DE102016122311A1 - Verfahren und Systeme zur Luftströmungssteuerung - Google Patents

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James Robert Mischler
Luke Michael Henry
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Abstract

Es sind verschiedene Verfahren und Systeme zur Emissionssteuerung geschaffen. In einem Beispiel ist eine Steuereinrichtung dazu eingerichtet, auf einen erfassten oder geschätzten Ansaugsauerstoffanteil durch Steuerung einer Abgasrückführungs(AGR)-Menge, die einem Motor zugeführt wird, um einen Feinstaub(FS)-Gehalt in einem bestimmten FS-Bereich und einen NOx-Gehalt in einem bestimmten NOx-Bereich zu halten, und durch Einstellen eines Ansaugverteiler-Sauerstoffzielanteils oder eines Ansaugverteiler-AGR-Zielanteils in Abhängigkeit von einem NOx-Sensor-Rückführsignal zu reagieren.

Description

  • HINTERGRUND
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Ausführungsformen des hierin offenbarten Gegenstands betreffen die Steuerung eines Motorabgasrückführungsstroms.
  • BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
  • Motorsysteme können dazu eingerichtet sein, Emissionen innerhalb geregelter Grenzen zu halten und dabei eine optimale Kraftstoffeffizienz zu erhalten. Umgebungsbedingungen können sich auf Emissionen auswirken, und somit können Motorsysteme dazu eingerichtet sein, Emissionen über einen Bereich von Umgebungsbedingungen aufrechtzuerhalten. Zum Beispiel können der Luftdurchfluss durch einen Turbolader und eine Wärmeabfuhr durch einen Zwischenkühler jeweils durch eine Umgebungstemperatur und einen Umgebungsdruck beeinflusst werden. Veränderungen des Luftdurchflusses können sich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis und die Ansaugverteilersauerstoffkonzentration auswirken, was wiederum die NOx- und Feinstauberzeugung beeinflussen kann. Ebenso können Veränderungen bei der Wärmeabfuhr von dem Zwischenkühler die Verteilerlufttemperatur beeinflussen, die wiederum eine Auswirkung auf die NOx- und Feinstauberzeugung haben kann.
  • KURZBESCHREIBUNG
  • In einem Aspekt enthält ein System für einen Motor (z.B. ein Motorsteuersystem) eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, auf einen erfassten oder geschätzten Ansaugsauerstoffanteil durch Steuerung einer Abgasrückführungs(AGR)-Menge zu reagieren, die dem Motor zugeführt wird, um einen Gehalt an Feinstaub (FS) in einem bestimmten FS-Bereich und einen NOx-Gehalt in einem bestimmten NOx-Bereich zu halten. Die Steuereinrichtung ist ferner dazu eingerichtet, einen Ansaugverteiler-Sauerstoffzielanteil oder einen Ansaugverteiler-AGR-Zielanteil in Abhängigkeit von einem NOx-Sensor-Rückführsignal anzupassen.
  • In dem zuvor beschriebenen System kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, nach dem Einstellen des Ansaugverteiler-Sauerstoffzielanteils in Abhängigkeit von dem NOx-Sensor-Rückführsignal den Ansaugverteiler-Sauerstoffzielanteil in einen Frischluftzielanteil umzuwandeln und die AGR-Menge basierend auf einer Differenz zwischen dem Frischluftzielanteil und einem Frischluftanteilrückführwert zu verändern.
  • Außerdem kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, den Frischluftanteilrückführwert basierend auf einer gemessenen AGR-Ventilposition, einem volumetrischen Ansaugverteiler-Effizienzmodell, und einer Frischluftanteilsschätzung, die auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert, zu bestimmen.
  • In einigen Ausführungsformen jedes beliebigen vorstehend beschriebenen Systems kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, nach dem Einstellen des Ansaugverteiler-AGR-Zielanteils in Abhängigkeit von dem NOx-Sensor-Rückführsignal, die AGR-Menge basierend auf einer Differenz zwischen dem AGR-Zielanteil und einem AGR-Anteil-Rückführwert zu steuern.
  • Außerdem kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, den AGR-Anteil-Rückführwert basierend auf einer gemessenen AGR-Ventilposition, einem volumetrischen Ansaugverteiler-Effizienzmodell und einer AGR-Anteil-Schätzung, die auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert, zu bestimmen.
  • In dem System jedes beliebigen vorstehend beschriebenen Typs kann die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet sein, die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung anzupassen, um den FS-Gehalt innerhalb des vorbestimmten FS-Bereichs zu halten, wobei die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung basierend auf einer Referenzeinspritzzeitsteuerungsausgabe aus einem Kennfeld bestimmt und basierend auf einer Ansaugverteilertemperatur eingestellt wird, wobei das Kennfeld aus mehreren Kennfeldern basierend auf einer Umgebungstemperatur und einem Umgebungsdruck ausgewählt wird.
  • In einem weiteren Aspekt weist ein System einen Motor mit einem Ansaugverteiler und mehreren Zylindern, einen Abgasrückführungs(AGR)-Kanal, der dazu eingerichtet ist, die AGR von zumindest einer Untermenge der mehreren Zylinder zu dem Ansaugverteiler strömen zu lassen, und eine Steuereinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Position eines AGR-Ventils basierend auf einem Ansaugfrischluftzielanteil anzupassen, wobei der Ansaugfrischluftzielanteil basierend auf einer Ansaugsauerstoffreferenzkonzentration und einer korrigierten Abgas-NOx-Konzentration bestimmt wird.
  • In dem zuvor beschriebenen System des zweiten Aspekts kann der Ansaugsauerstoffreferenzanteil basierend auf einem Kennfeld bestimmt werden, das aus mehreren Kennfeldern basierend auf einer oder mehreren Drosselstellungen, einer Umgebungstemperatur und einem Umgebungsdruck ausgewählt wird.
  • Zusätzlich oder als eine Alternative kann die korrigierte Abgas-NOx-Konzentration von einem Abgas-NOx-Sensor erfasst und basierend auf einer Abgassauerstoffkonzentration, einer Motordrehzahl, einer Motorlast und einer Kraftstoffeinspritzmenge korrigiert werden.
  • Weiteren zusätzlich kann die korrigierte Abgas-NOx-Konzentration ferner basierend auf einer Feuchtigkeit korrigiert werden.
  • In einigen Ausführungsformen jedes beliebigen vorstehend beschriebenen Systems gemäß dem zweiten Aspekt kann die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet sein, den Ansaugfrischluftzielanteil basierend auf einer aktuellen AGR-Ventilposition und einem korrigierten Ansaugfrischluftanteil anzupassen.
  • Zusätzlich kann der korrigierte Ansaugfrischluftanteil basierend auf einem oder mehreren von der aktuellen AGR-Ventilposition, einem volumetrischen Ansaugverteiler-Effizienzmodell und einer Ansaugfrischluftanteilsschätzung, die auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert, bestimmt werden.
  • In jedem beliebigen vorstehend beschriebenen System gemäß dem zweiten Aspekt kann, um den Ansaugfrischluftzielanteil basierend auf dem Ansaugsauerstoffreferenzanteil und der korrigierten Abgas-NOx-Konzentration zu bestimmen, die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, den Ansaugsauerstoffreferenzanteil basierend auf der korrigierten Abgas-NOx-Konzentration einzustellen und den eingestellten Ansaugsauerstoffreferenzanteil basierend auf einem Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnis-Sollwert und einem Zylinderluftstrom in den Ansaugfrischluftzielanteil umzusetzen.
  • In einigen Ausführungsformen jedes beliebigen vorstehend beschriebenen Systems gemäß dem zweiten Aspekt können die mehreren Zylinder eine Geberzylindergruppe und eine Nicht-Geberzylindergruppe enthalten, wobei die Geberzylindergruppe mit dem AGR-Kanal gekoppelt und die Nicht-Geberzylindergruppe mit einem Auslasskanal gekoppelt ist, wobei das AGR-Ventil in dem AGR-Kanal angeordnet sein kann.
  • Außerdem kann das AGR-Ventil ein erstes AGR-Ventil sein, wobei das System ferner ein zweites AGR-Ventil aufweisen kann, das in einem Kanal angeordnet ist, der zwischen dem AGR-Kanal und dem Auslasskanal geschaltet ist, und wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein kann, eine Position des zweiten AGR-Ventils basierend auf dem Ansaugfrischluftzielanteil einzustellen.
  • In einem noch weiteren Aspekt weist ein Verfahren für ein Motorsystem auf: Umwandeln eines Ansaugsauerstoffkonzentrationsreferenzwertes in einen Frischluftströmungsanteilsreferenzwert oder einen Abgasrückführungs(AGR)-anteilsreferenzwert; Bestimmen eines ersten Ventilpositionsbefehls für ein erstes AGR-Ventil und eines zweiten Ventilpositionsbefehls für ein zweites AGR-Ventil basierend auf dem Frischluftströmungsanteilsreferenzwert oder dem AGR-Anteilsreferenzwert; Absetzen eines Frischluftanteilbefehls oder eines AGR-Anteilbefehls basierend auf dem ersten Ventilpositionsbefehl, dem zweiten Ventilpositionsbefehl und der Ausgabe von einem oder mehreren Sensoren des Motorsystems; und Einstellen einer Position des ersten AGR-Ventils und einer Position des zweiten AGR-Ventils basierend auf dem Frischluftanteilbefehl oder dem AGR-Anteilbefehl.
  • In dem zuvor beschriebenen Verfahren kann der Ansaugsauerstoffkonzentrationsreferenzwert basierend auf der Drosselstellung und der Abgas-NOx-Konzentration bestimmt werden.
