (z. B. die prozentuale AGR) verringern kann. Entsprechend kann die AGR-Verdünnung der Einlassladung über die Steuerung der AGR-Ventilposition und/oder der AIS-Drosselklappenposition unter anderen Parametern gesteuert werden. Folglich kann das Einstellen eines oder mehrerer der AGR-Ventile 121 und der AIS-Drosselklappe 115 eine AGR-Strömungsmenge (oder -Durchflussmenge) und anschließend eine prozentuale AGR in dem Luftmassendurchfluss (z. B. in der in den Einlasskrümmer eintretenden Luftladung) einstellen.
  • Die Kraftmaschine 10 kann ferner einen oder mehrere Sauerstoffsensoren enthalten, die stromaufwärts der Drosselklappe 158 positioniert sind. Der eine oder die mehreren Sauerstoffsensoren können als solche als Einlasssauerstoffsensoren bezeichnet werden. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Einlassluft-Sauerstoffsensor (IAO2-Sensor) 168 stromaufwärts der Drosselklappe 158 und stromabwärts des CAC 154 positioniert. In anderen Ausführungsformen kann der Einlasssauerstoffsensor 168 jedoch an einem anderen Ort, wie z. B. stromaufwärts des CAC 154 in einem oder mehreren der Einlasskanäle 146 und 148, positioniert sein. Der Einlasssauerstoffsensor (IAO2) 168 kann irgendein geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Angabe der Sauerstoffkonzentration in der Einlassladungsluft sein, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor, ein Einlass-UEGO-Sensor (universeller oder Weitbereichs-Abgassauerstoffsensor), ein Zweizustands-Sauerstoffsensor usw. In einem Beispiel können die Einlasssauerstoffsensoren 168 ein Einlasssauerstoffsensor sein, der ein erwärmtes Element als das Messelement enthält. Während des Betriebs kann ein Pumpstrom des Einlasssauerstoffsensors eine Menge des Sauerstoffs in der Gasströmung angeben.
  • Der Einlasssauerstoffsensor 168 kann verwendet werden, um eine Einlasssauerstoffkonzentration zu schätzen und basierend auf einer Änderung der Einlasssauerstoffkonzentration beim Öffnen des AGR-Ventils 121 eine Menge der AGR-Strömung durch die Kraftmaschine zu folgern. Spezifisch wird eine Änderung der Ausgabe des Sensors beim Öffnen des AGR-Ventils 121 mit einem Bezugspunkt verglichen, wo der Sensor ohne AGR arbeitet (dem Nullpunkt). Basierend auf der Änderung (z. B. der Abnahme) der Sauerstoffmenge vom Zeitpunkt des Arbeitens ohne AGR kann die der Kraftmaschine gegenwärtig bereitgestellte AGR-Strömung berechnet werden. Beim Anlegen einer Bezugsspannung (Vs) an den Sensor wird z. B. ein Pumpstrom (Ip) durch den Sensor ausgegeben. Die Änderung der Sauerstoffkonzentration kann zu der Änderung des Pumpstroms (Delta Ip), der beim Vorhandensein der AGR durch den Sensor ausgegeben wird, bezüglich der Sensorausgabe beim Fehlen der AGR (dem Nullpunkt) proportional sein. Basierend auf einer Abweichung der geschätzten AGR-Strömung von der erwarteten (oder Ziel-)AGR-Strömung kann eine weitere AGR-Steuerung ausgeführt werden.
  • Eine Nullpunktschätzung des Einlasssauerstoffsensors 168 kann während der Leerlaufbedingungen ausgeführt werden, wenn die Fluktuationen des Einlassdrucks minimal sind und wenn in das Niederdruck-Ansaugsystem keine PCV oder Entleerungsluft aufgenommen wird. Außerdem kann eine Leerlaufanpassung periodisch ausgeführt werden, wie z. B. bei jedem ersten Leerlauf nach einem Kraftmaschinenstart, um die Wirkung der Sensoralterung und die Variabilität von Teil zu Teil auf die Sensorausgabe zu kompensieren.
  • Eine Nullpunktschätzung des Einlasssauerstoffsensors kann alternativ während der Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Kraftmaschine, wie z. B. während einer Kraftstoff-Schubabschaltung ("Deceleration Fuel Shut Off" – DFSO) ausgeführt werden. Durch das Ausführen der Anpassung während der DFSO-Bedingungen können zusätzlich zu verringerten Rauschfaktoren, wie z. B. jenen, die während der Leerlaufanpassung erhalten werden, die Variationen der Sensormesswerte aufgrund der Undichtigkeit des AGR-Ventils verringert werden.
  • In 2 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform 200 der Kraftmaschine entsprechend 1 gezeigt. Die vorher in 1 eingeführten Komponenten als solche sind entsprechend nummeriert und werden hier aus Gründen der Kürze nicht erneut eingeführt.
  • Die Ausführungsform 200 zeigt einen Kraftstofftank 218, der konfiguriert ist, den Kraftstoffeinspritzdüsen der Kraftmaschine Kraftstoff zuzuführen. Eine (nicht gezeigte) Kraftstoffpumpe, die in den Kraftstofftank 218 eingetaucht ist, kann konfiguriert sein, den den Einspritzdüsen der Kraftmaschine 10, wie z. B. der Einspritzdüse 166, zugeführten Kraftstoff mit Druck zu beaufschlagen. Der Kraftstoff kann durch eine (nicht gezeigte) Tankklappe von einer äußeren Quelle in den Kraftstofftank gepumpt werden. Der Kraftstofftank 218 kann mehrere Kraftstoffmischungen enthalten, einschließlich eines Kraftstoffs mit einem Bereich von Alkoholkonzentrationen, wie z. B. verschiedener Benzin-Äthanol-Mischungen, einschließlich E10, E85, Benzin usw. und Kombinationen daraus. Ein Kraftstoffpegelsensor 219, der sich in dem Kraftstofftank 218 befindet, kann eine Angabe des Kraftstoffpegels dem Controller 12 bereitstellen. Wie dargestellt ist, kann der Kraftstoffpegelsensor 219 einen Schwimmer umfassen, der mit einem variablen Widerstand verbunden ist. Alternativ können andere Typen von Kraftstoffpegelsensoren verwendet werden. An den Kraftstofftank 218 können ein oder mehrere andere Sensoren gekoppelt sein, wie z. B. ein Kraftstofftank-Drucksensor 220 zum Schätzen eines Kraftstofftankdrucks.
  • Die in dem Kraftstofftank 218 erzeugten Dämpfe können über eine Leitung 31 zu einem Kraftstoffdampfbehälter 22 geleitet werden, bevor sie in den Kraftmaschineneinlass 23 entleert werden. Diese können z. B. die täglichen und die Betankungs-Kraftstofftankdämpfe enthalten. Der Behälter kann mit einem geeigneten Adsorptionsmittel, wie z. B. Aktivkohle, gefüllt sein, um die Kraftstoffdämpfe (einschließlich verdampfter Kohlenwasserstoffe), die in dem Kraftstofftank erzeugt werden, vorübergehend aufzufangen. Dann können während eines späteren Kraftmaschinenbetriebs, wenn die Entleerungsbedingungen erfüllt sind, wie z. B. wenn der Behälter voll ist, die Kraftstoffdämpfe aus dem Behälter durch das Öffnen eines Behälterentleerungsventils (CPV) 112 und eines Behälterentlüftungsventils 114 in den Kraftmaschineneinlass entleert werden.
  • Der Behälter 22 enthält eine Entlüftungsöffnung 27, um die Gase aus dem Behälter 22 in die Atmosphäre zu leiten, wenn die Kraftstoffdämpfe vom Kraftstofftank 218 gelagert oder aufgefangen werden. Die Entlüftungsöffnung 27 kann außerdem ermöglichen, dass Frischluft in den Kraftstoffdampfbehälter 22 gezogen wird, wenn die gelagerten Kraftstoffdämpfe über die Entleerungsleitungen 90 oder 92 (in Abhängigkeit von dem Aufladungsniveau) und das Entleerungsventil 112 zum Kraftmaschineneinlass 23 entleert werden. Während dieses Beispiel zeigt, dass die Entlüftungsöffnung 27 mit frischer, nicht erwärmter Luft in Verbindung steht, können außerdem verschiedene Modifikationen verwendet werden. Die Entlüftungsöffnung 27 kann ein Behälterentlüftungsventil 114 enthalten, um eine Strömung der Luft und der Dämpfe zwischen dem Behälter 22 und der Atmosphäre einzustellen. Das Entlüftungsventil 114 kann während der Operationen des Lagerns von Kraftstoffdampf (z. B. während des Betankens des Kraftstofftanks und während die Kraftmaschine nicht läuft) geöffnet sein, so dass die Luft, von der der Kraftstoffdampf entfernt worden ist, nachdem sie durch den Behälter hindurchgegangen ist, zur Atmosphäre herausgedrängt werden kann. Gleichermaßen kann während der Entleerungsoperationen (z. B. während der Behälterregeneration und während die Kraftmaschine läuft) das Entlüftungsventil geöffnet sein, um eine Strömung von Frischluft zu ermöglichen, um die in dem Behälter gelagerten Kraftstoffdämpfe zu entfernen.
  • Die aus dem Behälter 22 z. B. während einer Entleerungsoperation freigesetzten Kraftstoffdämpfe können über die Entleerungsleitung 28 in den Einlasskrümmer 160 der Kraftmaschine geleitet werden. Die Strömung der Dämpfe entlang der Entleerungsleitung 28 kann durch das Behälterentleerungsventil 112 geregelt werden, das zwischen den Kraftstoffdampfbehälter und den Kraftmaschineneinlass gekoppelt ist. Die Menge und die Rate der durch das Behälterentleerungsventil 112 freigesetzten Dämpfe können durch den Arbeitszyklus eines (nicht gezeigten) zugeordneten Solenoids des Behälterentleerungsventils bestimmt sein. Der Arbeitszyklus als solcher des Solenoids des Behälterentleerungsventils kann durch das Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) des Fahrzeugs, wie z. B. den Controller 12, in Reaktion auf die Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, z. B. einschließlich der Drehzahl-Last-Bedingungen der Kraftmaschine, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, einer Füllung des Behälters usw., bestimmt werden. Der Arbeitszyklus kann eine Frequenz (z. B. eine Rate) des Öffnens und des Schließens des Behälterentleerungsventils 112 enthalten.
  • Ein (nicht gezeigtes) optionales Behälterrückschlagventil kann in der Entleerungsleitung 28 enthalten sein, um zu verhindern, dass durch den Einlasskrümmerdruck Gase in der entgegengesetzten Richtung der Entleerungsströmung strömen. Das Rückschlagventil als solches kann notwendig sein, falls die Steuerung des Behälterentleerungsventils nicht genau zeitlich gesteuert ist oder falls das Behälterentleerungsventil selbst durch einen hohen Einlasskrümmerdruck erzwungen geöffnet werden kann. Eine Schätzung des Krümmerabsolutdrucks (MAP) kann von dem MAP-Sensor 182 erhalten werden, der an den Einlasskrümmer 160 gekoppelt ist, und zu dem Controller 12 übertragen werden. Alternativ kann der MAP aus alternativen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine, wie z. B. dem Luftmassendurchfluss (MAF), wie er durch einen an den Einlasskrümmer gekoppelten MAF-Sensor gemessen wird, gefolgert werden.
  • Die Entleerungs-Kohlenwasserstoffe können basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine entweder über einen Ladedruckweg 92 oder einen Unterdruckweg 90 zum Einlasskrümmer 160 geleitet werden. Während der Bedingungen, wenn der Turbolader 120 betrieben wird, um dem Einlasskrümmer eine aufgeladene Luftladung bereitzustellen, führt spezifisch der erhöhte Druck in dem Einlasskrümmer dazu, dass sich das Einwegventil 94 in dem Unterdruckweg 90 schließt, während das Einwegventil 96 in dem Ladedruckweg 92 geöffnet wird. Im Ergebnis wird die Entleerungsluft über den Ladedruckweg 92 stromabwärts des Luftfilters 156 und stromaufwärts des Ladeluftkühlers 154 in den Lufteinlasskanal 140 geleitet. Hier wird die Entleerungsluft stromaufwärts des Einlasssauerstoffsensors 168 eingeleitet. In einigen Ausführungsformen kann, wie dargestellt ist, eine Venturi-Düse 98 in dem Ladedruckweg positioniert sein, so dass die Entleerungsluft beim Durchgang durch die Venturi-Düse 98 und den Kanal 99 zum Einlass geleitet wird. Dies ermöglicht, dass die Strömung der Entleerungsluft vorteilhaft für die Erzeugung von Unterdruck nutzbar gemacht wird.