  • In jedem vorstehend beschriebenen Verfahren kann das Absetzen des Frischluftanteilbefehls oder des AGR-Anteilbefehls basierend auf dem ersten Ventilpositionsbefehl, dem zweiten Ventilpositionsbefehl und der Ausgabe von einem oder mehreren Sensoren des Motorsystems aufweisen: Einstellen einer Position des ersten AGR-Ventils basierend auf dem ersten Ventilpositionsbefehl, und Einstellen einer Position des zweiten AGR-Ventils basierend auf dem zweiten Ventilpositionsbefehl; Messen einer tatsächlichen Position des ersten AGR-Ventils und einer tatsächlichen Position des zweiten AGR-Ventils; Bestimmen eines Frischluftanteilrückführwertes oder eines AGR-Anteil-Rückführwertes basierend auf der tatsächlichen Position des ersten AGR-Ventils, der tatsächlichen Position des zweiten AGR-Ventils, einem volumetrischen Ansaugverteiler-Effizienzmodell und einer Ansaugfrischluftanteilsschätzung, die auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert; und Absetzen des Frischluftanteilbefehls oder des AGR-Anteilbefehls basierend auf dem Frischluftanteilrückführwert oder dem AGR-Anteil-Rückführwert und dem Frischluftanteilsreferenzwert oder dem AGR-Anteilsreferenzwert.
  • Außerdem kann das Einstellen der Position des ersten AGR-Ventils durch die tatsächliche Position des zweiten AGR-Ventils begrenzt sein.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • 2 ist ein Flussdiagramm auf hoher Ebene, das mehrere Anpassungen von Motorbetriebsparametern auf der Basis von Umgebungsbedingungen veranschaulicht.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren für das Bestimmen mehrerer Referenzmotorbetriebsparameterwerte basierend auf Umgebungsbedingungen veranschaulicht.
  • 4 ist a Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen einer Kraftstoffeinspritzung basierend auf Umgebungsbedingungen veranschaulicht.
  • 5 ist a Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen einer Abgasventilposition basierend auf Umgebungsbedingungen veranschaulicht.
  • 6A, 6B und 7 sind Steuerdiagramme, die eine Motorbetriebssteuerung gemäß den Verfahren der 2–5 veranschaulichen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung betrifft Ausführungsformen von Systemen und Verfahren zur Motorsteuerung für das Aufrechterhalten von Motorsystemabgasemissionen, wie z.B. Feinstaub (FS) und NOx, innerhalb jeweiliger Bereiche. Vielfältige Motorbetriebsparameter, zu denen der erfasste oder geschätzte Ansaugsauerstoffanteil, eine Ansaugluftströmungsrate (und daher der Luftstrom durch einen Turbolader) und eine Ansaugverteilertemperatur gehören, können sich auf die Erzeugung von aus einem Motor austretenden Emissionen auswirken. In einer Ausführungsform können die Emissionen durch Einstellen eines Abgasrückführungs(AGR)-stroms basierend auf NOx-Emissionen gesteuert werden. Der AGR-Strom weist jedoch häufig keine feste Beziehung zu NOx-Emissionen auf. Ferner kann eine tatsächliche AGR-Ventilposition (die gesteuert werden kann, um den AGR-Strom zu steuern) keine feste Beziehung zu dem AGR-Strom aufweisen. Dies macht eine NOx-Emissionssteuerung komplex, insbesondere in Motorsystemen, die ein Geberzylinder basiertes AGR-System verwenden.
  • Um auf derartige sich ändernde Betriebsparameter zu reagieren, um die Emissionen innerhalb eines Bereichs zu halten, kann eine Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, eine Abgasrückführungs(AGR)-Menge zu verändern, um FS und NOx innerhalb eines Bereichs zu halten, und dann weiter einen Ansaugverteiler-Sauerstoffzielanteil oder einen Ansaugverteiler-AGR-Zielanteil auf der Basis einer NOx-Sensor-Rückmeldung einzustellen. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, beispielsweise den Ansaugverteiler-Sauerstoffzielanteil in einen Frischluftanteilsreferenzwert umzusetzen, die verwendet werden kann, um eine AGR-Ventilposition zu bestimmen. Ferner kann die AGR-Ventilposition gemessenen und zusammen mit verschiedenen Luftströmungsmodellausgaben verwendet werden, um eine Rückführungssteuerung zu schaffen. Durch die Verwendung einer Frischluft oder AGR-Anteil basierten AGR-Ventilpositionssteuerung statt einer AGR-Strom basierten Steuerung, kann die Komplexität der Steuereinrichtung reduziert werden, eine zusätzliche Vorwärtssteuerung oder Regelung mit Rückführung hinzugefügt werden, um die Reaktionsfähigkeit zu verbessern, und es kann ein Anti-Windup (Verhindern eines durch Stellgrößenbegrenzung ausgelösten Regelkreisfehlverhaltens) für die Ventilposition ermöglicht werden.
  • Ein Beispiel eines Systems für einen in einem Fahrzeug installierten Motor, einschließlich einer Steuereinrichtung, ist in 1 veranschaulicht. Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um die in den 2–5 veranschaulichten Verfahren auszuführen, um Motorbetriebsparameter, wie beispielsweise eine AGR-Menge und Kraftstoffeinspritzung, auf der Basis von Umgebungsbedingungen (z.B. Umgebungsdruck und -temperatur) einzustellen. 6A, 6B und 7 veranschaulichen Steuerdiagramme zur Einstellung einer AGR-Ventilposition bzw. einer Kraftstoffeinspritzung basierend auf Umgebungsbedingungen. In einigen Ausführungsformen kann die AGR-Ventilposition ferner basierend auf einer Rückmeldung von einem NOx-Sensor eingestellt werden.
  • Der hierin beschriebene Ansatz kann in vielfältigen Motortypen und vielfältigen durch einen Motor angetriebenen Systemen angewandt werden. Einige von diesen Systemen können stationär sein, während andere teilweise mobile oder mobile Plattformen sein können. Teilweise mobile Plattformen können zwischen Betriebszeiträumen umpositioniert werden, indem sie beispielsweise auf Tiefladeranhängern montiert werden. Mobile Plattformen umfassen Fahrzeuge mit Eigenantrieb. Derartige Fahrzeuge können Straßentransportfahrzeuge sowie Bergbauausrüstung, Wasserfahrzeuge, Schienenfahrzeuge und andere geländegängige Fahrzeuge (OHV, Off-Highway Vehicles) umfassen. Der Klarheit der Darstellung wegen ist eine Lokomotive als ein Beispiel für eine mobile Plattform, die ein System trägt, das eine Ausführungsform der Erfindung beinhaltet, gezeigt.
  • Vor einer weiteren Beschreibung des Ansatzes, um Abgasemissionen innerhalb eines Bereichs zu halten, wird ein Beispiel für eine Plattform offenbart, in der das Motorsystem in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Schienenfahrzeug, installiert sein kann. Zum Beispiel zeigt 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Fahrzeugsystems 100 (z.B. eines Lokomotivensystems), das hierin als ein Schienenfahrzeug 106 dargestellt ist, das zum Fahren auf einer Schiene 102 mittels mehrerer Räder 110 eingerichtet ist. Wie dargestellt, enthält das Schienenfahrzeug einen Motor 104. In weiteren nicht beschränkenden Ausführungsformen kann der Motor ein stationärer Motor, beispielsweise in einer Kraftwerksanwendung, oder ein Motor in einem Wasserfahrzeug oder einem geländegängigen Fahrzeugantriebssystem, wie vorstehend erwähnt, sein.
  • Der Motor erhält Ansaugluft zur Verbrennung von einem Einlass, wie beispielsweise einem Ansaugverteiler 115. Der Einlass kann eine beliebige geeignete Leitung oder beliebige geeignete Leitungen sein, durch die Gase strömen, um in den Motor einzutreten. Zum Beispiel kann der Einlass den Ansaugverteiler, den Einlasskanal 114 und dergleichen enthalten. Der Einlasskanal empfängt Umgebungsluft von einem (nicht veranschaulichten) Luftfilter, der die Luft von außerhalb eines Fahrzeugs, in dem der Motor positioniert sein kann, filtert. Abgase, die sich aus einer Verbrennung in dem Motor ergeben, werden zu einem Auslass, wie beispielsweise einem Auslasskanal 116, geliefert. Der Auslass kann eine beliebige geeignete Leitung sein, durch die Gase von dem Motor aus strömen. Zum Beispiel kann der Auslass einen Abgassammler, den Auslasskanal und dergleichen enthalten. Ein Abgas strömt durch den Auslasskanal und aus einem Abgasschacht des Schienenfahrzeugs heraus.
  • In einer Ausführungsform ist der Motor ein Dieselmotor, der Luft und Dieselkraftstoff durch Kompressionszündung verbrennt. An sich kann der Motor mehrere Kraftstoffinjektoren zur Einspritzung von Kraftstoff in jeden Zylinder des Motors enthalten. Zum Beispiel kann jeder Zylinder einen direkten Injektor enthalten, der Kraftstoff von einer Hochdruckkraftstoffzuführung empfängt. In anderen nicht beschränkenden Ausführungsformen kann der Motor Kraftstoff, einschließlich Benzin, Kerosin, Biodiesel oder anderen Erdöldestillaten mit ähnlicher Dichte, durch Kompressionszündung (und/oder Funkenzündung) verbrennen. In einem noch weiteren Beispiel kann der Motor einen gasförmigen Kraftstoff, wie beispielsweise Erdgas, verbrennen. Der gasförmige Kraftstoff kann über Kompressionszündung des injizierten Dieselkraftstoffs, was hierin als Multi-Kraftstoff-Betrieb bezeichnet wird, gezündet werden, oder der gasförmige Kraftstoff kann über Funkenzündung gezündet werden. Der gasförmige Kraftstoff kann den Zylindern z.B. über ein oder mehrere Gaseinlassventile zugeführt werden. In weiteren Ausführungsformen kann der Kraftstoff den Zylindern durch Injektion über Injektionsöffnungen zugeführt werden. Der flüssige Kraftstoff (z.B. Diesel) kann in einem Kraftstofftank aufbewahrt werden, der sich an Bord des Schienenfahrzeugs befindet. Der gasförmige Kraftstoff kann in einem Aufbewahrungstank aufbewahrt werden, der sich an Bord des Schienenfahrzeugs oder an Bord eines anderen Fahrzeugs, der mit dem Schienenfahrzeug betriebsmäßig verbunden ist, befindet.