  • Während der Bedingungen, wenn die Kraftmaschine 10 ohne Aufladung betrieben wird, führt der erhöhte Unterdruck in dem Einlasskrümmer dazu, dass sich das Einwegventil 94 in dem Unterdruckweg öffnet, während das Einwegventil 96 in dem Ladedruckweg geschlossen wird. Im Ergebnis wird die Entleerungsluft über den Unterdruckweg 90 stromabwärts der Drosselklappe 158 in den Einlasskrümmer 160 geleitet. Hier wird die Entleerungsluft stromabwärts des Einlasssauerstoffsensors 168 eingeleitet.
  • Die PCV-Kohlenwasserstoffe können außerdem basierend auf den Betriebsbedingungen der Kraftmaschine entweder über einen PCV-Schlauch 252 auf der Ladedruckseite oder einen PCV-Schlauch 254 auf der Unterdruckseite zum Einlasskrümmer 160 geleitet werden. Spezifisch strömen die Blowby-Gase von den Kraftmaschinenzylindern 14 an den Kolbenringen vorbei, wobei sie in das Kurbelgehäuse 255 eintreten. Während der Bedingungen, wenn der Turbolader 120 betrieben wird, um dem Einlasskrümmer eine aufgeladene Luftladung bereitzustellen, verursacht der erhöhte Druck in dem Einlasskrümmer, dass sich das Einwegventil 256 in dem PCV-Schlauch 254 auf der Unterdruckseite schließt. Im Ergebnis strömen während des aufgeladenen Kraftmaschinenbetriebs die PCV-Gase in einer ersten Richtung (der Pfeil 264), wobei sie stromaufwärts des Einlasssauerstoffsensors 168 im Kraftmaschineneinlass empfangen werden. Spezifisch wird die PCV-Luft über den PCV-Schlauch 252 auf der Ladedruckseite stromabwärts des Luftfilters 156 und stromaufwärts des Ladeluftkühlers 154 in den Lufteinlasskanal 140 geleitet. Die PCV-Strömung kann nach dem Durchgang durch einen Ölabscheider 260 auf der Ladedruckseite zum Einlasskanal 140 geleitet werden. Der Ölabscheider 260 auf der Ladedruckseite kann in die Nockenabdeckung integriert sein oder kann eine äußere Komponente sein. Folglich werden während der aufgeladenen Bedingungen die PCV-Gase stromaufwärts des Einlasssauerstoffsensors 168 eingeleitet, wobei sie deshalb die Ausgabe des Sauerstoffsensors 168 beeinflussen. Die aufgeladenen Bedingungen können den Einlasskrümmerdruck über dem Umgebungsdruck enthalten.
  • Im Vergleich führt während der Bedingungen, wenn die Kraftmaschine 10 ohne Aufladung betrieben wird, der erhöhte Unterdruck im Einlasskrümmer dazu, dass sich das Einwegventil 256 in dem PCV-Schlauch 254 auf der Unterdruckseite öffnet. Im Ergebnis strömen während des nicht aufgeladenen Kraftmaschinenbetriebs die PCV-Gase in einer zweiten Richtung (der Pfeil 262), die von der ersten Richtung verschieden ist, wobei sie stromabwärts des Einlasssauerstoffsensors 168 im Kraftmaschineneinlass empfangen werden. In dem dargestellten Beispiel ist die zweite Richtung der PCV-Strömung während des nicht aufgeladenen Kraftmaschinenbetriebs zur ersten Richtung der PCV-Strömung während des aufgeladenen Kraftmaschinenbetriebs entgegengesetzt (vergleiche die Pfeile 262 und 264). Spezifisch wird während des nicht aufgeladenen Betriebs die PCV-Luft über den PCV-Schlauch 254 auf der Unterdruckseite stromabwärts der Drosselklappe 158 direkt in den Einlasskrümmer 160 geleitet. Die PCV-Strömung kann beim Durchgang durch einen Ölabscheider 258 auf der Unterdruckseite zum Einlasskrümmer 160 geleitet werden. Hier wird die PCV-Luft stromabwärts des Einlasssauerstoffsensors 168 eingeleitet, wobei sie deshalb die Ausgabe des Sauerstoffsensors 168 nicht beeinflusst. Folglich werden aufgrund der spezifischen Kraftmaschinenkonfiguration während des aufgeladenen Kraftmaschinenbetriebs die Kohlenwasserstoffe der PCV und der Entleerungsluft stromaufwärts des Einlasssauerstoffsensors 168 in den Einlasskrümmer der Kraftmaschine aufgenommen, während sie während der nicht aufgeladenen Bedingungen stromabwärts des Einlasssauerstoffsensors 168 in den Einlasskrümmer der Kraftmaschine aufgenommen werden.
  • Wie vorher erörtert worden ist, kann der Einlassluft-Sauerstoffsensor 168 verwendet werden, um die Menge der AGR in der Einlassluftladung als eine Funktion des Betrags der Änderung des Sauerstoffgehalts aufgrund der Hinzufügung der AGR als ein Verdünnungsmittel zu messen. Folglich kann, wenn mehr AGR eingeleitet wird, der Sensor einen Messwert oder einen Pumpstrom ausgeben, der einer niedrigeren Sauerstoffkonzentration entspricht. Während der Schätzung ist eine nominelle Bezugsspannung (z. B. bei 450 mV) oder eine Nernst-Spannung an den Sensor angelegt, wobei eine Ausgabe (z. B. ein Pumpstrom, der beim Anlegen der niedrigeren Bezugsspannung durch den Sensor ausgegeben wird) beobachtet wird. Basierend auf der Ausgabe des Sensors bezüglich eines Nullpunkts des Sensors (d. h., der Sensorausgabe bei den Bedingungen ohne AGR) wird eine Änderung der Sauerstoffkonzentration in Erfahrung gebracht und wird eine Einlassverdünnung mit der AGR abgeleitet.
  • Falls jedoch die AGR-Schätzung während der Bedingungen ausgeführt wird, wenn die Entleerung und/oder die Kurbelgehäuseentlüftung freigegeben sind (z. B. die PCV-Strömung freigegeben ist), ist eine Ausgabe des Sensors verfälscht. Anders gesagt, die PCV-Strömung (die den aus dem Kraftmaschinenöl verdampften Kraftstoff enthalten kann) und/oder die Kraftstoffdampfentleerungsströmung können einen Fehler in der Ausgabe des Einlasssauerstoffsensors verursachen. Die Kohlenwasserstoffe der Entleerungsluft und/oder der Kurbelgehäuseentlüftung (z. B. der PCV-Strömung) können als solche während der aufgeladenen Betriebsbedingungen der Kraftmaschine entlang dem Ladedruckweg 92 und dem PCV-Schlauch 252 auf der Ladedruckseite aufgenommen werden, wenn das Entleerungsventil 112 offen ist und/oder das PCV-Ventil 256 geschlossen ist. Die Sensorausgabe kann hauptsächlich aufgrund der aufgenommenen Kohlenwasserstoffe verfälscht sein, die am Messfühler des Einlasssensors mit dem Umgebungssauerstoff reagieren. Dies verringert die durch den Sensor angezeigte (lokale) Sauerstoffkonzentration. Weil die Ausgabe des Sensors und die Änderung der Sauerstoffkonzentration verwendet werden, um eine AGR- Verdünnung der Einlassluftladung abzuleiten, kann die durch den Einlasssauerstoffsensor beim Vorhandensein von Entleerungsluft und/oder PCV angezeigte verringerte Sauerstoffkonzentration falsch als ein zusätzliches Verdünnungsmittel interpretiert werden. Dies besitzt Auswirkungen auf die AGR-Schätzung und die anschließende AGR-Steuerung. Spezifisch kann die AGR überschätzt werden.
  • 3 stellt ein System 300 dar, das ein Fahrzeug 305 und einen Analysator 310 veranschaulicht. In den hier beschriebenen Beispielen kann der Analysator von einem Kraftmaschinenfluid von dem Fahrzeug, wie z. B. dem Kraftmaschinenöl, eine Probe nehmen und Daten hinsichtlich der Verbindungen in der Fluidprobe bereitstellen, um die Kraftstoffverdünnung in dem Kraftmaschinenöl basierend auf der Artenbestimmung der Kohlenwasserstoffe im Kraftstoff im Kraftmaschinenöl durchzuführen.
  • Wie oben beschrieben worden ist, kann ein Fahrzeug 305 eine Kraftmaschine (z. B. die Kraftmaschine 10) umfassen, um das Fahrzeug 305 anzutreiben. Die Kraftmaschine kann z. B. einen oder mehrere Zylinder (z. B. Verbrennungskammer(n) 30) umfassen, die konfiguriert sind, Kraftstoff über eine oder mehrere Direkteinspritzdüsen zu empfangen. Der eingespritzte Kraftstoff kann auf eine Zylinderwand auftreffen und in ein Kurbelgehäuse der Kraftmaschine tropfen und sich in einer Ölwanne 308 des Kurbelgehäuses ansammeln. Der Kraftstoff kann dann aus dem Kurbelgehäuse verdampfen und während der PCV-Entleerung eine IAO2-Messung beeinflussen, wie oben erklärt worden ist. Die Kohlenwasserstoffarten, die sich in dem Öl ansammeln und die in das Kurbelgehäuse verdampfen, können sich von den Kohlenwasserstoffarten, die in dem eingespritzten Kraftstoff vorhanden sind, unterscheiden, wobei diese verschiedenen Arten z. B. die Einlasssauerstoffsensorausgabe verschieden beeinflussen können. Der Unterschied kann z. B. aufgrund dessen auftreten, dass die Kohlenwasserstoffe, die für die Verbrennung weniger anfällig sind (z. B. Kohlenwasserstoffe mit schweren Ketten, die weniger flüchtig sind und folglich wahrscheinlicher auf die Zylinderwände auftreffen), nicht verbrennen, während die Kohlenwasserstoffe, die für die Verbrennung anfälliger sind (z. B. die Kohlenwasserstoffe mit leichten Ketten, die flüchtiger sind und folglich sogar während der Bedingungen einer kalten Kraftmaschine wahrscheinlicher verdampfen), während einer Verbrennungsphase eines Kraftmaschinenzyklus verbrennen. In dieser Weise können sich die Kohlenwasserstoffe mit schweren Ketten im Öl im Kurbelgehäuse ansammeln. Die Kohlenwasserstoffe mit schweren Ketten und mit leichten Ketten werden im Folgenden ausführlicher erörtert.
  • Um die Artenbestimmung der Kraftstoffverdünnung in dem Kraftmaschinenöl durchzuführen, kann von dem Kraftmaschinenfluid (wie z. B. dem Kraftmaschinenöl) eine Probe genommen und über den Analysator 310 analysiert werden. In einem Beispiel kann der Analysator einen Gaschromatographen umfassen. Der Analysator kann außerdem ein Massenspektrometer umfassen, um einen GC-MS-Analysator zu bilden. Es wird erkannt, dass andere geeignete Analysatoren verwendet werden können, wie z. B. Gaschromatographie-Flammenionisationsdetektoren. Zusätzlich oder alternativ kann der GC-MS insofern getrennt sein, als ein GC und ein MS verwendet werden können. Für einen separaten GC und einen separaten MS können zwei völlig gleiche Proben des Öls verwendet werden, um eine Kraftstoff-in-Öl-Verdünnung zu analysieren. Dies ist auf die Verbrennung der Probe sowohl im GC als auch im MS zurückzuführen.
  • Der Analysator 310 kann eine Computervorrichtung 312 enthalten, die einen Prozessor und eine Speichervorrichtung aufweist, die durch den Prozessor ausführbare Anweisungen speichert,. Die Speichervorrichtung kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die nichtflüchtige Anweisungen repräsentieren, die durch den Prozessor zum Ausführen sowohl der hier beschriebenen Verfahren und Routinen als auch anderer Varianten, die vorausgesehen werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, ausführbar sind. Die Computervorrichtung 312 kann betriebstechnisch an eine Anzeigevorrichtung 314 gekoppelt sein, so dass Bildinformationen von der Computervorrichtung 312 für die Anzeige über die Anzeigevorrichtung 314 gesendet werden können. Die Computervorrichtung 312 kann ferner konfiguriert sein, eine Eingabe von einer (nicht gezeigten) Anwendereingabevorrichtung, wie z. B. einer Maus, einer Tastatur, einem Touchscreen usw., zu empfangen. Außerdem kann die Computervorrichtung 312 mit verschiedenen Sensoren, wie z. B. einem Kraftmaschinenöl-Temperatursensor, einem Kraftmaschinen-Sauerstoffsensor oder anderen Sensoren, betriebstechnisch gekoppelt sein.
  • Die in der Computervorrichtung 312 gespeicherten Anweisungen können ausführbar sein, um eine Ausgabe von dem Analysator (z. B. GC-MS-Daten) zu empfangen, um eine oder mehrere Retentionszeiten eines Kraftmaschinenfluids, von dem eine Probe genommen worden ist, oder andere geeignete Informationen zu bestimmen und um zu bestimmen, welche von mehreren Kohlenwasserstoffarten in dem Kraftmaschinenfluid, von dem eine Probe genommen worden ist, vorhanden sind, wie im Folgenden ausführlicher erklärt wird. Die Anzeigevorrichtung 314 kann eine Angabe der von der Computervorrichtung 312 ausgegebenen Informationen anzeigen.
  • Ein beispielhaftes Verfahren zur Artenbestimmung (Bestimmen der Speziierung) des Kraftstoffs im Kraftmaschinenöl mit einem GC-MS-Analysator und einer Computervorrichtung ist im Folgenden dargestellt. Eine Ölprobe kann aus der Ölwanne eines Kurbelgehäuses einer Kraftmaschine genommen und mit einem geeigneten Lösungsmittel und/oder einem gewünschten internen Standard, wie z. B. Dichlormethan als ein Lösungsmittel und n-Hexadekan als ein interner Standard, gemischt werden. Die Probe wird in eine Öffnung des GC-MS eingespritzt. Die Probe strömt anfangs durch den GC, wo sie verdampft wird und über eine Säule des GC hinweggeht. Die Säule ermöglicht, dass sich die Verbindungen unterschiedlicher Größe voneinander trennen. Wenn die Verbindungen die Säule durchqueren, gehen sie durch den GC hindurch, wobei sie schließlich aus der Säule eluieren, wobei die Zeitsteuerung dieser Elution bestimmt und als eine Retentionszeit gespeichert wird. Nach dem Detektieren einer Retentionszeit für jede Verbindung strömen die getrennten Verbindungen durch ein Massenspektrometer, um mit Elektronen beschossen zu werden. Die Elektronen können die Bindungen innerhalb der einzelnen Kohlenwasserstoffe spalten, so dass die Kohlenwasserstoffe fragmentieren können. Die Fragmentierung des Kohlenwasserstoffs basiert auf einer Stabilität des Fragments (z. B. seiner Fähigkeit, eine positive Ladung aufgrund des Verlustes eines Elektrons während des Elektronenbeschlusses zu stabilisieren). Die Fragmente werden dann durch einen Detektor erfasst, um ein Masse-zu-Ladungs-Verhältnis bereitzustellen. Der Gesamtkraftstoffgehalt kann aus der Gesamtionenanzahl für alle Spitzen im Benzinbereich und der entsprechenden Reaktion für den internen Standard des n-Hexadekans geschätzt werden.
  • Die Retentionszeit kann mit dem Molekulargewicht einer Verbindung korreliert sein, wobei die Retentionszeit zunehmen kann, wenn das Molekulargewicht zunimmt. Zusätzlich oder alternativ kann die Retentionszeit zunehmen, wenn ein Siedepunkt einer Verbindung zunimmt. Deshalb können kleinere, leichtere Verbindungen die Säule schneller als größere, schwerere Verbindungen durchqueren (z. B. eine niedrigere Retentionszeit). Das Kraftmaschinenöl, von dem eine Probe genommen worden ist, kann mehrere Fraktionen aufweisen, wobei jedem eine Retentionszeit und eine Gesamt-MS-Ionenanzahl zugeordnet ist, die verwendet werden können, um die Kohlenwasserstoffarten innerhalb des Kraftmaschinenöls zu identifizieren, wie im Folgenden erklärt wird.
  • Wenn die Probe durch den GC hindurchgeht, kondensiert sie, um dann durch das Massenspektrometer geleitet zu werden. Die Verbindung wird über einen Elektronenstrahl mit Elektronen beaufschlagt, wobei sie in geladene Radikalfragmente der ursprünglichen Verbindung (z. B. der Stammverbindung) fragmentiert. Die Stammverbindung fragmentiert basierend auf der Stabilität. Eine Verbindung kann z. B. mehr von einem stabileren Fragment im Gegensatz zum Erzeugen eines weniger stabilen Fragments erzeugen. Die Fragmente werden dann durch das Massenspektrometer analysiert, wobei ein Molekulargewicht für jedes einzelne Fragment bereitgestellt wird. Die Analyse des Molekulargewichts der Fragmente kann über das Identifizieren der Fragmentierungsmuster basierend auf den stabilsten Fragmenten, die die Stammverbindung erzeugen kann, zu der Stammverbindung führen. Das Molekulargewicht kann dann über ihr Molekulargewicht, den Siedepunkt und einen Vergleich mit einer Analyse einer reinen Probe mit einer Retentionszeit korreliert werden. Wenn z. B. die Ölprobe ein Molekulargewicht von 92 bereitstellt, dann kann angenommen werden, dass Toluol in dem Öl vorhanden ist. Für einen definitiven Beweis kann z. B. eine reine Probe von Toluol in den GC-MS eingespritzt werden, um die Ergebnisse zwischen dem reinen Toluol und der Verbindung, von der angenommen wird, dass sie Toluol ist, in der Ölprobe zu vergleichen.
  • Während die oben beschriebene GC-MS-Analyse Informationen bereitstellen kann, die verwendbar sind, um zu bestimmen, welche Verbindungen im Kraftmaschinenöl vorhanden sind, kann das Unterscheiden der Retentionszeiten und der Molekulargewichte von dem Öl, von dem eine Probe genommen worden ist, von allen möglichen Retentionszeiten und Molekulargewichten aller möglichen Verbindungen prozess- und zeitintensiv sein. Um die Identifikation der in dem Kraftmaschinenöl vorhandenen Arten zu vereinfachen, können die Retentionszeiten des Öls, von dem eine Probe genommen worden ist, in ein Modell eingegeben werden, das mehrere Gleichungen enthält, die aus den von einem Satz bekannter Kohlenwasserstoffarten gesammelten GC-MS-Daten abgeleitet sind. Eine Lookup-Tabelle, die die Eigenschaften von 75 bekannten Kohlenwasserstoffen enthält, kann z. B. in der Computervorrichtung gespeichert sein. Die Eigenschaften für jede HC-Art können die Retentionszeit, das Molekulargewicht, den Siedepunkt und andere Eigenschaften enthalten. Das Modell kann einen Satz von Gleichungen enthalten, die aus den Daten der Nachschlagtabelle abgeleitet sind, um den Siedepunkt, den Dampfdruck usw. für jede Art in dem Öl, von dem eine Probe genommen worden ist, zu bestimmen. Das Modell kann eine Angabe, welche Kohlenwasserstoffarten in dem Öl, von dem eine Probe genommen worden ist, vorhanden sind und in welcher Konzentration sie vorhanden sind, ausgeben. Ferner können durch das Einbeziehen der zum Zeitpunkt des Entnehmens der Probe bestimmten Kraftmaschinenparameter, wie z. B. des Kurbelgehäusedrucks, sowohl die Konzentration der Kohlenwasserstoffarten, die aus dem Kraftmaschinenöl und in das Kurbelgehäuse verdampft sind, als auch die Auswirkung jeder Art auf einen Sauerstoffsensor, wie z. B. den oben beschriebenen Einlassluft-Sauerstoffsensor, bestimmt werden. Im Folgenden werden bezüglich der 4–6 sowohl die Erzeugung des Modells als auch ein Beispiel dessen, wie das Modell angewendet wird, beschrieben.
  • In 4 ist ein Ablaufplan auf hoher Ebene, der ein Verfahren 400 zum Bestimmen der Zusammensetzung des Kraftstoffs in einer Probe des Kraftmaschinenfluids, wie z. B. des Kraftmaschinenöls aus einer Ölwanne des Kurbelgehäuses, von dem eine Probe genommen worden ist, veranschaulicht. Das Verfahren 400 kann durch eine Computervorrichtung, die konfiguriert ist, eine Ausgabe von einem Analysator zu empfangen, wie z. B. die Computervorrichtung 312 nach 3, in Kombination mit verschiedenen Sensoren, Eingabevorrichtungen, Ausgabevorrichtungen und/oder Aktuatoren, wie z. B. einem Analysator (z. B. dem Analysator 310 nach 3), einer Anzeigevorrichtung usw. ausgeführt werden. Während das Verfahren 400 und die anschließenden Verfahren bezüglich des Kraftmaschinenöls, von dem eine Probe genommen worden ist, beschrieben werden, wird erkannt, dass von anderen Fluiden eine Probe genommen werden kann, wie z. B. dem Kraftstoff in einem Kraftstofftank, dem Öl, das an anderen Orten als der Ölwanne vorhanden ist, der Einlassluft, dem Abgas usw.
  • Das Verfahren 400 beginnt bei 402, wo eine aus einem Kraftmaschinen-Kurbelgehäuse erhaltene Ölprobe in einen GC-MS eingespritzt wird, wie oben beschrieben worden ist. Das Verfahren 400 geht zum Schritt 404 weiter, um die von dem GCMS ausgegebenen Daten in ein Modell einzuspeisen. Wie oben erklärt worden ist, können die von dem GCMS ausgegebenen Daten eine Retentionszeit und eine entsprechende MS-Ionenanzahl für jeden Bruchteil der Ölprobe enthalten. Das Modell ist in einer Computervorrichtung, die betriebstechnisch an den GCMS gekoppelt ist, wie z. B. der Computervorrichtung 312 nach 3, gespeichert und wird durch diese Computervorrichtung ausgeführt. Die GCMS-Ausgangsdaten und/oder die Ausgabe von dem Modell können verwendet werden, um sowohl jede in dem Öl, von dem eine Probe genommen worden ist, vorhandene Kohlenwasserstoffart als auch die relative Konzentration jeder identifizierten Art und den Gesamtkraftstoffgehalt des Öls, von dem eine Probe genommen worden ist, zu identifizieren. Das Modell enthält mehrere Gleichungen, die verwendet werden können, um die Auswirkung jeder identifizierten Art auf einen Sauerstoffsensor zu bestimmen. Wie bei 406 angegeben ist, kann das Modell durch das graphische Darstellen des Siedepunkts, des Molekulargewichts, des Dampfdrucks und der Anzahl der Sauerstoffatome, die mit einem bekannten Kohlenwasserstoff bei stöchiometrischen Bedingungen verbrennen, als eine Funktion der GCMS-Retentionszeit für einen Satz bekannter HCs und das Anpassen der Gleichungen an jede graphische Darstellung abgeleitet werden. Außerdem kann jede identifizierte HC-Art als aromatisch oder nicht aromatisch klassifiziert werden. Außerdem kann jeder HC als eine leichte Kette (z. B. kleiner als 100 g/mol), eine mittlere Kette (z. B. 100 g/mol bis 175 g/mol) oder eine schwere Kette (z. B. größer als 175 g/mol) bestimmt werden.
  • Ferner können aufgrund der Verdampfung der Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftmaschinenöl, das in einer Ölwanne des Kurbelgehäuses aufgenommen ist, ungeachtet der Tatsache, dass die nominellen Betriebstemperaturen der Kraftmaschine (z. B. 80–96 °C) niedriger als der Siedepunkt der Kohlenwasserstoffe in dem Kraftmaschinenöl sind, Kraftstoffdämpfe in der PCV-Strömung vorhanden sein. Dies kann anstatt auf ein Siedephänomen auf ein Dampfdruckphänomen zurückzuführen sein, da die Flüchtigkeit eines Moleküls zunimmt, wenn seine Temperatur zunimmt. Wenn der Dampfdruck einer Verbindung zunimmt, nimmt außerdem ihr Siedepunkt ab. Deshalb können die Kohlenwasserstoffe mit leichten Ketten vor den Kohlenwasserstoffen mit mittleren Ketten oder mit schweren Ketten aus dem Öl im Kurbelgehäuse verdampfen.