  • In einer Ausführungsform ist das Schienenfahrzeug ein dieselelektrisches Fahrzeug (oder ein Diesel-/Gaskraftstoff-basiertes elektrisches Hybridfahrzeug). Wie in 1 dargestellt, ist der Motor mit einem elektrischen Stromerzeugungssystem verbunden, das einen Wechselstromgenerator/Generator 140 und elektrische Traktionsmotoren 112 enthält. Zum Beispiel erzeugt der Motor eine Drehmomentausgabe, die zu dem Wechselstromgenerator/Generator übertragen wird, der mit dem Motor mechanisch verbunden ist. Der Wechselstromgenerator/Generator erzeugt elektrische Leistung, die gespeichert und genutzt werden kann, um anschließend zu unterschiedlichen nachgeschalteten elektrischen Komponenten geleitet zu werden. Als ein Beispiel kann der Wechselstromgenerator/Generator mit mehreren Traktionsmotoren elektrisch verbunden sein, und der Wechselstromgenerator/Generator kann elektrische Leistung zu den mehreren Traktionsmotoren liefern. Wie dargestellt, sind die mehreren Traktionsmotoren jeweils mit einem von den mehreren Rädern verbunden, um Zugkraft zum Antreiben des Schienenfahrzeugs zu liefern. Eine beispielhafte Konfiguration umfasst einen einzigen Traktionsmotor pro Rad. Wie hierin dargestellt, entsprechen sechs Paare von Traktionsmotoren jeweils einem von sechs Paaren von Rädern des Schienenfahrzeugs. In einem weiteren Beispiel kann der Wechselstromgenerator/Generator mit einem oder mehreren Widerstandsnetzwerken 142 verbunden sein. Die Widerstandsnetzwerke können eingerichtet sein, um überschüssiges Motordrehmoment als Wärme abzuführen, die durch die Netzwerke aus der durch den Wechselstromgenerator/Generator erzeugten Elektrizität erzeugt wird.
  • In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der Motor ein V12-Motor, der zwölf Zylinder aufweist. In anderen Ausführungsformen kann der Motor ein V6-, V8-, V10-, V16-, I4-, I6-, I8-, ein Gegenkolben-4 oder ein anderer Motortyp sein. Wie dargestellt, enthält der Motor einen Teilsatz von Nicht-Geberzylindern 105, der sechs Zylinder enthält, die Abgas ausschließlich einem Nicht-Geberzylinder-Abgassammler 117 zuführen, und einen Teilsatz von Geberzylindern 107, der sechs Zylinder enthält, die ein Abgas ausschließlich einem Geberzylinder-Abgassammler 119 zuführen. In anderen Ausführungsformen kann der Motor wenigstens einen Geberzylinder und wenigstens einen Nicht-Geberzylinder enthalten. Zum Beispiel kann der Motor vier Geberzylinder und acht Nicht-Geberzylinder oder drei Geberzylinder und neun Nicht-Geberzylinder aufweisen. Es sollte verstanden werden, dass der Motor eine beliebige gewünschte Anzahl von Geberzylindern und Nicht-Geberzylindern aufweisen kann, wobei die Anzahl von Geberzylindern gewöhnlich geringer ist als die Anzahl von Nicht-Geberzylindern.
  • Wie in 1 dargestellt, sind die Nicht-Geberzylinder mit dem Auslasskanal verbunden, um das Abgas von dem Motor zu der Atmosphäre zu leiten (nachdem dieses ein Abgasnachbehandlungssystem 130 und einen ersten und zweiten Turbolader 120 und 124 durchströmt hat). Die Geberzylinder, die eine Motorabgasrückführung (AGR) bereitstellen, sind ausschließlich mit einem AGR-Kanal 162 eines AGR-Systems 160 verbunden, das ein Abgas aus den Geberzylindern zu dem Einlasskanal des Motors und nicht zur Atmosphäre leitet. Durch das Einleiten von gekühltem Abgas in den Motor wird der Anteil des zur Verbrennung verfügbaren Sauerstoffs reduziert, wodurch Verbrennungsflammentemperaturen reduziert werden und die Bildung von Stickoxiden (z.B. NOx) verringert wird.
  • Ein Abgas, das von den Geberzylindern zu dem Einlasskanal strömt, passiert einen Wärmetauscher, wie beispielsweise einen AGR-Kühler 166, um eine Temperatur des Abgases zu reduzieren (z.B. dieses zu kühlen), bevor das Abgas zu dem Einlasskanal zurückkehrt. Der AGR-Kühler kann z.B. ein Luft/Flüssigkeits-Wärmetauscher sein. In einem derartigen Beispiel kann ein oder können mehrere Ladeluftkühler 132 und 134, der bzw. die in dem Einlasskanal (z.B. stromaufwärts von der Stelle, an der das rückgeführte Abgas eintritt) angeordnet ist bzw. sind, eingestellt sein, um die Kühlung der Ladeluft weiter zu steigern, so dass eine Temperatur des Gemisches aus der Ladeluft und dem Abgas bei einer gewünschten Temperatur gehalten wird. In anderen Ausführungsformen kann das AGR-System einen AGR-Kühlerbypass enthalten. Alternativ kann das AGR-System ein AGR-Kühler-Steuerelement enthalten. Das AGR-Kühler-Steuerelement kann derart betätigt werden, dass der Abgasstrom durch den AGR-Kühler reduziert wird; jedoch wird in einer derartigen Konfiguration ein Abgas, das nicht durch den AGR-Kühler strömt, eher zu dem Auslasskanal als zu dem Einlasskanal geleitet.
  • Zusätzlich kann das AGR-System in einigen Ausführungsformen einen AGR-Bypasskanal 161 enthalten, der dazu eingerichtet ist, ein Abgas aus den Geberzylindern zurück zu dem Auslasskanal abzuleiten. Der AGR-Bypasskanal kann über ein Ventil 163 gesteuert werden. Das Ventil kann mit mehreren Drosselstellen eingerichtet sein, so dass eine variable Abgasmenge zu dem Auslass geleitet wird, um eine variable AGR-Menge dem Einlass zuzuführen.
  • In einer alternativen Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, können die Geberzylinder mit einem modifizierten AGR-Kanal 165 (der mit Strichlinien veranschaulicht ist) verbunden sein, der eingerichtet ist, um ein Abgas wahlweise zu dem Einlass- oder zu dem Auslasskanal zu leiten. Wenn z.B. ein zweites Ventil 170 offen ist, kann ein Abgas aus den Geberzylindern zu dem AGR-Kühler und/oder zu zusätzlichen Elementen geleitet werden, bevor es zu dem Einlasskanal geleitet wird. Ferner enthält das modifizierte AGR-System ein erstes Ventil 164, das zwischen dem Auslasskanal und dem modifizierten AGR-Kanal angeordnet ist.
  • Das erste Ventil und das zweite Ventil können Ein/Aus-Ventile sein, die durch die Steuereinheit 180 (zur Ein- oder Ausschaltung des AGR-Stroms) gesteuert werden, oder sie können beispielsweise eine variable Menge von AGR steuern. In einigen Beispielen kann das erste Ventil derart betätigt werden, dass eine AGR-Menge reduziert wird (Abgas strömt von dem AGR-Kanal zu dem Auslasskanal). In anderen Ausführungsformen kann das erste Ventil derart betätigt werden, dass die AGR-Menge vergrößert wird (z.B. strömt ein Abgas von dem Auslasskanal zu dem AGR-Kanal). In einigen Ausführungsformen kann das modifizierte AGR-System mehrere AGR-Ventile oder andere Durchflusssteuerelemente enthalten, um die Menge an AGR zu steuern.
  • In einer derartigen Konfiguration ist das erste Ventil betreibbar, um Abgas aus den Geberzylindern zu dem Auslasskanal des Motors zu leiten, und das zweite Ventil ist betreibbar, um Abgas aus den Geberzylindern zu dem Einlasskanal des Motors zu leiten. An sich kann das erste Ventil als ein AGR-Bypassventil bezeichnet werden, während das zweite Ventil als ein AGR-Dosierventil bezeichnet werden kann. In der in 1 dargestellten Ausführungsform können das erste Ventil und das zweite Ventil beispielsweise durch Motoröl oder hydraulisch betätigte Ventile mit einem (nicht gezeigten) Wechselventil, um das Motoröl zu modulieren, sein. In einigen Ausführungsformen können die Ventile derart betätigt werden, dass eines von dem ersten und zweiten Ventil normalerweise offen ist, während das andere normalerweise geschlossen ist. In anderen Ausführungsformen können das erste und das zweite Ventil pneumatische Ventile, elektrische Ventile oder ein anderes geeignetes Ventil sein.
  • Wie in 1 veranschaulicht, enthält das Fahrzeugsystem ferner einen AGR-Mischer 172, der das rückgeführte Abgas mit Ladeluft vermischt, so dass das Abgas in dem Gemisch aus Ladeluft und Abgas gleichmäßig verteilt werden kann. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das AGR-System ein Hochdruck-AGR-System, das ein Abgas aus einer Stelle stromaufwärts von den Turboladern 120 und 124 in dem Auslasskanal zu einer Stelle stromabwärts von den Turboladern in dem Einlasskanal leitet. In anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeugsystem zusätzlich oder alternativ ein Niederdruck-AGR-System enthalten, das ein Abgas von einer Stelle stromabwärts von den Turboladern in dem Auslasskanal zu einer Stelle stromaufwärts von den Turboladern in dem Einlasskanal leitet.