  • Bei 408 wird die Ausgabe des Modells angezeigt, wie z. B. auf einer Anzeigevorrichtung, die betriebstechnisch an die Computervorrichtung gekoppelt ist (z. B. die Anzeigevorrichtung 314 nach 3). Die Ausgabe des Modells kann die Verdampfungsgeschwindigkeit der Kohlenwasserstoffarten in dem abgetasteten Öl und/oder die Auswirkung auf den Sauerstoffsensor sowohl des Öls, von dem eine Probe genommen worden ist, als auch der verdampften Kohlenwasserstoffe in der gasförmigen Phase, die die Ölwanne umgibt (z. B. in dem Kurbelgehäuse), und/oder jeder Kohlenwasserstoffart innerhalb des Öls, von dem eine Probe genommen worden ist, enthalten, wie bei 410 angegeben ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Modell die Speziierung des Kraftstoffs in dem Öl, von dem eine Probe genommen worden ist, und/oder in den Dämpfen des Kurbelgehäuses, das die Ölwanne unterbringt, ausgeben.
  • In einigen Beispielen kann die Auswirkung auf den Sauerstoffsensor verwendet werden, um einen in dem Fahrzeug vorhandenen Sauerstoffsensor zu eichen. Die Computervorrichtung kann z. B. einen Messwert der Sauerstoffkonzentration von dem Sauerstoffsensor im Fahrzeug zum im Wesentlichen gleichen Zeitpunkt wie dem, zu dem von dem Öl aus dem Fahrzeug eine Probe genommen wird und zu dem der Sauerstoffsensor den Kurbelgehäusedämpfen ausgesetzt ist (wie z. B. während der PCV-Entleerungsbedingungen, falls der Sauerstoffsensor ein Einlasssauerstoffsensor ist, oder während der DFSO, falls der Sauerstoffsensor ein Auslasssensor ist), empfangen. Der Messwert des Sauerstoffsensors kann mit der erwarteten Sauerstoffkonzentration verglichen werden, die auf einer vorhergesagten Wirkung der Kohlenwasserstoffe in dem Öl, von dem eine Probe genommen worden ist, auf den Sauerstoffsensor basiert, wie oben ausgegeben worden ist. Die erwartete Sauerstoffkonzentration kann z. B. die durch die Auswirkung auf den Ausgangssauerstoffsensor korrigierte Sauerstoffkonzentration der Umgebungsluft sein. Falls die gemessene Sauerstoffkonzentration anders als die erwartete Sauerstoffkonzentration ist, kann dies angeben, dass der Sauerstoffsensor verschlechtert ist. In anderen Beispielen kann der Sauerstoffsensor so geeicht sein, dass die gemessene Sauerstoffkonzentration der erwarteten Sauerstoffkonzentration entspricht. Die Eichung kann das Anwenden eines Korrekturfaktors auf die Ausgabe von dem Sauerstoffsensor, das Einstellen einer Verstärkung des Sauerstoffsensors oder dergleichen enthalten.
  • Folglich bestimmt das Verfahren 400 die Zusammensetzung des Kraftstoffs in einer Ölprobe, wobei es die Auswirkung der Kraftstoffarten, die aus der Ölprobe und in das Kurbelgehäuse verdampfen, auf einen Sauerstoffsensor, der die Kurbelgehäusedämpfe detektieren kann, wie z. B. einen Einlassluft-Sauerstoffsensor (der die PCV-Dämpfe während der PCV-Entleerung abtasten kann) oder einen Abgassauerstoffsensor (der die PCV-Dämpfe während der PCV-Entleerung abtasten kann, während z. B. gemäß einer DFSO gearbeitet wird), schätzt. In einigen Beispielen kann das Verfahren 400 unter verschiedenen Betriebsparametern der Kraftmaschine mehrmals ausgeführt werden, um die Auswirkung auf den Sauerstoffsensor zu bestimmen, wenn sich die Betriebsparameter der Kraftmaschine ändern. Von dem Kraftmaschinenöl kann z. B. während und/oder nach einem oder mehreren Kraftmaschinen-Antriebszyklen (z. B. mehrmals aufeinanderfolgenden Antriebszyklen 505 und US-06) eine Probe genommen werden, um die Auswirkung auf den Sauerstoffsensor mit den Kaltstartbedingungen der Kraftmaschine, während des Warmlaufens der Kraftmaschine, während des typischen Schnellstraßen-Betriebs bei leichter Last (wenn Kraftstoff wahrscheinlicher aus dem Öl verdampfen kann) oder anderen Betriebsbedingungen zu korrelieren.
  • Durch das Bestimmen, ob ein HC eine leichte Kette, eine mittlere Kette und eine schwere Kette ist, kann basierend auf den Betriebsbedingungen bestimmt werden, ob ein Kohlenwasserstoff in einem Kraftmaschinenöl vorhanden sein kann. Während eines Kaltstarts können z. B. alle drei Ketten im Kurbelgehäuse-Kraftmaschinenöl vorhanden sein. Nach dem Erreichen einer Schwellentemperatur der Kraftmaschine (z. B. 80 °C) können jedoch nur Kohlenwasserstoffe mit mittlerer Kette und/oder mit schwerer Kette im Kurbelgehäuseöl vorhanden sein. Zusätzlich oder alternativ können bestimmte Typen der Kohlenwasserstoffe mit schwerer Kette nicht aus dem Kurbelgehäuseöl verdampfen und können in der Kraftmaschine bleiben, bis ein Wechsel des Kraftmaschinenöls stattfindet.
  • Zusätzliche Einzelheiten sowohl hinsichtlich der Ableitung des Modells als auch hinsichtlich dessen, wie die GCMS-Daten in das Modell eingespeist werden können, werden im Folgenden bezüglich der 5–6 dargestellt. Die Verwendung des IAO2-Sensors, um den Kraftstoff im Kurbelgehäuseöl zu detektieren, wird bezüglich 8 ausführlicher erörtert.
  • In 5 ist ein Verfahren 500 zum Berechnen der Eigenschaften eines Kohlenwasserstoffs über das oben bezüglich 4 erörterte Modell veranschaulicht. Wie oben erklärt worden ist, enthält das Modell mehrere Gleichungen, die die GCMS- Retentionszeit mit verschiedenen Parametern, einschließlich des Siedepunkts, des Dampfdrucks usw., die verwendet werden können, um die Verdampfungsgeschwindigkeit der Kohlenwasserstoffarten aus dem Kraftmaschinenöl, von dem eine Probe genommen worden ist, und schließlich die Auswirkung der Arten auf einen Sauerstoffsensor zu schätzen, in Beziehung setzen. Vor dem ausführlichen Beschreiben des Verfahrens 500 werden diese Gleichungen im Folgenden beschrieben.
  • Es sollte erkannt werden, dass die Korrelation der gemessenen Retentionszeiten mit dem Siedepunkt, dem Dampfdruck usw., die im Folgenden beschrieben wird, Gleichungen enthält, die aus den graphischen Darstellungen der Retentionszeiten eines bekannten Satzes von Kohlenwasserstoffen abgeleitet worden sind. Die GC-Retentionszeiten sind (ungleich zum Siedepunkt, der Dichte usw.) keine grundlegende physikalische Eigenschaft der HCs. Stattdessen sind die GC-Retentionszeiten von dem Typ und der Länge der GC-Säule, den Temperaturplan des GC-Ofens und anderen Parametern abhängig. Die GC-Retentionszeiten sind jedoch im Allgemeinen für eine gegebene GC-Säule und für gegebene Betriebsbedingungen konstant. Wenn verschiedene GC-Säulen oder andere Betriebsbedingungen verwendet werden, können verschiedene Retentionszeiten als solche für den gleichen Kohlenwasserstoff beobachtet werden. Unter derartigen Umständen können die folgenden Gleichungen basierend auf den Retentionszeiten der bekannten Kohlenwasserstoffe, wie sie durch die andere GC-Säule gemessen werden, angepasst werden. TBP = aRT2 + bRT + c; a = –0,574, b = 36,1, c = –253 Gleichung 1
  • Die Gleichung 1, die den HC-Siedepunkt basierend auf einer Retentionszeit schätzt, wurde durch das graphische Darstellen der Retentionszeit und des Siedepunkts für wenigstens 75 bekannte Kohlenwasserstoffe berechnet. Die Retentionszeiten reichten von 9 Minuten bis 27 Minuten. Die Siedepunkte reichten von 25 °C bis 300 °C. In dieser Weise wurde eine Linie der besten Anpassung für die graphische Darstellung berechnet, um die Gleichung 1 zu bestimmen. In dieser Weise kann die unbekannte Verbindung weiter charakterisiert werden, um die Identität der unbekannten Verbindungen zu bestimmen, falls während des Messens einer Ölprobe, die keiner bekannten Verbindung entspricht, eine Retentionszeit erhalten wird. MW = 9,5RT – 13,9 Gleichung 2
  • Die Gleichung 2, die das Berechnen eines Molekulargewichts basierend auf einer Retentionszeit enthält, wurde durch das graphische Darstellen der Retentionszeit und der Molekulargewichte der 75 bekannten Verbindungen berechnet. Die Molekulargewichte reichten von 70 g/mol bis 250 g/mol. Es wurde eine Linie der besten Anpassung für die graphische Darstellung berechnet, um die Gleichung 2 zu bestimmen. In dieser Weise kann die unbekannte Verbindung weiter charakterisiert werden, um die Identität der unbekannten Verbindungen zu bestimmen, falls während des Messens einer Ölprobe, die keiner bekannten Verbindung entspricht, eine Retentionszeit erhalten wird. Es kann bevorzugt sein, den MW einer unbekannten Verbindung zu berechnen, wenn nur ein GC verwendet wird, um eine Ölprobe zu analysieren, und/oder wenn es schwierig sein kann, ein Stammmolekül aus einem Fragmentmuster abzuleiten. log(VP) = A + B / T + Clog(T) + DTE Gleichung 3
  • Die Gleichung 3 wurde aus der DIPPR-Datenbank ("Design Institute for Physical Properties" – "Sammlung von Stoffdaten für die Auslegung chemischer Prozesse") erhalten, um den Dampfdruck jeder der 75 Verbindungen als eine Funktion der Temperatur zu berechnen. Die Konstanten A, B, C, D und E sind HC-spezifisch und variieren zwischen den verschiedenen ausgewählten Kohlenwasserstoffen.
    Figure DE102016104459A1_0002
  • Bei einer gegebenen Temperatur (z. B. 40 °C) wurde der Dampfdruck für alle 75 Verbindungen als eine Funktion der Retentionszeit graphisch dargestellt. Die Gleichung 4 wurde durch das Anpassen dieser Beziehung erhalten, wobei die Konstanten p1, p2, p3, p4 und p5 für diese spezifische Temperatur erhalten wurden.
  • In dieser Weise kann der Dampfdruck einer unbekannten Verbindung bei einer konstanten Temperatur basierend auf ihrer Retentionszeit berechnet werden. Die Werte von p1 und p5 können sich ändern, wenn sich die Temperatur ändert.
    Figure DE102016104459A1_0003
  • Die Gleichung 6, die das Berechnen einer Wirkung auf einen Sauerstoffsensor, wie z. B. einen IAO2-Sensor, basierend auf einem mit der Gleichung 2 berechneten MW eines HC und einer unvollständigen Verbrennungsreaktion (Gleichung 5) enthält, ermöglicht das Bestimmen einer durch einen HC an einem Sauerstoffsensor während der stöchiometrischen Bedingungen verbrauchten Sauerstoffmenge. In der Gleichung 6 repräsentiert x die Anzahl der Kohlenstoffatome und repräsentiert y die Anzahl der Wasserstoffatome der Kohlenwasserstoffarten. Die Gleichung 6 enthält eine Anpassung, um der erwarteten Wirkung der Unterschiede der Diffusionsgeschwindigkeit für Sauerstoff und für den Kohlenwasserstoff in das katalytische Element des Sauerstoffsensors Rechnung zu tragen. Außerdem kann die durch den Kohlenwasserstoff an dem Sensor verbrauchte Sauerstoffmenge von der Aromatizität des Kohlenwasserstoffs abhängen. Die Variable x und y in den Gleichungen 5 und 6 weisen eine lineare Abhängigkeit von der Retentionszeit auf, wobei diese lineare Beziehung für Aromaten und Nicht-Aromaten verschieden ist. Dieser Unterschied ist in den Gleichungen 7a und 7b demonstriert, die die Wirkung auf den IAO2 für die zwei Klassen der Kohlenwasserstoffe zeigen: {IAO2}Aromaten = 0,30RT + 1,57 Gleichung 7a {IAO2}Nicht-Aromaten = 0,24RT + 3,5 Gleichung 7b
  • Wie im Folgenden ausführlicher erklärt wird, kann der Dampfdruck eines HC erweitert werden, um eine molare Gaskonzentration eines HC zu schätzen, die dann verwendet werden kann, um eine Wirkung des HC auf den Sauerstoffsensor zu berechnen.