  • Wie in 1 dargestellt, enthält das Fahrzeugsystem ferner einen zweistufigen Turbolader mit dem ersten Turbolader 120 und dem zweiten Turbolader 124, die in Reihe angeordnet sind, wobei jeder von den Turboladern zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal angeordnet ist. Der zweistufige Turbolader steigert die Luftaufladung mit Umgebungsluft, die in den Ansaugkanal angesaugt wird, um eine größere Ladedichte während einer Verbrennung bereitzustellen, um die Ausgangsleistung und/oder den Motorbetriebswirkungsgrad zu erhöhen. Der erste Turbolader arbeitet bei einem relativ geringen Druck und enthält eine erste Turbine 121, die einen ersten Verdichter 122 antreibt. Die erste Turbine und der erste Verdichter sind über eine erste Welle 123 mechanisch miteinander verbunden. Der erste Turbolader kann als die „Niederdruckstufe“ des Turboladers bezeichnet werden. Der zweite Turbolader arbeitet bei einem relativ höheren Druck und enthält eine zweite Turbine 125, die einen zweiten Verdichter 126 antreibt. Der zweite Turbolader kann als die „Hochdruckstufe“ des Turboladers bezeichnet werden. Die zweite Turbine und der zweite Verdichter sind über eine zweite Welle 127 mechanisch miteinander verbunden.
  • Wie vorstehend erläutert, sind die Begriffe „Hochdruck“ und „Niederdruck“ relativ, was bedeutet, dass ein „Hoch“-Druck ein Druck ist, der höher ist als ein „Nieder“-Druck. Umgekehrt ist ein „Nieder“-Druck ein Druck, der geringer ist als ein „Hoch“-Druck.
  • Wie hierin verwendet, kann der „zweistufige Turbolader“ sich allgemein auf eine mehrstufige Turboladerkonfiguration beziehen, die zwei oder mehrere Turbolader enthält. Zum Beispiel kann ein zweistufiger Turbolader einen Hochdruck-Turbolader und einen Niederdruck-Turbolader, die in Reihe angeordnet sind, drei in Reihe angeordnete Turbolader, zwei Niederdruck-Turbolader, die einen Hochdruck-Turbolader speisen, einen einzigen Niederdruck-Turbolader, der zwei Hochdruck-Turbolader speist, etc. umfassen. In einer Ausführungsform werden drei Turbolader in Reihe zueinander verwendet. In einer weiteren Ausführungsform werden nur zwei Turbolader in Reihe zueinander verwendet.
  • In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform ist der zweite Turbolader mit einem Turbinenbypassventil 128 versehen, der einem Abgas ermöglicht, den zweiten Turbolader zu umströmen. Das Turbinenbypassventil kann z.B. geöffnet werden, um den Abgasstrom von der zweiten Turbine weg abzuzweigen. Auf diese Weise kann die Drehzahl des Verdichters und somit die durch die Turbolader erzielte Verstärkung für den Motor während stationärer Bedingungen reguliert werden. Zusätzlich kann der erste Turbolader auch mit einem Turbinenbypassventil versehen sein. In anderen Ausführungsformen kann lediglich der erste Turbolader mit einem Turbinenbypassventil versehen sein, oder nur der zweite Turbolader kann mit einem Turbinenbypassventil versehen sein. Außerdem kann der zweite Turbolader mit einem Verdichterbypassventil 129 versehen sein, das einem Gas ermöglicht, den zweiten Verdichter zu umströmen, um z.B. Verdichterpumpen zu vermeiden. In einigen Ausführungsformen kann der erste Turbolader auch mit einem Verdichterbypassventil versehen sein, während in anderen Ausführungsformen nur der erste Turbolader mit einem Verdichterbypassventil versehen sein kann. Ferner können in einigen Ausführungsformen eine oder beide der Turbinen des ersten und zweiten Turboladers Turbinen mit verstellbarer Geometrie sein.
  • Das Fahrzeugsystem enthält ferner ein Abgasnachbehandlungssystem 130, das in dem Auslasskanal angeschlossen ist, um limitierte Emissionen zu reduzieren. Wie in 1 dargestellt, ist das Abgasnachbehandlungssystem stromabwärts von der Turbine des ersten (Niederdruck-)Turboladers angeordnet. In anderen Ausführungsformen kann ein Abgasnachbehandlungssystem zusätzlich oder alternativ stromaufwärts von dem ersten Turbolader angeordnet sein. Das Abgasnachbehandlungssystem kann eine oder mehrere Komponenten enthalten. Zum Beispiel kann das Abgasnachbehandlungssystem eines oder mehrere von einem Rußpartikelfilter (DPF), einem Dieseloxidationskatalysator (DOC), einem selektiven katalytischen Reduktions(SCR)-Katalysator, einem Dreiwegekatalysator, einem NOx-Abscheider und/oder verschiedenen anderen Emissionssteuerungsvorrichtungen oder Kombinationen von diesen enthalten. In einigen Beispielen kann das Abgasnachbehandlungssystem weggelassen sein.
  • Das Fahrzeugsystem enthält ferner die Steuereinheit 180 (die auch als ein Controller bezeichnet wird), die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, verschiedene Komponenten im Zusammenhang mit dem Fahrzeugsystem zu steuern. In einer Ausführungsform enthält die Steuereinheit ein Computersteuerungssystem. Die Steuereinheit enthält ferner nicht transitorische computerlesbare Speichermedien (nicht veranschaulicht), die einen Code enthalten, der eine Überwachung und Steuerung des Motorbetriebs an Bord ermöglicht. Die Steuereinheit kann, während sie die Steuerung und das Management des Fahrzeugsystems beaufsichtigt, dazu eingerichtet sein, Signale von vielfältigen Motorsensoren zu empfangen, wie dies hier weiter ausgeführt ist, um Betriebsparameter und Betriebsbedingungen zu bestimmen und entsprechend verschiedene Motoraktuatoren zur Steuerung des Betriebs des Fahrzeugsystems einzustellen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit Signale von verschiedenen Motorsensoren aufnehmen, zu denen ein Sensor 181, der in dem Einlass der Hochdruckturbine angeordnet ist, ein Sensor 182, der in dem Einlass der Niederdruckturbine angeordnet ist, ein Sensor 183, der in dem Einlass des Niederdruckverdichters angeordnet ist, und ein Sensor 184, der in dem Einlass des Hochdruckverdichters angeordnet ist, gehören. Die Sensoren, die in den Einlässen der Turbolader angeordnet sind, können die Lufttemperatur und/oder den Luftdruck erfassen. Zusätzliche Sensoren können beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, die Motordrehzahl, Motorlast, den Ladedruck, Umgebungsdruck, die Abgastemperatur, den Abgasdruck, etc. umfassen. Ferner kann die Steuereinheit Signale von einem Einlasssensor 185 empfangen, der einen oder mehrere Sensoren zur Messung des Ansaugverteilerdrucks, des Ansaugverteilerdrucks oder anderer Parameter enthalten kann, von einem Abgassensor 186, der einen oder mehrere Sensoren zur Messung des Abgassauerstoffs, Abgas-NOx, Abgasfeinstaubs oder anderer Parameter enthalten kann, und von einem Umgebungssensor 187, der einen oder mehrere Sensoren zur Messung einer Umgebungstemperatur, eines Umgebungsdrucks, einer Umgebungsfeuchtigkeit (spezifischen und/oder relativen) oder anderer Parameter enthalten kann. In dem hierin verwendeten Sinne kann eine Umgebung sich auf Bedingungen der Luft außerhalb des Motorsystems beziehen, was eine Luft außerhalb des Fahrzeugs, eine Luft innerhalb des Fahrzeugs und/oder eine Luft, die in den Motor eingespeist wird, umfassen kann. Dementsprechend kann die Steuereinheit das Fahrzeugsystem steuern, indem sie Befehle zu verschiedenen Komponenten, wie beispielsweise zu Traktionsmotoren, zum Wechselstromgenerator, zu Zylinderventilen, zu einer Drossel, zu Wärmetauschern, Ladedruckregelventilen oder anderen Ventilen oder Durchflusssteuerelementen, etc., sendet.
  • Das Fahrzeugsystem kann eingerichtet sein, um Motorausgangsemissionen über eine weite Reihe von Umgebungsbedingungen hinweg unter geregelten Grenzwerten zu halten und dabei eine optimale Kraftstoffeffizienz zu erhalten. Die Umgebungsbedingungen, nämlich die Umgebungstemperatur und der Umgebungsdruck, können zahlreiche Betriebsparameter beeinflussen, die sich schließlich auf die Emissionen auswirken. Als ein erstes Beispiel kann der Turboladerluftstrom durch den Umgebungsdruck und die Umgebungstemperatur beeinflusst werden, was die Durchflussrate, Dichte oder andere Parameter des Luftstroms beeinflussen kann. Der Turboladerluftstrom wirkt sich auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis aus, was sich wiederum auf die FS-Erzeugung auswirkt. Zum Beispiel nimmt die FS-Erzeugung ab, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis steigt. Ein Turboladerluftstrom beeinflusst ferner die Ansaugverteilersauerstoffkonzentration in einem Motor mit AGR, was sich wiederum sowohl auf die FS- als auch auf die NOx-Erzeugung auswirkt. Zum Beispiel steigt bei steigender Sauerstoffkonzentration die NOx-Erzeugung, während die FS-Erzeugung sinkt. In einem zweiten Beispiel kann eine Wärmeabfuhr eines Zwischenkühlers durch die Umgebungstemperatur und den Umgebungsdruck beeinflusst sein, was sich wiederum auf die Temperaturdifferenz zwischen dem Zwischenkühler und der Ansaugluft auswirken kann. Die Wärmeabfuhr wirkt sich auf die Ansaugverteilerlufttemperatur aus, was wiederum sowohl die NOx als auch die FS-Emissionen beeinflusst. Zum Beispiel nimmt bei steigender Verteilerlufttemperatur NOx zu, während FS abnimmt.
  • Wie anhand der obigen Beispiele erkannt werden kann, kann ein Ausgleich zwischen NOx und FS-Emissionen über vielfältige Umgebungsbedingungen hinweg schwierig sein, da eine Veränderung der Umgebungsbedingungen bewirken kann, dass eine Emission steigt, während sie bewirkt, dass die andere Emission sinkt. Ferner kann in dem Fall, dass an den Motorbetriebsparametern (wie beispielsweise dem AGR-Strom) Einstellungen vorgenommen werden, um gewünschte Emissionen aufrechtzuerhalten, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit in einigen Beispielen beeinträchtigt sein.
  • Somit kann gemäß hierin offenbarten Ausführungsformen eine Reihe von Einstellungen auf der Basis von Umgebungsbedingungen beginnend von einer ersten, „groben“ Einstellung bis zu einer letzten, „feinen“ Einstellung vorgenommen werden, um Emissionen innerhalb eines Bereiches zu halten und dabei eine gewünschte Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu erzielen. Die erste Einstellung kann eine Auswahl eines oder mehrerer Referenzwertekennfelder aus mehreren möglichen Kennfeldern auf der Basis von Umgebungsbedingungen enthalten, um den Einfluss der Umgebungsbedingungen auf den Luftstrom und Wärmeabfuhr zu berücksichtigen. Die aus den Kennfeldern ausgegebenen Werte können wiederum vielfältigen jeweiligen Berechnungen und/oder Steuereinrichtungen zugeführt werden, die schließlich verwendet werden, um den Motorbetrieb anzupassen. Eine zweite Einstellung kann eine Einstellung einer Ansaugverteilersauerstoffkonzentrationszielvorgabe und Einspritzzeitsteuerung auf der Basis der Ansaugverteilertemperatur enthalten, um den Einfluss der Umgebungsbedingungen auf die Wärmeabfuhr des Zwischenkühlers zu berücksichtigen. In dem hierin verwendeten Sinne kann eine „Ansaugverteilersauerstoffkonzentration“ einen Konzentrationswert (z.B. basierend auf dem Gewicht oder Volumen der Ansaugluft) umfassen oder kann einen Prozentwert des Ansaugluftvolumens oder -gewichts umfassen. An sich kann die Ansaugverteilersauerstoffkonzentration auch als ein Ansaugsauerstoffanteil bezeichnet werden.
  • Eine dritte Einstellung kann eine Steuerung einer Abgasventilposition, wie etwa derjenigen eines oder mehrerer AGR-Ventile, auf der Basis der Ansaugfrischluft oder des aus der Ansaugverteilersauerstoffzielkonzentration bestimmten AGR-Anteils enthalten. Für die obigen drei Einstellungen kann eine Steuerung der Einspritzzeitsteuerung und der Abgasventilposition auf Sensordaten, einschließlich der Abgassauerstoffkonzentration, der gemessenen AGR-Ventilposition oder anderen Daten, basieren.
  • Die oben beschriebenen Einstellungen können Emissionen während einer weiten Vielfalt von Umgebungsbedingungen in vernünftiger Weise steuern. Wie oben erwähnt, kann die AGR-Ventilposition gesteuert werden, um den Ansaugfrischluftzielanteil zu erreichen. Jedoch werden wenigstens in einigen Ausführungsformen sowohl die AGR-Ventilposition als auch die Ansaugsauerstoffkonzentration auf der Basis von Modellen bestimmt, die einen Fehler in die Einstellungen einbringen können. Ferner kann die Beziehung zwischen NOx-Emissionen und der Ansaugverteilersauerstoffkonzentration veränderlich sein. Eine Reduktion der Fehlerquellen und eine Abweichung können zur Erfüllung der gewünschten Emissionsziele wichtig sein.
  • Somit kann zur Reduktion der vorstehend beschriebenen Fehlerquellen und Abweichung eine vierte Einstellung durchgeführt werden. Die vierte Einstellung kann eine Einstellung der Ansaugsauerstoffkonzentrationszielvorgabe auf der Basis einer Rückmeldung von einem NOx-Sensor enthalten. Indem erfasstes NOx direkt eingegeben wird, kann die Abweichung zwischen der Ansaugsauerstoffkonzentration und NOx reduziert werden. Da jedoch NOx-Gehalt in dem Abgas durch andere Parameter beeinflusst werden kann, kann ein bremsspezifisches NOx (BSNOx) verwendet werden, wobei das erfasste NOx hinsichtlich der Abgassauerstoffkonzentration und anderer Parameter korrigiert wird. In dem hier verwendeten Sinne bezieht sich BSNOx auf eine Abgas-NOx-Konzentration, die auf die Motorleistungsausgabe (z.B. die durch Pferdestärke gekennzeichnete Motorleistung) normiert ist. Auf diese Weise nimmt der Offenbarungsgegenstand eine Steuerung an dem vor, was tatsächlich durch die Vorschrift begrenzt ist (z.B. das korrigierte bremsspezifische NOx). In einigen Ausführungsformen kann das erfasste NOx zusätzlich oder alternativ basierend auf der Feuchtigkeit korrigiert werden.
  • Indem nun auf 2 verwiesen wird, ist ein Verfahren 200 zur Emissionssteuerung auf hoher Ebene veranschaulicht. Das Verfahren 200 kann durch eine Steuereinrichtung, wie beispielsweise die Steuereinheit 180, entsprechend darin gespeicherten Instruktionen durchgeführt werden. Bei 202 enthält das Verfahren 200 ein Durchführen einer ersten Einstellung der Einspritzzeitsteuerung und der Zielvorgaben bezüglich der Ansaugsauerstoffkonzentration ([O2]) basierend auf Motorbetriebskennfeldern. Die erste Einstellung ist in größeren Einzelheiten nachstehend in Bezug auf 3 erläutert. Kurz gesagt, enthält die Einstellung eine Eingabe von Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise der Temperatur und des Drucks, in eine Nachschlageeinrichtung eines Kennfeldselektors, der mehrere Motorbetriebskennfelder basierend auf den Umgebungsbedingungen auswählt. Die Kennfelder können Referenz- oder Zielwerte für die Ansaugsauerstoffkonzentration, die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung, Drehzahl, Last, etc. enthalten. Der Motorbetrieb, einschließlich der Kraftstoffeinspritzmenge, der Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung, der Abgasventilposition, etc., kann anschließend gesteuert werden, um die Zielwerte einzuhalten.
  • Bei 204 enthält das Verfahren 200 ein Durchführen einer zweiten Einstellung der Einspritzzeitsteuerung und der Ansaug-[O2]-Zielvorgaben basierend auf einer Ansaugverteilertemperatur (VLT). Die zweite Einstellung umfasst jeweilige VLT-Kompensationsfaktoren, die aus jeweiligen Kennfeldern ausgegeben werden, die entsprechend den Umgebungsbedingungen ausgewählt werden, und die verwendet werden, um die angestrebte Einspritzzeitsteuerung und die Ansaug-[O2]-Zielgrößen weiter anzupassen. Die zweite Einstellung ist in größeren Einzelheiten nachstehend in Bezug auf die 4–5 erläutert. Bei 206 enthält das Verfahren 200 ein Durchführen einer dritten Einstellung der Ansaug-[O2]-Zielvorgabe basierend auf einer NOx-Sensor-Rückmeldung, wie in größeren Einzelheiten nachstehend in Bezug auf 5 erläutert ist. Kurz gesagt, kann eine Rückmeldung von einem NOx-Sensor verwendet werden, um die Ansaug-[O2]-Zielgröße fein abzustimmen, um die Abweichung und den Fehler zu reduzieren. Bei 208 wird eine vierte Einstellung einer AGR-Ventilposition durchgeführt, wie in größeren Einzelheiten nachstehend in Bezug auf 5 erläutert ist. Diese vierte Einstellung umfasst eine Umsetzung des angestrebten Ansaug-[O2] zu einem Referenzansaugfrischluftanteil oder einem AGR-Anteil, wobei die Abgasventilposition, die vorgenommen wird, um den angestrebten AGR- oder Frischluftanteil zu erreichen, wenigstens zum Teil auf einer Rückmeldung über den Frischluftanteil oder den AGR-Anteil basiert. Das Verfahren 200 endet anschließend.
  • Somit umfasst das Verfahren 200 nach 2 eine Reihe von Einstellungen, die im Einzelnen nachstehend erläutert sind und die durchgeführt werden können, um schließlich die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung und die AGR-Ventilposition derart zu steuern, dass Zielvorgaben hinsichtlich der Kraftstoffeinspritzung und Ansaugsauerstoffkonzentration erfüllt werden. Dabei können Emissionen, insbesondere von FS und NOx, innerhalb geregelter Grenzen gehalten werden. In einigen Ausführungsformen können alle vier Einstellungen vorgenommen werden, während in anderen Ausführungsformen gegebenenfalls nur ein Teil der Einstellungen vorgenommen werden kann. Zum Beispiel kann die dritte Einstellung basierend auf dem Motorbetriebszustand durchgeführt werden. Dies kann unter einigen Bedingungen, wie beispielsweise während eines Kaltstarts, eines Übergangsbetriebs oder anderer Bedingungen, wenn eine Rückmeldung von dem NOx-Sensor unzuverlässig sein kann, einen Verzicht auf die dritte Einstellung umfassen.
  • Auf diese Weise kann eine Reihe von Einstellungen, von einer groben bis zu einer feinen, angewandt werden, um die Einspritzzeitsteuerung und Ansaugsauerstoffkonzentration zu steuern. Die erste, gröbste Einstellung kann das größte Ausmaß der Auswirkung auf die AGR-Ventilposition und somit auf den AGR-Strom haben, während die vierte, feinste Einstellung das geringste Ausmaß der Auswirkung auf die AGR-Ventilposition und somit den AGR-Strom haben kann. In einigen Ausführungsformen kann die grobe bis feine Einstellung schnelle Reaktionsgeschwindigkeiten auf Veränderungen der Betriebsbedingungen ermöglichen, die ansonsten zu grob (obwohl schnell) oder zu langsam (aber hochgenau) sein würden. Um den Ausgleich zwischen schnellen Reaktionsgeschwindigkeiten und der Genauigkeit zu erreichen, kann in einigen Ausführungsformen eine kleinere Verstärkung und ein größeres Filter auf die dritte Einstellung als auf die zweite Einstellung des Ansaugsauerstoffkonzentrationszielwertes angewandt werden.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 300 zur Durchführung der ersten Einstellung des Verfahrens 200 veranschaulicht. Bei 302 enthält das Verfahren 300 ein Bestimmen von Motorbetriebsparametern. Das Bestimmen von Motorbetriebsparametern kann den Umgebungsdruck, die Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit (die z.B. anhand des Umgebungssensors 187 nach 1 bestimmt werden), die Abgas-Sauerstoff- und/oder -NOx-Konzentration (die z.B. anhand des Abgassensors 186 bestimmt werden), den Ansaugverteilerdruck und/oder die Ansaugverteilertemperatur (die z.B. anhand des Ansaugsensors 185 bestimmt werden), die Motordrehzahl, Motorlast, die Stufe oder eine andere Drosseleinstellung und/oder andere Parameter enthalten, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
  • Bei 304 enthält das Verfahren 300 ein Auswählen einer oder mehrerer Kennfelder auf der Basis des Umgebungsdrucks und der Umgebungstemperatur. Die Kennfelder können eine Motordrehzahl- und einen -lastreferenzwert als Funktion der Stufe, der Kraftstoffeinspritzzeitsteuerungs-Zielwerte und der Ansaug[O2]-Zielwerte als Funktion der Drehzahl und Last und/oder andere Kennfelder enthalten. Die Kennfeldausgabe liefert Referenzwerte, die zu einer optimalen Kraftstoffwirtschaftlichkeit führen, während die Emissionsziele innerhalb des Umgebungsbereiches dieses Kennfelds erfüllt werden. Beispielhafte Kennfeldauswahlvorgänge könnten für jedes Referenzkennfeld ein Basiskennfeld, ein Kennfeld für kalte Umgebung, ein Kennfeld für heiße Umgebung und ein Kennfeld für eine große Höhe enthalten.