  • Das Verfahren 500 kann durch eine Computervorrichtung, die dafür konfiguriert ist, eine Ausgabe von einem Analysator zu empfangen, wie z. B. die Computervorrichtung 312 nach 3, in Kombination mit verschiedenen Sensoren/Eingabevorrichtungen und/oder Aktuatoren/Ausgabevorrichtungen ausgeführt werden. Das Verfahren 500 beginnt bei 502, das das Auswählen einer Retentionszeit für einen Bruchteil einer Ölprobe enthält, die eine oder mehrere Kohlenwasserstoffarten enthalten kann. Die Retentionszeit kann aus den GC-MS-Daten erhalten werden, wie oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben worden ist, (die Retentionszeit kann z. B. eine von mehreren Retentionszeiten sein, die von einer GCMS-Analyse einer Ölprobe erhalten worden sind). Es kann Dodekan (C12H26) als ein beispielhafter Kohlenwasserstoff, der in einer Ölprobe enthalten ist, für die Gesamtheit nach 5 verwendet werden. Bei 506 wendet das Verfahren 500 die Gleichung 1 an, um bei 508 einen Siedepunkt der Kraftstoffart (z. B. einer einzelnen Kohlenwasserstoffverbindung) unter Verwendung ihrer Retentionszeit zu schätzen. In dieser Weise kann die Retentionszeit einer Verbindung ihrem Siedepunkt entsprechen. Unter Verwendung von Dodekan als ein Beispiel weist es eine Retentionszeit von 18,34 auf, wobei es deshalb gemäß Gleichung 1 einen Siedepunkt von 216 °C aufweist. Wie oben beschrieben worden ist, kann diese Berechnung für unbekannte Verbindungen besonders nützlich sein.
  • Bei 510 wendet das Verfahren 500 die Gleichung 2 an, um bei 512 ein Molekulargewicht eines Kohlenwasserstoffs basierend auf seiner Retentionszeit zu schätzen. In dieser Weise kann die Retentionszeit einer Verbindung ihrem Molekulargewicht entsprechen. Das Molekulargewicht einer Verbindung kann ihrem Siedepunkt entsprechen. Wenn das Molekulargewicht zunimmt, nimmt der Siedepunkt zu, wobei deshalb der Dampfdruck der Verbindung abnimmt, wie oben beschrieben worden ist. Für Dodekan stellt die Gleichung 2 ein Molekulargewicht von 160,33 bereit. Während das tatsächliche Molekulargewicht des Dodekans 170,33 ist, stellt die Gleichung 2 eine Approximation dieses Wertes innerhalb eines Schwellenbereichs, wie z. B. kleiner als 10 %, bereit (es gibt z. B. einen Unterschied von 6 % zwischen dem tatsächlichen und dem gemessenen Molekulargewicht des Dodekans). Wie oben beschrieben worden ist, kann diese Berechnung für unbekannte Verbindungen besonders nützlich sein. Das in 512 berechnete Molekulargewicht kann später bezüglich 6 verwendet werden.
  • Bei 514 kann das Verfahren 500 die Gleichung 4 verwenden, um bei 516 einen Dampfdruck einer Verbindung bei einer konstanten Temperatur zu schätzen. Die konstante Temperatur kann im Wesentlichen gleich der durch einen Temperatursensor gemessenen Temperatur des Öls, von dem eine Probe genommen worden ist, sein. Die Werte p1 bis p5 wurden bei einer Temperatur des Kraftmaschinenöls von 40 °C berechnet. In einigen Ausführungsformen können diese Werte für andere Temperaturen ähnlich oder verschieden sein. In dieser Weise kann der Dampfdruck eines Kohlenwasserstoffs mit seiner aktuellen Temperatur (z. B. der Temperatur des Kraftmaschinenöls) in Beziehung gesetzt werden, wobei der Dampfdruck zunimmt, wenn die aktuelle Temperatur des Kraftmaschinenöls zunimmt. Für Dodekan stellt die Gleichung 4 einen Dampfdruck von 72,78 Pa bereit. Der berechnete Dampfdruck kann später bezüglich 6 verwendet werden.
  • Bei 518 wendet das Verfahren 500 die Gleichung 6 an, um bei 520 den von dem Kohlenwasserstoff bei der Stöchiometrie verbrauchten Sauerstoff zu schätzen. Wie in der Gleichung 5 gesehen wird, kann für einen gegebenen Kohlenwasserstoff 1 mol Kohlenstoff 1 mol Sauerstoff verbrauchen, während 1 mol Wasserstoff 0,25 mol Sauerstoff verbrauchen kann. Unter Verwendung von Dodekan als ein Beispiel stellt die Gleichung 6 einen Reaktionsfaktor von 8,27, wenn das als eine Funktion der Retentionszeit bestimmte Molekulargewicht des Dodekans verwendet wird (MW = 160), und einen Reaktionsfaktor von 8,03, wenn das tatsächliche Molekulargewicht des Dodekans verwendet wird (MW = 170), bereit. Um die Korrelation zwischen dem Reaktionsfaktor und den Retentionszeiten zu verbessern, wurden die Kohlenwasserstoffarten als Aromaten oder Nicht-Aromaten klassifiziert und für jede Klassifikation des Kohlenwasserstoffs Gleichungen abgeleitet, wie durch die Gleichungen 7a und 7b gezeigt ist. Falls abermals Dodekan als ein Beispiel für die Gleichung 7b verwendet wird (da es nicht aromatisch ist), nimmt der Reaktionsfaktor auf 7,9 ab. Der Sauerstoffsensor-Wirkungswert kann später bezüglich 6 verwendet werden.
  • Folglich bestimmt das Verfahren 500 nach 5 den Siedepunkt, das Molekulargewicht, den Dampfdruck und die bei der Stöchiometrie verbrauchte Anzahl der Sauerstoffatome für eine gegebene Kohlenwasserstoffart, die in einer Ölprobe über eine GCMS-Retentionszeit der Kohlenwasserstoffarten identifiziert wird. Das Molekulargewicht, der Dampfdruck und die bei der Stöchiometrie verbrauchten Sauerstoffatome können verwendet werden, um zu schätzen, wie viele der Kohlenwasserstoffarten aus dem Öl und in die Luft, die die Ölwanne umgibt, aus dem eine Probe des Öls genommen worden ist, verdampfen, und um außerdem zu schätzen, wie sehr die verdampften Kohlenwasserstoffarten den Messwert eines Sauerstoffsensors beeinflussen, wie im Folgenden erklärt wird.
  • In 6 veranschaulicht ein Ablaufplan ein Verfahren 600 zum Bestimmen einer molaren Konzentration eines Kohlenwasserstoffs in einem Kraftmaschinenöl und deshalb einer Schätzung einer Wirkung des Kohlenwasserstoffs auf einen Sauerstoffsensor. Das Verfahren 600 kann durch eine Computervorrichtung, die dafür konfiguriert ist, eine Ausgabe von einem Analysator zu empfangen, wie z. B. die Computervorrichtung 312 nach 3, in Kombination mit einem oder mehreren Sensoren, einer oder mehreren Eingabevorrichtungen, einem oder mehreren Aktuatoren und/oder einer oder mehreren Ausgabevorrichtungen ausgeführt werden. Das Verfahren 600 kann ferner die Summierung einer Wirkung jedes einzelnen Kohlenwasserstoffs enthalten, um eine Netto-Gesamtwirkung der Kohlenwasserstoffe in dem Kraftmaschinenöl auf den Einlasssauerstoffsensor während eines aktuellen Kraftmaschinenbetriebs zu bestimmen.
  • Das Verfahren 600 beginnt bei Schritt 602, der das Bestimmen, Schätzen und/oder Messen der Parameter beim Nehmen der Probe enthält. Die Parameter beim Nehmen der Probe enthalten die Temperatur des Öls, von dem eine Probe genommen worden ist, den Druck in dem Gehäuse, das die Ölwanne umgibt, (z. B. den Kurbelgehäusedruck), die Parameter des Antriebszyklus der Kraftmaschine bei oder vor dem Nehmen der Probe und/oder andere Parameter, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Bei 604 umfasst das Verfahren das Erhalten einer GCMS-Retentionszeit von einer Ölprobe, wie oben beschrieben worden ist. Kurz gesagt, die Ölprobe kann aus einer Ölwanne des Kurbelgehäuses erhalten und über den GCMS analysiert werden. Die GCMS-Daten können mehrere Retentionszeiten enthalten, wobei jede einen gegebenen Bruchteil der Ölprobe entspricht. Die im Folgenden beschriebene Analyse kann für jede erhaltene Retentionszeit ausgeführt werden. Bei 606 enthält das Verfahren das Bestimmen der Identität und des Typs des Kohlenwasserstoffs durch das Vergleichen der gemessenen Retentionszeit mit den in einer Nachschlagtabelle gespeicherten Retentionszeiten. Die Nachschlagtabelle kann andere Informationen (z. B. die Aromatizität und die Größe) für jede Kohlenwasserstoffart ausgeben.
  • Bei 608 umfasst das Verfahren 600 das Schätzen der Gewichtsprozente des Kohlenwasserstoffs in dem Kraftmaschinenöl. Die Gewichtsprozente des Kohlenwasserstoffs in dem Kraftmaschinenöl können über das Einspritzen einer Ölprobe in ein Gaschromatographie-Massenspektrometer (GC-MS) bestimmt werden. Das GC-MS stellt die prozentualen Spitzen der Verbindung sowohl für das Öl als auch für die Kohlenwasserstoffe über den Gaschromatographenabschnitt des GC-MS bereit. Die Prozentsätze für die Kohlenwasserstoffe werden summiert, um die Gewichtsprozente der Kohlenwasserstoffe in dem Öl bereitzustellen.
  • Bei 610 umfasst das Verfahren 600 das Schätzen des molaren Bruchteils des Kohlenwasserstoffs in dem Öl über die Gleichung 8 und den MW des HC, der durch die Gleichung 2 bereitgestellt wird.
    Figure DE102016104459A1_0004
  • In der Gleichung 8 repräsentiert w einen Massenbruchteil (z. B. den Bruchteil der gesamten Öl- oder Kraftstoffverdünnung der Probe pro Gewicht einer gegebenen Kohlenwasserstoffart), der aus den GCSM-Ergebnissen erhalten werden kann. Wie oben erklärt worden ist, beeinflussen aromatische und nicht aromatische Kohlenwasserstoffarten die Sauerstoffsensoren verschieden, wobei folglich vor dem Ausführen der Berechnung nach der Gleichung 8 und aller verbleibenden Berechnungen die identifizierte Kohlenwasserstoffart als entweder aromatisch oder als nicht aromatisch klassifiziert werden kann. Dann kann der Massenbruchteil für alle aromatischen Arten bestimmt werden und der Massenbruchteil für alle nicht aromatischen Arten bestimmt werden. Die Gleichung 8 verwendet einen Wert des Molekulargewichts, der für den Kohlenwasserstoff durch die Gleichung 2 bereitgestellt wird, das Molekulargewicht des Öls und den Massenbruchteil, um den molaren Bruchteil des Kohlenwasserstoffs zu schätzen. Der molare Bruchteil repräsentiert die Anzahl der Mole für den Kohlenwasserstoff, geteilt durch die Gesamtzahl der Mole der Kohlenwasserstoffe. In einigen Beispielen kann der molare Bruchteil für jede einzelne identifizierte Kohlenwasserstoffart bestimmt werden, während in anderen Beispielen der molare Bruchteil aller aromatischen Arten und aller nicht aromatischen Arten bestimmt werden kann.
  • Bei 612 umfasst das Verfahren 600 das Schätzen eines Partialdrucks des Kohlenwasserstoffs über die Gleichung 9.
    Figure DE102016104459A1_0005
  • In der Gleichung 9 wird der Partialdruck des Kohlenwasserstoffs basierend auf einem Produkt aus dem molaren Bruchteil und einem Dampfdruck des Kohlenwasserstoffs, der durch die Gleichung 4 bezüglich 5 geschätzt wird, geschätzt. Wie oben beschrieben worden ist, wird der Dampfdruck aufgrund dessen, dass ein Dampfdruck einer Verbindung temperaturabhängig ist, bei einer spezifischen Temperatur des Kraftmaschinenöls berechnet.