  • Die ausgewählten Kennfelder können ein Basis-[O2]-Zielkennfeld 306, ein VLT-[O2]-Kompensationskennfeld 308, ein Basis-Einspritzzeitsteuerungs-Zielkennfeld 310, ein VLT-Einspritzzeitsteuerungs-Kompensationskennfeld 312, ein Drehzahlreferenzkennfeld 314, ein Lastreferenzkennfeld 316 und ein BSNOx-Referenzkennfeld 318 enthalten. Jedoch können zusätzliche und/oder alternative Kennfelder möglich sein.
  • Bei 320 können ein Lastreferenzwert und ein Drehzahlreferenzwert basierend auf der momentanen Stufeneinstellung und jeweiligen ausgewählten Kennfeldern (z.B. dem Drehzahlreferenzkennfeld 314 und dem Lastreferenzkennfeld 316) bestimmt werden. Auf diese Weise kann der Motor gesteuert werden, um die Zieldrehzahl und -last basierend auf Umgebungsbedingungen und ferner basierend auf der momentanen Drosseleinstellung zu erreichen.
  • Bei 322 können ein Basis-[O2]-Zielwert, ein VLT-[O2]-Kompensationsreferenzwert, ein Basis-Einspritzzeitsteuerungszielwert, ein VLT-Einspritzzeitsteuerungs-Kompensationsreferenzwert und ein BSNOx-Referenzwert basierend auf der momentanen Motordrehzahl und -last und dem jeweiligen ausgewählten Kennfeld (z.B. dem Basis-[O2]-Zielkennfeld 306, dem VLT-[O2]-Kompensationskennfeld 308, dem Basis-Einspritzzeitsteuerungs-Zielkennfeld 310, dem VLT-Einspritzzeitsteuerungs-Kompensationskennfeld 312 und dem BSNOx-Referenzkennfeld 318) bestimmt werden.
  • Bei 324 wird jeder Referenz- oder Zielwert, der aus den ausgewählten Kennfeldern ausgegeben wird, in jeweilige Recheneinrichtungen und/oder Steuereinrichtungen eingegeben, um den Motorbetrieb zu steuern, um Emissionsziele zu erfüllen, wie dies nachstehend in Bezug auf die 4–5 erläutert ist.
  • 4 zeigt ein Verfahren 400 zur Steuerung der Einspritzzeitsteuerung. Das Verfahren 400 enthält die zweite Einstellung des Verfahrens 200. Ferner verwendet das Verfahren 400 Kennfelder, die entsprechend dem Verfahren 300 ausgewählt werden. Bei 402 enthält das Verfahren 400 ein Bestimmen eines Kraftstoffmengenbefehls basierend auf der Motordrehzahl und der Motordrehzahlreferenzausgabe aus dem vorstehend beschriebenen Motordrehzahlreferenzkennfeld 314. Bei 404 wird ein Kraftstoffeinspritzzeitsteuerungsbefehl bestimmt. Der Kraftstoffeinspritzzeitsteuerungsbefehl wird entsprechend einer Basis-Zeitsteuerungs-Zielausgabe aus dem Einspritzzeitsteuerungs-Zielkennfeld 310 bestimmt, wie bei 406 angezeigt. Der Zeitsteuerungszielwert wird basierend auf der VLT und basierend auf der Ausgabe aus dem VLT-Zeitsteuerungs-Kompensationskennfeld 312 eingestellt, wie bei 408 angezeigt. Bei 410 wird der Kraftstoffinjektorstrom gesteuert, um den (die) Kraftstoffinjektorventil(e) basierend auf den vorstehend bestimmten Kraftstoffeinspritzzeitsteuerungs- und Kraftstoffmengenbefehlen einzustellen. Das Verfahren 400 endet anschließend.
  • Somit können, wie vorstehend erläutert, Kraftstoffeinspritzparameter basierend auf Umgebungsbedingungen eingestellt werden. Dies kann eine erste Einstellung, die vorstehend in Bezug auf 3 beschrieben ist, umfassen, bei der ein Basis-Kraftstoffeinspritzzeitsteuerungskennfeld sowie ein VLT-Kompensationskennfeld basierend auf Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise der Temperatur und dem Druck, ausgewählt werden. Das ausgewählte Basis-Einspritzzeitsteuerungskennfeld gibt eine Kraftstoffeinspritzzeitsteuerungs-Zielvorgabe als Funktion einer Motordrehzahl und -last aus. Die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerungs-Zielvorgabe wird anschließend einer zweiten Einstellung auf der Basis der VLT unterworfen, wobei die Zielvorgabe basierend auf einem Kompensationsfaktor angepasst wird, der durch das VLT-Kompensationskennfeld als Funktion der VLT ausgegeben wird. Der (die) Kraftstoffinjektor(en) wird (werden) gesteuert, um die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerungs-Zielvorgabe zu erfüllen, und wird (werden) gesteuert, um den Kraftstoffmengenbefehl zu erfüllen.
  • 5 zeigt ein Verfahren 500 zur Steuerung einer Position eines oder mehrerer Abgasventile, um ein Ansaug-[O2]-Ziel zu erfüllen. Das Verfahren 500 enthält die zweite, dritte und vierte Einstellung des Verfahrens 200. Ferner nutzt das Verfahren 500 Kennfelder, die entsprechend dem Verfahren 300 ausgewählt werden. Bei 502 enthält das Verfahren 500 ein Bestimmen von BSNOx auf der Basis einer NOx-Sensor-Rückmeldung, der Feuchtigkeit und anderer Parameter. In einer Ausführungsform können die anderen Parameter die Abgassauerstoffsensorausgabe, Motorleistung und den Kraftstofffluss enthalten. Die Motorleistung und der Kraftstofffluss können modelliert oder erfasst werden. In einer weiteren Ausführungsform können die weiteren Parameter einen gemessenen Frischluftstrom oder einen gemessenen AGR-Strom und ein Zylinderstrommodell anstelle des Kraftstoffflusses und des Abgas-[O2] enthalten. Die Auswahl, welche Parameter verwendet werden, um das BSNOx zu bestimmen, kann von der Sensorkonfiguration des Motors abhängen.
  • Bei 504 wird ein Ansaug-[O2]-Ziel bestimmt. Ein Bestimmen der Ansaug-[O2]-Zielvorgabe umfasst das Bestimmen einer Ansaug-[O2]-Zielvorgabe entsprechend einer Basis-Ansaug-[O2]-Zielausgabe aus dem Ansaug-[O2]-Zielkennfeld 306, wie bei 506 angezeigt, was, wie vorstehend erläutert ist, auf einer Motordrehzahl und/oder -last basieren kann. In einer Ausführungsform kann die Motorlast basierend auf einer Drosselposition (z.B. der Stufendrosselposition) bestimmt werden. Die Basis-Ansaug-[O2]-Zielvorgabe wird basierend auf einer VLT und einer VLT-Kompensationsfaktorausgabe aus dem Kennfeld 306 eingestellt, wie bei 508 angezeigt. Die Ansaug-[O2]-Zielvorgabe wird ferner bei 510 basierend auf dem BSNOx und der BSNOx-Referenzausgabe aus dem Kennfeld 318 eingestellt.
  • Bei 512 wird der Ansaug-[O2]-Zielwert entweder in einen Ansaugfrischluftanteil(FLA)-Referenzwert oder in einen AGR-Anteil(AA)-Referenzwert umgewandelt. Der Frischluftanteil stellt den Anteil des gesamten Ansauggasstroms zu dem Ansaugverteiler dar, der Frischluft beinhalten, während der AGR-Anteil den Anteil des gesamten Ansauggasstroms zu dem Ansaugverteiler darstellt, der den AGR beinhaltet. Der Ansaugfrischluftstrom kann sich auf einen Ansaugluftstrom beziehen, der AGR ausschließt, einschließlich Umgebungsluft von außerhalb des Motors, die gefiltert sein kann, aber nicht muss. In einigen Ausführungsformen kann die Ansaugfrischluft eine Luft enthalten, die von der Umgebungsluft verschieden ist, wie z.B. Spülluft oder andere Gasquellen, während sie immer noch AGR ausschließt. Der gesamte Ansauggasstrom oder Gesamtansauggasstrom bezieht sich auf die gesamte Luft, die den Zylindern eingespritzt wird, und enthält die Frischluft und AGR. Der FLA-Referenzwert oder der AA-Referenzwert werden dann verwendet, um, wie nachstehend beschrieben, die Abgasventilposition zu steuern. Durch die Verwendung einer anteilsbasierten Abgasventilpositionssteuerung anstatt z.B. einer strömungsbasierten Steuerung kann die Ein- und Ausgabe der Steuereinrichtung linearisiert sein, ein Gain-Scheduling kann reduziert werden, und die Verstärkungswirkung kann minimiert werden, wodurch die Komplexität der Steuereinrichtung reduziert und die Effizienz der Steuereinrichtung erhöht wird.
  • Der Ansaug-[O2]-Zielwert kann basierend auf einem Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnis(SKV)-Sollwert, einem Zylinderfluss (sowohl Geber- als auch Nicht-Geberzylinderfluss) und/oder anderen Parametern, wie bei 514 angezeigt, in den FLA-Referenzwert oder den AA-Referenzwert umgesetzt werden.
  • Bei 516 enthält das Verfahren 500 eine Umsetzung des FLA-Referenzwerts oder des AA-Referenzwerts in einen FLA-Befehl bzw. einen AA-Befehl. Wie bei 518 angezeigt, kann der Anteilsreferenzwert basierend auf einem FLA-Rückführwert oder einem AA-Rückführwert in den jeweiligen Befehl umgesetzt werden. Zusätzliche Details hinsichtlich dessen, wie der FLA-Rückführwert oder der AA-Rückführwert bestimmt werden, sind nachstehend bei 526 des Verfahrens 500 dargestellt. Kurz gesagt, basieren die Anteilrückführwerte auf einer gemessenen Abgasventilposition, die entweder auf einen Frischluftanteil oder einen AGR-Anteil zurück abgebildet und dann unter Verwendung eines Prädiktor/Korrektor-Modells für den Ansaugverteilerfluss korrigiert werden kann. In einer Ausführungsform kann der FLA-Befehl basierend auf einem Fehler zwischen dem FLA-Referenzwert und dem FLA-Rückführwert bestimmt werden, und der AA-Befehl kann basierend auf einem Fehler zwischen dem AA-Referenzwert und dem AA-Rückführwert bestimmt werden.
  • Bei 520 wird der FLA-Befehl oder der AA-Befehl in einen oder mehrere Abgasventilbefehle umgesetzt. In einer Ausführungsform kann das eine oder können die mehreren Abgasventile ein oder mehrere AGR-Ventile, wie z.B. das erste Ventil 164 (als AGR-Bypassventil bezeichnet) und ein zweites Ventil 170 (als AGR-Dosierventil bezeichnet), enthalten. In anderen Ausführungsformen kann das eine oder können die mehreren Abgasventile zusätzliche oder alternative Ventile, wie z.B. das vorstehend beschriebene Turbinenbypassventil, enthalten.
  • Der FLA-Befehl oder der AA-Befehl kann in einen Abgasventilbefehl entsprechend einer Potenzgesetzabhängigkeit, wie bei 522 angezeigt, umgesetzt werden. Dies kann das Eingeben des FLA-Befehls oder des AA-Befehls in eine jeweilige Nachschlagetabelle enthalten, die einen gegebenen Abgasventilbefehl als Funktion des FLA- oder AA-Befehls ausgibt. Jede jeweilige Nachschlagetabelle kann entsprechend mit Daten gefüllt werden, die während des Motorbetriebs gesammelt werden. Eine Prädiktortabelle kann beispielsweise den Frischluftanteil als eine Funktion der Abgasventilposition und des Verteilerdrucks ausgeben. Die Verwendung der Umkehrung der Prädiktortabelle ermöglicht eine Vorhersage der Ventilposition als Funktion des gewünschten Luftströmungsanteils.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann das Abgassystem zwei AGR-Ventile, ein Dosierventil und ein Bypassventil, enthalten, die zusammen gesteuert werden können. Die Nachschlagetabelle (z.B. die vorstehend beschriebene inverse Prädiktortabelle) kann einen einzigen Wert basierend auf dem Frischluftanteil (und in einigen Ausführungsformen dem Verteilerdruck und/oder dem gesamten Zylinderstrom) ausgeben, auf den als Pseudobereich Bezug genommen wird, der den Prozentsatz des AGR-Kanals, der offen sein soll (z.B. unbegrenzt), darstellen kann, um die AGR zu liefern, um den gewünschten Frischluftanteil zu erreichen. Da jedoch der Fluss durch den AGR-Kanal durch zwei Ventile gesteuert wird, kann dieser Pseudo-Bereich in die jeweiligen Wirkungsbereiche für jedes AGR-Ventil entsprechend einer Potenzgesetzfunktion umgesetzt werden. Die Potenzgesetzfunktion kann einen Wirkbereichswert für ein AGR-Ventil (z.B. das Dosierventil) basierend auf dem Pseudo-Bereich ausgeben und dann basierend auf dem Wirkbereich des Dosierventils einen Wirkbereich des Bypassventils ausgeben. Der Wirkbereich für jedes Ventil kann dann in einen Ventilprozentsatz, dann in einen Öffnungsgrad und dann in eine Stromstärke umgesetzt werden, um diesen Öffnungsgrad zu erzeugen.
  • Bei 524 enthält das Verfahren 500 ein Einstellen des (der) Abgasventil(s/e), wie z.B. des AGR-Dosierventils und des AGR-Bypassventils, gemäß dem (den) in 520 vorbestimmten Abgasventilbefehl(en).
  • Wie vorstehend erläutert, kann der FLA- oder der AA-Referenzwert basierend auf einer FLA- oder AA-Rückmeldung in einen jeweiligen Befehl umgesetzt werden. Somit enthält das Verfahren 500 bei 526 ein Bestimmen einer FLA- oder AA-Rückmeldung. Dies enthält bei 528 ein Abbilden der Abgasventilposition zurück auf FLA oder AA. Wie vorstehend erläutert, kann die Prädiktortabelle verwendet werden, um basierend auf einer gemessenen Abgasventilposition einen FLA-Wert oder AA-Wert auszugeben. Der FLA- oder AA-Wert aus der Prädiktortabelle wird zusammen mit einer Gesamtstrommodelllausgabe und einer Korrektorausgabe (die detaillierter nachstehend erläutert sind) verwendet, um einen korrigierten FLA oder AA zu bestimmen, wie bei 530 angezeigt. Der korrigierte FLA oder AA wird mit der FLA- oder AA-Ausgabe aus der Prädiktortabelle aufsummiert, um den FLA- oder den AA-Rückführwert zu erzielen, wie in 532 angezeigt ist.
  • In einer Ausführungsform kann die Gesamtstrommodellausgabe, die zur Bestimmung des korrigierten FLA oder AA verwendet wird, ein volumetrisches Effizienzmodell enthalten, bei dem die volumetrische Effizienz des Motors (basierend auf Ansaugverteilerbedingungen) gekoppelt mit einer Motordrehzahl den Gesamtluftstrom in die Zylinder hinein beschreibt. Kurz gesagt, ist die volumetrische Effizienz (der volumetrische Wirkungsgrad) eines Motors das Verhältnis des tatsächlichen Luftstroms in die Zylinder hinein zu dem theoretisch möglichen Maximalluftstrom (basierend auf der bekannten Hardwarekonfiguration des Motors, z.B. dem Hubraum des Motors). Die volumetrische Effizienz kann basierend auf einer Motordrehzahl, einem Auslassdruck, einem Verteilerluftdruck und einer Verteilerlufttemperatur bestimmt werden und kann eine genaue Schätzung des Ansaugluftstroms sowohl während transienter als auch während stationärer Bedingungen liefern. In einer Ausführungsform kann die Korrektorausgabe die Ausgabe aus einem Luft-Kraftstoff-Verhältnismodell umfassen, die zur Schätzung eines auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (LKV) und einem Kraftstoffstrom basierenden Ansaugfrischluftstroms verwendet wird. Das LKV kann basierend auf einer Rückmeldung von einem Auslasssauerstoffsensor (und in einigen Ausführungsformen ferner basierend auf einer erfassten oder geschätzten Feuchtigkeit) bestimmt werden, und der Kraftstoffstrom kann aus Kraftstoffeinspritzkennfeldern und unter einer Annahme oder Modellierung der Kraftstoffdichte bestimmt werden.
  • Um den korrigierten FLA oder AA zu bestimmen, kann ein Fehler zwischen der FLA- oder AA-Ausgabe aus der Prädiktortabelle und der FLA- oder AA-Ausgabe aus dem Korrektor bestimmt werden. Ferner kann in einigen Ausführungsformen die Gesamtstrommodellausgabe als eine Eingabe in die Prädiktortabelle zusätzlich zu der VLT und der (den) Abgasventilposition(en) verwendet werden.
  • 6A, 6B und 7 zeigen eine Reihe von Steuerdiagrammen, die in graphischer Weise die Verfahren gemäß den 2–5 veranschaulichen. 6A und 6B veranschaulichen ein erstes Steuerdiagramm 600, das eine Steuerung der Abgasventilposition betrifft, und 7 veranschaulicht ein zweites Steuerdiagramm 700, das eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzparameter betrifft. Während die Steuerungssequenz in gesonderte Diagramme aufgeteilt ist, versteht es sich, dass beide Steuerungen gleichzeitig durchgeführt werden könnten und dass einige der gleichen Steuerblöcke, Eingaben und Ausgaben in beiden Steuerdiagrammen vorhanden sind. In einer Ausführungsform werden gesonderte Steuerdiagramme lediglich der Klarheit der Darstellung wegen dargestellt.
  • Das erste Steuerdiagramm 600 der 6A und 6B enthält einen Kennfeldnachschlageselektor 602, der ein oder mehrere Kennfelder aus mehreren möglichen Kennfeldern basierend auf einer Umgebungstemperatur und einem Umgebungsdruck auswählt. In dem Diagramm 600 wählt der Kennfeldnachschlageselektor ein geeignetes Basis-Ansaug-[O2]-Zielkennfeld 604, ein geeignetes VLT-Kompensationskennfeld 608 und ein geeignetes BSNOx-Referenzkennfeld 610 auf der Basis der Umgebungstemperatur und des Umgebungsdruckes aus. Das Basis-Ansaug-[O2]-Zielkennfeld gibt einen Basis-[O2]-Zielwert als Funktion der Drehzahl und Last aus (wobei Drehzahl und Last als die Motordrehzahl und Motorlast verstanden werden, die modelliert und/oder erfasst werden). In ähnlicher Weise gibt das VLT-Kompensationskennfeld einen Kompensationsfaktor auf der Basis der Drehzahl und der Last aus. Sowohl das Basis-[O2]-Ziel als auch der VLT-Kompensationsfaktor werden gemeinsam mit der gemessenen VLT in einen [O2]-Referenzberechnungsblock 612 eingegeben.