  • Bei 614 umfasst das Verfahren 600 das Berechnen des molaren Bruchteils des Kohlenwasserstoffs in der Gasphase über die Gleichung 10.
    Figure DE102016104459A1_0006
  • In der Gleichung 10 repräsentiert Pck einen Gesamtdruck des Kurbelgehäuses. Y repräsentiert einen molaren Bruchteil des Kohlenwasserstoffs in der Gasphase. Der molare Bruchteil des Kohlenwasserstoffs in der Gasphase kann als eine Menge des Kohlenwasserstoffs definiert sein, die aus der Ölwanne des Kurbelgehäuses verdampft und mit anderen Gasen im Kurbelgehäuse gemischt ist.
  • In einer Ausführungsform kann Y gas / HC zusammen mit der Gleichung 6 verwendet werden, um eine Anzahl von Molen des Sauerstoffs, die durch den Kohlenwasserstoff bei 616 in der Gasphase verbraucht wird, um Kohlendioxid und Wasser zu erzeugen, zu bestimmen (z. B. repräsentiert Y die Anzahl der Mole des Kohlenwasserstoffs in der Gasphase). In dieser Weise kann die Wirkung des Kohlenwasserstoffs auf den Sauerstoffsensor geschätzt werden.
    Figure DE102016104459A1_0007
  • Im Schritt 616 schätzt das Verfahren 600 eine Menge des durch die verdampften Kohlenwasserstoffe an dem Sauerstoffsensor an einem Katalysator verbrauchten Sauerstoffs unter Verwendung der Gleichung 11 und der durch die Gleichung 6 bereitgestellten Werte. Der Typ der Wirkung auf den Sauerstoffsensor basiert auf dem Typ des Kohlenwasserstoffs (aromatisch oder nicht aromatisch). Der {IAO2}HCtype ist in Abhängigkeit davon, ob der Kohlenwasserstoff aromatisch oder nicht aromatisch ist, gleich der Gleichung 7a oder 7b.
  • Im Schritt 618 bestimmt das Verfahren 600 die Auswirkung des Kohlenwasserstoffs im Kraftmaschinenöl auf den Einlassluft-Sauerstoffsensor. Die Auswirkung kann den Messwert des Sauerstoffsensors verfälschen und zu dem Sensor führen, der aufgrund der verdampften Kohlenwasserstoffe einen Überschuss der AGR anzeigt. In dieser Weise schätzt das Verfahren 600 die Auswirkung des HC auf den Sauerstoffsensor und bringt das Verfahren 600 die Auswirkung des HC auf den Sauerstoffsensor in Erfahrung, um eine AGR-Rate aufrechtzuerhalten.
  • In einigen Beispielen können die Verfahren nach den 4–6 über verschiedene Betriebsparameter der Kraftmaschine ausgeführt werden, um die Kohlenwasserstoffe, die unter jedem Betriebsparameter der Kraftmaschine vorhanden sind, in einer Nachschlagtabelle zu katalogisieren, die in dem Speicher des Kraftmaschinen-Controllers zu speichern ist. Der Katalog kann z. B. für einen einzelnen HC den Namen, das Molekulargewicht, die Retentionszeit, die Aromatizität und den Typ der Kette enthalten. Es wird durch einen Fachmann auf dem Gebiet erkannt, dass die Nachschlagtabelle andere geeignete Informationen hinsichtlich des HC, wie z. B. den Siedepunkt, den Dampfdruck usw., umfassen kann. Ferner kann die Nachschlagtabelle eine vorhergesagte Wirkung auf einen Sauerstoffsensor bei jedem Arbeitspunkt der Kraftmaschine enthalten. Die Arbeitspunkte der Kraftmaschine, auf die in der Nachschlagtabelle verwiesen werden kann, können die Drehzahl, die Last, die Kraftmaschinentemperatur, die seit dem Kraftmaschinenstart vergangene Zeit und andere Parameter enthalten. In einigen Beispielen können die Arbeitspunkte einen rollenden Durchschnitt, eine Änderungsrate jedes jeweiligen Arbeitspunkts während eines gegebenen Zeitraums oder eine andere geeignete Darstellung des Arbeitspunkts enthalten.
  • Dies kann so ausgeführt werden, dass eine Vorhersage darüber ausgeführt werden kann, welcher Typ und welche Menge von Kohlenwasserstoffen während spezifischer Arbeitspunkte der Kraftmaschine in dem Kurbelgehäuseöl vorhanden sind. Ferner kann ein Sauerstoffsensor eines Fahrzeugs verwendet werden, um ein Vorhandensein von HC im Kurbelgehäuseöl während des nominellen Kraftmaschinenbetriebs zu bestimmen. Eine Schätzung bestimmter Typen des Kohlenwasserstoffs, der sich im Kurbelgehäuseöl befindet, als solche kann unter Bezugnahme auf die Daten, die in der Nachschlagtabelle katalogisiert sind, ausgeführt werden.
  • In 7 ist eine graphische Darstellung 700 gezeigt, die die Kraftstoffansammlung im Kraftmaschinenöl während verschiedener Kraftmaschinentemperaturen repräsentiert. Ferner sind in 700 Graphen gezeigt, die den Verbrauch von Sauerstoff durch die Kohlenwasserstoffe an einem Sauerstoffsensor während verschiedener Kraftmaschinentemperaturen basierend auf dem Typ des Kohlenwasserstoffs (aromatisch oder nicht aromatisch) repräsentieren. Es sollte erkannt werden, dass die in 7 dargestellten Beispiele zur Veranschaulichung dienen und dass andere Ergebnisse möglich sind.
  • Die Graphen in 7 repräsentieren verschiedene Betriebsparameter und resultierende Kraftmaschinensteuerungen zum Bestimmen einer Auswirkung der Kohlenwasserstoffe auf einen Sauerstoffsensor, wie z. B. einen Einlassluft-Sauerstoffsensor. Die horizontalen Achsen repräsentieren die Zeit, während die vertikalen Achsen die jeweilige Kraftmaschinenbedingung, die demonstriert wird, repräsentieren. In der graphischen Darstellung 700 repräsentiert der Graph 702 eine Gesamtansammlung nicht aromatischer Kohlenwasserstoffe in einem Kraftmaschinenöl, repräsentiert der Graph 704 eine Gesamtansammlung aromatischer Kohlenwasserstoffe in dem Kraftmaschinenöl, repräsentiert der Graph 706 eine Konzentration des durch einen verdampften aromatischen Kohlenwasserstoff am Sauerstoffsensor verbrauchten Sauerstoffs und repräsentiert die graphische Darstellung 708 eine Konzentration des durch einen verdampften nicht aromatischen Kohlenwasserstoff am Sauerstoffsensor verbrauchten Sauerstoffs.
  • Vor T1 wird ein Kraftmaschinenöl gewechselt (z. B. erneuert), wobei ein Kraftmaschinenstart eingeleitet wird. Die Temperatur des Kraftmaschinenöls beim Kraftmaschinenstart befindet sich unterhalb einer Schwellentemperatur des Kraftmaschinenöls (z. B. 80 °C), was außerdem als ein Kaltstart der Kraftmaschine bekannt ist. Während des Kaltstarts der Kraftmaschine trifft flüssiger Kraftstoff (z. B. Kohlenwasserstoffe) aufgrund einer niedrigeren Temperatur der Einlassluftladung und einer verringerten Verdampfungsgeschwindigkeit eines Kraftstoffsprays auf eine Zylinderbohrungswand auf. Der auf die Wände auftreffende Kraftstoff kann sich innerhalb der Ölwanne des Kurbelgehäuses mit einer Geschwindigkeit ansammeln, die von der Kühlkapazität der Kraftmaschine (eine größere Kühlkapazität der Kraftmaschine kann z. B. zu einem längeren Erwärmungszeitraum des Öls und deshalb zu größerem Kraftstoff im Kurbelgehäuse führen), den Fahrzyklen des Fahrzeugs (kürzere Fahrzyklen können z. B. zu einem Kraftmaschinenöl führen, das unter der Schwellentemperatur der Kraftmaschine bleibt) und den Klimabedingungen (kältere Klimate können z. B. das Zunehmen der Kraftmaschinentemperaturen verzögern) abhängt. Die aromatischen und die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe beginnen, sich im Kraftmaschinenöl im Kurbelgehäuse anzusammeln, wie durch die graphischen Darstellungen 704 bzw. 702 gesehen wird. Die aromatischen Kohlenwasserstoffe nehmen bis zu einem Anteil von etwa 1 Gewichts-% des Kraftstoffs im Öl zu, während die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe bis zu einem Anteil von etwa 0,2 Gewichts-% des Kraftstoffs im Öl zunehmen. Die aromatischen Kohlenwasserstoffe und die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe verdampfen nicht aus dem Kurbelgehäuse und verbrauchen keinen Sauerstoff, wie durch die graphischen Darstellungen 706 bzw. 708 gesehen wird.
  • Zu T1 beginnen die aromatischen und die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe, aufgrund der Tatsache, dass das Kraftmaschinenöl beginnt, sich zu erwärmen, aus der Ölwanne zu verdampfen und Sauerstoff an einem Sauerstoffsensor, wie z. B. einem Sensor in einem Einlasskrümmer, zu verbrauchen (die Kohlenwasserstoffe werden z. B. durch den Sauerstoff oxidiert). Die aromatischen und die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe sammeln sich weiterhin im Kraftmaschinenöl des Kurbelgehäuses an.
  • Nach T1 und vor T2 wird die Kraftmaschine unter verschiedenen Bedingungen betrieben, die versuchen, mehrere Kaltstarts der Kraftmaschine nachzubilden. In einem Beispiel wird die Kraftmaschine während eines Zeitraums von etwa 10 Minuten bei den Bedingungen von 0 °F durch fünf FTP-505-Antriebszyklen in einem Windkanal betrieben. In einem weiteren Beispiel kann die Kraftmaschine während des Zeitraums zwischen T1 und T2 mehreren Kaltstarts bei einem Betrieb bei leichter Last unterworfen werden. Im Ergebnis nehmen die aromatischen und die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe aufgrund der Kaltstarts mit ziemlich gleichen Geschwindigkeiten aufgrund der Tatsache, dass die Temperatur des Kraftmaschinenöls immer noch niedriger als die Schwellentemperatur ist, auf etwa 2,5 Gewichts-% bzw. 2 Gewichts-% des Kraftstoffs im Öl zu. Der Sauerstoffverbrauch der aromatischen Kohlenwasserstoffe und der nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe nimmt auf etwa 0,02 % bzw. 0,1 % zu.
  • Der Einlassluft-Sauerstoffsensor misst über einen Katalysator innerhalb des Sensors, der mit dem Sauerstoff reagiert, eine Konzentration des Sauerstoffs in einer Einlassluft. Wenn die Kohlenwasserstoffe aus dem Öl im Kurbelgehäuse verdampfen, können die Kohlenwasserstoffe mit dem Sauerstoff an dem Sensorkatalysator reagieren, bevor der Sensor die Konzentration des Sauerstoffs misst (der Sauerstoff oxidiert den Kohlenwasserstoff z. B. zu Kohlendioxid). Dieser Prozess ändert eine Anzeige des Sauerstoffsensors zu einem Messwert, um eine Sauerstoffkonzentration zu messen, die kleiner als eine tatsächliche Konzentration des Sauerstoffs in der Einlassluft ist. Im Ergebnis kann ein Controller diesen Messwert empfangen und eine AGR-Rate verringern, um die stöchiometrischen Sollbedingungen in einer Verbrennungskammer aufrechtzuerhalten. Wie oben bezüglich 6 beschrieben worden ist, kann die Auswirkung des Kohlenwasserstoffs in Erfahrung gebracht und angewendet werden.
  • Zu T2 verbrauchen die aromatischen und die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe weiterhin Sauerstoff im Einlasskrümmer. Die aromatischen und die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe sammeln sich weiterhin im Kraftmaschinenöl im Kurbelgehäuse an.
  • Nach T2 und vor T3 ist die Kraftmaschine abermals verschiedenen Bedingungen ausgesetzt, die versuchen, mehrere Kaltstarts der Kraftmaschine nachzubilden. In einem Beispiel kann die Kraftmaschine betrieben werden, um mehrere Kaltstarts zu simulieren, die im Wesentlichen zu zwei Wochen des Fahrens kurzer, leicht belasteter Antriebszyklen in kälteren Klimazonen äquivalent sind. Die Konzentrationen der aromatischen und der nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe nehmen beide weiterhin auf etwa 6 Gewichts-% des Kraftstoffs im Öl zu. Die Konzentrationen der beiden Typen der Kohlenwasserstoffe werden im Wesentlichen gleich. Außerdem verbrauchen die aromatischen und die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe eine vergrößerte Sauerstoffkonzentration (etwa 0,1 % bzw. 0,2 %) im Einlasskrümmer.
  • Wie dargestellt ist, ist die Wirkung der nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe größer als die Wirkung der aromatischen Kohlenwasserstoffe auf den Einlassluft-Sauerstoffsensor (es wird z. B. mehr Sauerstoff verbraucht), weil eine höhere molare Konzentration der nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe als der aromatischen Kohlenwasserstoffe im Kraftmaschinenöl vorliegt. Gemäß Gleichung 7 führt eine höhere molare Konzentration zu einem höheren Partialdruck, der zu einer vergrößerten Wirkung auf den Einlassluft-Sauerstoffsensor führen kann.
  • Zu T3 beginnt die Konzentration der aromatischen und der nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe im Kraftmaschinenöl abzunehmen. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass das Kraftmaschinenöl die Schwellentemperatur des Kraftmaschinenöls (z. B. 80 °C) erreicht. Durch das Erreichen der Schwellentemperatur des Kraftmaschinenöls nimmt die Wahrscheinlichkeit, dass Kohlenwasserstoffe auf die Verbrennungskammerwände auftreffen, ab, wobei sich die Kohlenwasserstoffe nicht länger in der Ölwanne des Kurbelgehäuses ansammeln können. Außerdem können Kohlenwasserstoffe mit leichten Ketten nicht länger im Kraftmaschinenöl vorhanden sein und können den Einlassluft-Sauerstoffsensor nicht beeinflussen. Die aromatischen und die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe verbrauchen weiterhin Sauerstoff im Einlasskrümmer.
  • Nach T3 und vor T4 wird die Kraftmaschine mit Parametern betrieben, die auf das Verdampfen des Kraftstoffs aus dem Öl in dem Kurbelgehäuse abzielen. Als ein Beispiel enthält der Kraftmaschinenbetrieb das Fahren bei 55 Meilen pro Stunde mit einem offenen aktiven Kühlergrillverschluss. Das Kraftmaschinenöl wurde auf etwa 80 °C gehalten. Im Ergebnis nimmt die Konzentration der aromatischen und der nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe im Kraftmaschinenöl auf etwa 3 Gewichts-% bzw. 4 Gewichts-% des Kraftstoffs im Öl ab. Die Konzentration des von den aromatischen und den nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen verbrauchten Sauerstoffs nimmt auf etwa 0,15 % bzw. 0,25 % zu.
  • Zu T4 nimmt die Konzentration der aromatischen und der nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe im Kraftmaschinenöl weiterhin ab, weil die Kohlenwasserstoffe während der Entleerung aus dem Kurbelgehäuse verdampfen. Die verdampften aromatischen und nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe verbrauchen weiterhin den Sauerstoff am Sauerstoffsensor in einer vergrößerten Menge.
  • Nach T4 und vor T5 zielt der Kraftmaschinenbetrieb immer noch auf die Verdampfung des Kraftstoffs aus dem Öl im Kurbelgehäuse ab. Als ein Beispiel enthält der Kraftmaschinenbetrieb das Fahren bei 55 Meilen pro Stunde mit einem geschlossenen aktiven Kühlergrillverschluss. Das Kraftmaschinenöl wurde auf etwa 96 °C gehalten. Im Ergebnis nimmt der Dampfdruck der Kohlenwasserstoffe zu und nimmt die Konzentration der aromatischen und der nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe im Kraftmaschinenöl weiterhin ab. Die von den aromatischen und den nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen verbrauchte Sauerstoffmenge nimmt zu. Die prozentuale Summe der verbrauchten Sauerstoffmenge nimmt auf etwa 0,4 % zu.
  • Zu T5 nimmt die Konzentration der aromatischen und der nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe im Kraftmaschinenöl weiterhin ab, weil die Kohlenwasserstoffe während der Entleerung aus dem Kurbelgehäuse verdampfen. Die verdampften aromatischen und nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe verbrauchen den Sauerstoff am Sauerstoffsensor mit einer verringerten Rate. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass die Konzentration der Kohlenwasserstoffe im Kraftmaschinenöl beträchtlich abnimmt (z. B. die molare Konzentration abnimmt), wobei dadurch der Dampfdruck der Kohlenwasserstoffe abnimmt, was einen verringerten Sauerstoffverbrauch verursacht. Zusätzlich oder alternativ können, wenn die Gewichtsprozente des Kraftstoffs im Öl auf einen Wert von null abnehmen, nicht länger Kohlenwasserstoffe im Kraftmaschinenöl vorhanden sein und den Einlassluft-Sauerstoffsensor beeinflussen.
  • 8 stellt ein Verfahren 800 zum Verwenden eines IAO2-Sensors dar, um ein HC-Vorhandensein im Kurbelgehäuseöl zu bestimmen.
  • Das Verfahren 800 beginnt mit dem Schritt 802, in dem das Verfahren 800 das Bestimmen, das Schätzen und/oder das Messen der aktuellen Betriebsparameter der Kraftmaschine enthält. Die Betriebsparameter der Kraftmaschine enthalten einen Ladungsluftbedarf, eine Drosselklappenposition, einen Luftmassendruck, eine Lufteinlasstemperatur, eine Kraftmaschinendrehzahl, eine Kraftmaschinentemperatur, eine Kraftmaschinenlast, einen Einlasssauerstoffgehalt und ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis, sind aber nicht darauf eingeschränkt.
  • Im Schritt 804 umfasst das Verfahren 800 das Bestimmen, ob die AGR aktiviert ist. Wenn die AGR strömt, dann geht das Verfahren 800 zum Schritt 806 weiter, um die aktuellen Betriebsparameter der Kraftmaschine aufrechtzuerhalten und den IAO2-Sensor nicht als einen bordinternen HC-Sensor zu verwenden. Das Verfahren kann enden. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 800, falls die AGR aktiviert ist, zusätzlich oder alternativ das Einstellen der AGR-Durchflussmenge basierend auf einer bestimmten Kohlenwasserstoffwirkung auf den IAO2-Sensor enthalten. Wie oben beschrieben worden ist, kann die bestimmte Kohlenwasserstoffwirkung auf einem aktuellen Kraftmaschinenbetrieb basieren. In einem Beispiel kann eine vorhergesagte Wirkung auf den IAO2 aus einer Nachschlagtabelle erhalten werden, die erzeugt wird, wie oben beschrieben worden ist, und die die IAO2-Wirkung auf die Last, Drehzahl und Temperatur der Kraftmaschine usw. abbildet. In einigen Beispielen kann die vorhergesagte Wirkung auf den IAO2-Sensor auf einer vorhergehenden Bestimmung der Konzentration der Kurbelgehäuse-Kohlenwasserstoffe basieren, wobei der IAO2 die in den PCV-Entleerungsdämpfen vorhandenen Kohlenwasserstoffe misst, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
  • Wenn die AGR gesperrt ist, dann geht das Verfahren 800 zum Schritt 808 über, um zu bestimmen, ob eine Behälterentleerung aktiviert ist. Wie oben bezüglich 2 beschrieben worden ist, kann ein Kraftstofftank des Fahrzeugs Benzindämpfe in einen Behälter emittieren, der dann die überschüssigen Dämpfe zur Kraftmaschine entleert. Falls die Behälterentleerung aktiv ist, kann das Verfahren 800 zu 806 übergehen, wie oben beschrieben worden ist, und nicht erlauben, dass die Behälterentleerung potentiell die HC-Messungen des bordinternen IAO2 verfälscht. Das Verfahren kann enden.
  • Falls die Behälterentleerung gesperrt ist, geht das Verfahren 800 zum Schritt 810 über, um den IAO2-Sensor während der PCV-Entleerung als einen bordinternen HC-Sensor zu verwenden. Der IAO2-Sensor misst einen Sauerstoffgehalt eines Kraftmaschineneinlasses. Das Verfahren 800 geht zum Schritt 812 über, um durch Messen, ob zwischen dem vor der PCV-Entleerung gemessenen Sauerstoffgehalt (der den bei 802 gemessenen Sauerstoffgehalt oder eine bekannte Sauerstoffkonzentration der Umgebung enthalten kann) und dem im Schritt 810 gemessenen Sauerstoffgehalt ein Unterschied vorhanden ist, zu bestimmen, ob Kohlenwasserstoffe im Kurbelgehäuseöl vorhanden sind. Wenn der Sauerstoffgehalt im Schritt 810 im Wesentlichen gleich dem im Schritt 802 gemessenen Sauerstoffgehalt ist, dann wird bestimmt, dass im Kurbelgehäuse keine Kohlenwasserstoffe vorhanden sind, wobei das Verfahren zum Schritt 806 übergeht, um die aktuellen Betriebsparameter der Kraftmaschine aufrechtzuerhalten.
  • Wenn zwischen den bei 802 und 810 gemessenen Sauerstoffgehalten ein Unterschied besteht, wie z. B. wenn der Sauerstoffgehalt, der gemessen wird, nachdem die PCV-Entleerung begonnen hat, kleiner als der Sauerstoffgehalt vor der PCV-Entleerung ist, dann sind Kohlenwasserstoffe im Öl im Kurbelgehäuse vorhanden, wobei das Verfahren 800 zu 814 weitergeht. Im Schritt 814 umfasst das Verfahren das Aktivieren einer Indikatorleuchte, um einen Verbraucher auf eine geforderte Kraftmaschinenwartung aufmerksam zu machen (die hohen Pegel der Kohlenwasserstoffe können z. B. einen überschüssigen Kraftstoff in dem Öl oder eine Verschlechterung der Kraftmaschine angeben). In einigen Beispielen kann die Indikatorleuchte nur aktiviert werden, falls der gemessene Sauerstoffgehalt während der PCV-Entleerung um mehr als einen Schwellenbetrag kleiner als ein Sauerstoffgehalt der Einlassluft vor der PCV-Entleerung ist. In dieser Weise kann die Wirkung eines Kohlenwasserstoffs in einem Kraftmaschinenöl einer Ölwanne des Kurbelgehäuses auf einen Einlassluft-Sauerstoffsensor für einzelne Kohlenwasserstoffe gemessen und geschätzt werden. Außerdem können die Wirkungen sowohl der aromatischen als auch der nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe gemessen und summiert werden, um eine Wirkung auf einen Sauerstoffsensor zu bestimmen. In dieser Weise kann einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Zylinder entsprochen werden, während außerdem die Emissionen verringert werden. Die technische Wirkung des Charakterisierens einzelner Kohlenwasserstoffe besteht darin, eine genaue Wirkung des Kohlenwasserstoffs auf den Sauerstoffsensor zu bestimmen. Die Kohlenwasserstoffe verhalten sich verschieden voneinander, wobei ihre Oxidation beim Vorhandensein von Sauerstoff und Wärme nicht notwendigerweise von einem Kohlenwasserstoff zu einem zweiten, anderen Kohlenwasserstoff gleich ist. Deshalb kann es bevorzugt sein, einen einzelnen Kohlenwasserstoff zu identifizieren und seine Auswirkung auf den Einlassluft-Sauerstoffsensor bei der Verdampfung zu schätzen.
  • Eine Vorrichtung umfasst einen Analysator, um ein Kraftmaschinenfluid zu analysieren, und eine Computervorrichtung, die betriebstechnisch an den Analysator gekoppelt ist, wobei die Computervorrichtung nichtflüchtige Anweisungen speichert, die ausführbar sind, um die Kraftstoffverdünnung im Kraftmaschinenöl basierend auf einer Speziierung der Kohlenwasserstoffe im Kraftstoff im Kraftmaschinenöl, die basierend auf einer von dem Analysator empfangenen Ausgabe bestimmt wird, zu bestimmen. Das Kraftmaschinenfluid ist das Kraftmaschinenöl, wobei von dem Kraftmaschinenöl aus einer Ölwanne der Kraftmaschine einer Kraftmaschine eine Probe genommen wird und wobei der Analysator einen Gaschromatographen umfasst, der konfiguriert ist, eine oder mehrere Retentionszeiten des Kraftmaschinenöls auszugeben. Der Analysator umfasst ferner ein Massenspektrometer, um die Ausgabe von dem Gaschromatographen zu detektieren. Der Gaschromatograph gibt mehrere Retentionszeiten aus, wobei jede einem Bruchteil des Kraftmaschinenöls entspricht, und wobei die Anweisungen ausführbar sind, um wenigstens eine Kohlenwasserstoffart, die in jedem Bruchteil vorhanden ist, wenigstens basierend auf einer entsprechenden Retentionszeit zu identifizieren. Zusätzlich oder alternativ sind die Anweisungen ferner ausführbar, um ein Molekulargewicht dieses Bruchteils und/oder einen Siedepunkt dieses Bruchteils und/oder einen Dampfdruck jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart in dem Kraftmaschinenöl zu identifizieren. Die Anweisungen sind ferner ausführbar, um eine molare Konzentration und/oder einen Partialdruck und/oder einen molaren Bruchteil jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart in dem Kraftmaschinenöl zu identifizieren.
  • Die Vorrichtung enthält zusätzlich oder alternativ ferner die Anweisungen, die ferner ausführbar sind, um eine molare Konzentration und/oder einen Partialdruck und/oder einen molaren Bruchteil jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart in einer Gasphase eines Kraftmaschinenraums, der die Ölwanne unterbringt, zu identifizieren. Die Anweisungen sind ferner ausführbar, um eine vorhergesagte Wirkung auf einen Sauerstoffsensor basierend auf der Retentionszeit und dem molaren Bruchteil jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart in der Gasphase zu identifizieren. Die Anweisungen sind ferner ausführbar, um die vorhergesagte Wirkung für die Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung auszugeben. Die Anweisungen sind zusätzlich oder alternativ ausführbar, um eine von dem Sauerstoffsensor gemessene Sauerstoffkonzentration zu empfangen, wobei der Sauerstoffsensor positioniert ist, um die Einlassluft oder das Abgas der Kraftmaschine abzutasten, einen Unterschied zwischen der gemessenen Sauerstoffkonzentration und einer erwarteten Sauerstoffkonzentration zu bestimmen und, falls der Unterschied größer als ein Schwellenwert ist, einen Eichwert des Sauerstoffsensors einzustellen, wobei die erwartete Sauerstoffkonzentration auf der vorhergesagten Wirkung auf den Sauerstoffsensor basiert. Die Anweisungen sind ferner ausführbar, um eine Identität und/oder eine Konzentration der identifizierten einen oder mehreren Kohlenwasserstoffarten innerhalb des Kraftmaschinenöls für die Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung auszugeben.
  • Eine Kraftmaschinen-Testvorrichtung umfasst ein Gaschromatograph-Massenspektrometer (GC-MS), das konfiguriert ist, ein Kraftmaschinenfluid abzutasten und für jeden von mehreren Bruchteilen des Kraftmaschinenfluids eine Retentionszeit zu bestimmen, und eine Computervorrichtung, die betriebstechnisch an das GC-MS gekoppelt ist, wobei die Computervorrichtung nichtflüchtige Anweisungen speichert, die ausführbar sind, um eine oder mehrere Kohlenwasserstoffarten, die in dem Kraftmaschinenfluid vorhanden sind, basierend auf jeder Retentionszeit zu identifizieren. Das Kraftmaschinenfluid ist das Kraftmaschinenöl. Die Anweisungen der Kraftmaschinen-Testvorrichtung sind zusätzlich oder alternativ ferner ausführbar, um eine Konzentration jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart, die in dem Kraftmaschinenfluid vorhanden ist, basierend auf jeder Retentionszeit und der entsprechenden Ionenanzahl des Massenspektrometers zu bestimmen. Die Anweisungen der Kraftmaschinen-Testvorrichtung sind zusätzlich oder alternativ ferner ausführbar, um eine Meldung einer Identität und einer Konzentration jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart, die in dem Kraftmaschinenfluid vorhanden ist, für die Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung auszugeben. Die Anweisungen sind ferner ausführbar, um eine vorhergesagte Wirkung auf einen Sauerstoffsensor basierend auf jeder Retentionszeit zu bestimmen und eine Meldung der vorhergesagten Wirkung für die Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung auszugeben.
  • Eine zweite Kraftmaschinen-Testvorrichtung umfasst ein Gaschromatograph-Massenspektrometer (GC-MS), das konfiguriert ist, ein Kraftmaschinenöl abzutasten und für jeden von mehreren Bruchteilen des Kraftmaschinenöls eine Retentionszeit zu bestimmen, und eine Computervorrichtung, die betriebstechnisch an das GC-MS gekoppelt ist, wobei die Computervorrichtung nichtflüchtige Anweisungen speichert, die ausführbar sind, um eine oder mehrere Kohlenwasserstoffarten und eine Konzentration jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart, die in dem Kraftmaschinenöl vorhanden ist, basierend auf jeder Retentionszeit zu identifizieren und eine vorhergesagte Wirkung auf einen Sauerstoffsensor basierend auf jeder Retentionszeit zu bestimmen. Von dem Kraftmaschinenöl wird aus einer Ölwanne, die in einem Kurbelgehäuse einer Kraftmaschine positioniert ist, eine Probe genommen, wobei der Sauerstoffsensor positioniert ist, um die Einlassluft oder das Abgas der Kraftmaschine abzutasten. Die Anweisungen sind ausführbar, um eine Meldung der vorhergesagten Wirkung auf den Sauerstoffsensor für die Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung auszugeben. Das Identifizieren enthält das Identifizieren eines Molekulargewichts und/oder eines Dampfdrucks und/oder eines Siedepunkts und/oder eines Typs des Kohlenwasserstoffs für eine oder mehrere Kohlenwasserstoffarten.
  • Es sei angegeben, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuerungs- und Schätzroutinen mit verschiedenen Konfigurationen des Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystems verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerungsverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuerungssystem einschließlich des Controllers in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und der anderen Kraftmaschinen-Hardware ausgeführt werden. 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-Steuerungssystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch das Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Komponenten der Kraftmaschinen-Hardware in Kombination mit dem elektronischen Controller enthält.
  • 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 Schutzumfang umfassender als der, enger als der oder gleich dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche ist oder vom Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche verschieden ist, werden außerdem als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims (20)

  1. Vorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Analysator, um ein Kraftmaschinenfluid zu analysieren; und eine Computervorrichtung, die betriebstechnisch an den Analysator gekoppelt ist, wobei die Computervorrichtung nichtflüchtige Anweisungen speichert, die ausführbar sind, um die Kraftstoffverdünnung im Kraftmaschinenöl basierend auf einer Ermittlung der Zusammensetzung (Speziierung) der Kohlenwasserstoffe im Kraftstoff im Kraftmaschinenöl zu ermitteln, die basierend auf einer von dem Analysator empfangenen Ausgabe ermittelt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kraftmaschinenfluid das Kraftmaschinenöl ist, wobei von dem Kraftmaschinenöl aus einer Ölwanne der Kraftmaschine einer Kraftmaschine eine Probe genommen wird und wobei der Analysator einen Gaschromatographen umfasst, der konfiguriert ist, eine oder mehrere Retentionszeiten des Kraftmaschinenöls auszugeben.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Analysator ferner ein Massenspektrometer umfasst, um die Ausgabe von dem Gaschromatographen zu detektieren.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Gaschromatograph mehrere Retentionszeiten ausgibt, wobei jede einer Fraktion des Kraftmaschinenöls entspricht, und wobei die Anweisungen ausführbar sind, um wenigstens eine Kohlenwasserstoffart, die in jedem Bruchteil vorhanden ist, wenigstens basierend auf einer entsprechenden Retentionszeit zu identifizieren.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Anweisungen ferner ausführbar sind, um ein Molekulargewicht dieses Bruchteils und/oder einen Siedepunkt dieses Bruchteils und/oder einen Dampfdruck jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart in dem Kraftmaschinenöl zu identifizieren.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Anweisungen ferner ausführbar sind, um eine molare Konzentration und/oder einen Partialdruck und/oder einen molaren Bruchteil jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart in dem Kraftmaschinenöl zu identifizieren.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Anweisungen ferner ausführbar sind, um eine molare Konzentration und/oder einen Partialdruck und/oder einen molaren Bruchteil jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart in einer Gasphase eines Kraftmaschinenraums, der die Ölwanne unterbringt, zu identifizieren.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Anweisungen ferner ausführbar sind, um eine vorhergesagte Wirkung auf einen Sauerstoffsensor basierend auf der Retentionszeit und dem molaren Bruchteil jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart in der Gasphase zu identifizieren.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Anweisungen ferner ausführbar sind, um die vorhergesagte Wirkung für die Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung auszugeben.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Anweisungen ausführbar sind, um: eine von dem Sauerstoffsensor gemessene Sauerstoffkonzentration zu empfangen, wobei der Sauerstoffsensor positioniert ist, um die Einlassluft oder das Abgas der Kraftmaschine abzutasten, einen Unterschied zwischen der gemessenen Sauerstoffkonzentration und einer erwarteten Sauerstoffkonzentration zu bestimmen und, falls der Unterschied größer als ein Schwellenwert ist, einen Eichwert des Sauerstoffsensors einzustellen, wobei die erwartete Sauerstoffkonzentration auf der vorhergesagten Wirkung auf den Sauerstoffsensor basiert.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Anweisungen ferner ausführbar sind, um eine Identität und/oder eine Konzentration der identifizierten einen oder mehreren Kohlenwasserstoffarten innerhalb des Kraftmaschinenöls für die Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung auszugeben.
  12. Kraftmaschinen-Testvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Gaschromatograph-Massenspektrometer (GC-MS), das konfiguriert ist, ein Kraftmaschinenfluid abzutasten und für jeden von mehreren Fraktionen des Kraftmaschinenfluids eine Retentionszeit zu bestimmen; und eine Computervorrichtung, die betriebstechnisch an das GC-MS gekoppelt ist, wobei die Computervorrichtung nichtflüchtige Anweisungen speichert, die ausführbar sind, um eine oder mehrere Kohlenwasserstoffarten, die in dem Kraftmaschinenfluid vorhanden sind, basierend auf jeder Retentionszeit zu identifizieren.
  13. Kraftmaschinen-Testvorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Kraftmaschinenfluid das Kraftmaschinenöl ist.
  14. Kraftmaschinen-Testvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Anweisungen ferner ausführbar sind, um eine Konzentration jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart, die in dem Kraftmaschinenfluid vorhanden ist, basierend auf jeder Retentionszeit und der entsprechenden Ionenanzahl des Massenspektrometers zu bestimmen.
  15. Kraftmaschinen-Testvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Anweisungen ferner ausführbar sind, um eine Meldung einer Identität und einer Konzentration jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart, die in dem Kraftmaschinenfluid vorhanden ist, für die Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung auszugeben.
  16. Kraftmaschinen-Testvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Anweisungen ferner ausführbar sind, um eine vorhergesagte Wirkung auf einen Sauerstoffsensor basierend auf jeder Retentionszeit zu bestimmen und eine Meldung der vorhergesagten Wirkung für die Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung auszugeben.
  17. Kraftmaschinen-Testvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Gaschromatograph-Massenspektrometer (GC-MS), das konfiguriert ist, ein Kraftmaschinenöl zu untersuchen und für jeden von mehreren Bruchteilen des Kraftmaschinenöls eine Retentionszeit zu bestimmen; und eine Computervorrichtung, die betriebstechnisch an den GC-MS gekoppelt ist, wobei die Computervorrichtung nichtflüchtige Anweisungen speichert, die ausführbar sind, um: eine oder mehrere Kohlenwasserstoffarten und eine Konzentration jeder identifizierten Kohlenwasserstoffart, die in dem Kraftmaschinenöl vorhanden ist, basierend auf jeder Retentionszeit zu identifizieren; und eine vorhergesagte Wirkung auf einen Sauerstoffsensor basierend auf jeder Retentionszeit zu bestimmen.
  18. Kraftmaschinen-Testvorrichtung nach Anspruch 17, wobei von dem Kraftmaschinenöl aus einer Ölwanne, die in einem Kurbelgehäuse einer Kraftmaschine positioniert ist, eine Probe genommen wird und wobei der Sauerstoffsensor positioniert ist, um die Einlassluft oder das Abgas der Kraftmaschine abzutasten.
  19. Kraftmaschinen-Testvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Anweisungen ausführbar sind, um eine Meldung der vorhergesagten Wirkung auf den Sauerstoffsensor für die Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung auszugeben.
  20. Kraftmaschinen-Testvorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Identifizieren das Identifizieren eines Molekulargewichts und/oder eines Dampfdrucks und/oder eines Siedepunkts und/oder eines Typs des Kohlenwasserstoffs für eine oder mehrere Kohlenwasserstoffarten enthält.
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