  • Das BSNOx-Referenzkennfeld gibt ein Referenz-BSNOx als Funktion der Drehzahl und Last aus. Das Referenz-BSNOx wird in einen BSNOx-[O2]-Einstellungsberechnungsblock 614 gemeinsam mit dem ermittelten BSNOx eingespeist. Der BSNOx-O2-Einstellungsberechnungsblock gibt eine BSNOx-Einstellung an den [O2]-Referenzberechnungsblock aus, was in größeren Einzelheiten nachstehend beschrieben ist.
  • Erneut bezugnehmend auf das tatsächliche BSNOx wird dieses in dem BSNOx-Berechnungsblock 622 bestimmt. Wie veranschaulicht, berechnet der BSNOx-Berechnungsblock das BSNOx auf der Basis der Drehzahl, der Last, des NOx (z.B. NOx-ppm, wie anhand eines NOx-Sensors erfasst), der Feuchtigkeit (z.B. der anhand eines Umgebungsfeuchtigkeitssensors bestimmten spezifischen Feuchtigkeit), des Abgas-[O2] und eines Kraftstoffmengenbefehls. Die Bestimmung des Kraftstoffmengenbefehls ist nachstehend in Bezug auf 7 erläutert. In einigen Ausführungsformen kann das BSNOx berechnet werden, ohne die Feuchtigkeit als eine Eingabe zu verwenden.
  • Der [O2]-Referenzberechnungsblock führt eine Reihe von Anpassungen an der Basis-[O2]-Zielausgabe durch das Basis-Ansaug-[O2]-Zielkennfeld durch. Eine Anpassung umfasst eine Anpassung auf der Basis der VLT entsprechend der gemessenen VLT und dem ausgegebenen VLT-Kompensationsfaktor. Eine weitere Anpassung enthält eine Anpassung auf der Basis von BSNOx entsprechend der BSNOx-Einstellfaktorausgabe durch den BSNOx-[O2]-Einstellungsberechnungsblock. Der O2-Referenzberechnungsblock gibt eine Ansaug-[O2]-Referenz (die auch als ein Ziel bezeichnet wird) aus. Dieser Referenzwert wird dann basierend auf der BSNOx-[O2]-Einstellungsausgabe von dem BSNOx-[O2]-Einstellungsberechnungsblock 614 eingestellt. Wie gezeigt, wird die Ausgabe aus dem Bock 612 beispielsweise zu der Ausgabe aus dem Block 614 addiert, um einen O2-Referenzwert zu erzielen.
  • Das Steuerdiagramm 600 ist in 6B fortgesetzt, wo der O2-Referenzwert in einen O2-Referenz-Umsetzungsblock 630 eingegeben wird. Wie vorstehend beschrieben, setzt der O2-Referenz-Umsetzungsblock den Ansaug-[O2]-Referenzwert basierend auf einem Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnis(SKV)-Sollwert, einem Zylinderstrom (sowohl Geber- als auch Nicht-Geber-Zylinderstrom) und/oder anderen Parametern entweder in einen Frischluftanteil(FLA)-Referenzwert oder einen AGR-Anteilsreferenzwert um. Das Steuerdiagramm der 6A und 6B veranschaulicht ein Beispiel, in dem lediglich der FLA-Referenzwert verwendet wird; es ist jedoch verständlich, dass der AGR-Anteilsreferenzwert verwendet werden könnte oder beide verwendet werden könnten, um die AGR-Ventilposition zu steuern.
  • Der FLA-Referenzwert wird in einen FLA-Reglerblock 632 eingegeben, der basierend auf einem FLA-Rückführwert, der die Summe aus der Ausgabe des FLA-Tabellenblocks 638 und des Luftbehandlungsmodellblocks 640 darstellt, die detaillierter nachstehend erläutert sind, einen FLA-Befehl ausgibt. In einer Ausführungsform kann der FLA-Regler einen Fehler zwischen dem FLA-Referenzwert und dem FLA-Rückführwert bestimmen und den Fehler basierend auf einer gewünschten Verstärkung und/oder einem Filter einstellen, um einen FLA-Befehl zu erzeugen. Der FLA-Befehl wird in einen AGR-Ventil-Befehlsblock 634 ausgegeben.
  • Der AGR-Ventil-Befehlsblock 634 gibt basierend auf dem FLA-Befehl einen Drosselventilbefehl (DV_Cmd) und einen Bypassventilbefehl (BPV_Cmd) aus. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, kann der FLA-Befehl verwendet werden, um die AGR-Ventilbefehle unter Verwendung der Umkehrung der FLA-Tabelle 638 und einer Potenzgesetzabhängigkeit zu bestimmen. Ferner kann in einigen Ausführungsformen eine Positionsbeschränkung auf die AGR-Ventile angewandt werden. Z.B. kann eine Beschränkung auf den Dosierventilpositionsbefehl als Funktion der tatsächlichen Position des Bypassventils und umgekehrt gesetzt werden. Dies stellt sicher, dass ein minimaler Gesamtströmungsbereich zwischen den zwei AGR-Ventilen vorhanden ist und im Falle einer Beeinträchtigung eines der AGR-Ventile einen übermäßigen Druck in dem AGR-(oder Geber-)Verteiler verhindert.
  • Die AGR-Ventilbefehle werden in die AGR-Ventilpositionsanlage 636 eingegeben, die die tatsächlichen DV- und BPV-Positionen ausgibt. Die DV_Cmd und BPV_Cmd können z.B. Befehle sein, die von der Steuereinrichtung zu den Stellgliedern des Dosierventils und des Bypassventils gesendet werden. Die jeweiligen Positionen des Dosierventils und des Bypassventils können (z.B. durch Ventilpositionssensoren) gemessen und in die FLA-Tabelle 638 eingegeben werden, welche einen FLA-Wert ausgibt. In einigen Ausführungsformen können die VLT und/oder der Zylinderstrom ebenfalls als Eingaben in die FLA-Tabelle eingegeben werden.
  • Die FLA-Ausgabe aus der FLA-Tabelle ist eine Eingabe in den Luftbehandlungsmodellblock 640. Außerdem wird eine Ausgabe aus einem Gesamtstrommodellblock 642 und einem Korrektorblock 644 ebenso in den Luftbehandlungsmodellblock 640 eingegeben. Wie vorstehend erläutert, kann das Gesamtstrommodell den Ansaugverteilergesamtluftstrom unter Verwendung eines volumetrischen Effizienzmodells bestimmen, das den Gesamtstrom basierend auf einer Sensorausgabe, einschließlich Motordrehzahl, Auslassdruck, Verteilerluftdruck und Verteilerlufttemperatur, berechnet. Der Korrektorblock bestimmt basierend auf Sensorausgaben, einschließlich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (LKV) und des Kraftstoffstroms, einen Ansaugverteilerfrischluftstrom. Die korrigierte FLA-Ausgabe aus dem Luftbehandlungsmodellblock 640 wird mit der FLA-Ausgabe aus der FLA-Tabelle 638 aufsummiert und dem FLA-Regler 632 als Rückmeldung zugeführt. Der Korrektor-FLA wird durch Division des Korrektorstroms durch den Gesamtstrom bestimmt. Ein Fehlerterm wird durch Subtraktion des Prädiktor-FLA (Ausgabe aus der FLA-Tabelle) von dem Korrektor-FLA bestimmt. Eine typische oder langsame Korrektur wird durch Anwendung eines Tiefpassfilters auf den Fehlerterm bestimmt. Die langsame Korrektur wird dem Prädiktor-FLA (Ausgabe der FLA-Tabelle) hinzugefügt, um den endgültigen FLA-Rückführwert zu erzeugen.
  • Das zweite Steuerdiagramm 700 nach 7 enthält den Kennfeldnachschlageselektor 602, der ein oder mehrere Kennfelder unter mehreren möglichen Kennfeldern auf der Basis der Umgebungstemperatur und des Umgebungsdruckes auswählt. In dem Diagramm 700 wählt der Kennfeldnachschlageselektor ein Basis-Einspritzzeitsteuerungs-Zielkennfeld 702, ein VLT-Kompensationskennfeld 704 (spezifisch für eine Einstellung der Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung und somit gesondert und verschieden von dem VLT-Kompensationskennfeld 608 des Diagramms 600), ein Drehzahlreferenzkennfeld 706 und ein Lastreferenzkennfeld 708 aus.
  • Das Basis-Einspritzzeitsteuerungs-Zielkennfeld gibt einen Basis-Einspritzzeitsteuerungszielwert als Funktion der Drehzahl und Last aus (wobei die Drehzahl und Last als die Motordrehzahl und -last verstanden werden, die modelliert und/oder erfasst werden). In ähnlicher Weise gibt das VLT-Kompensationskennfeld 704 einen Kompensationsfaktor auf der Basis der Drehzahl und der Last aus. Sowohl das Basis-Einspritzzeitsteuerungs-Ziel als auch der VLT-Kompensationsfaktor werden gemeinsam mit der gemessenen VLT in einen Zeitsteuerungsbefehlsberechnungsblock 710 eingegeben. Der Zeitsteuerungsbefehlsberechnungsblock gibt einen Zeitsteuerungsbefehl an eine Kraftstoffsteuerung 716 aus.
  • Die Kraftstoffsteuerung empfängt den Zeitsteuerungsbefehl gemeinsam mit einer Kraftstoffmengenbefehlsausgabe von der Drehzahlsteuerung 712. Die Kraftstoffsteuerung steuert den Kraftstoffinjektorstrom, um die befohlene Kraftstoffmenge mit der befohlenen Zeitsteuerung zu liefern. Die Drehzahlsteuerung bestimmt den Kraftstoffmengenbefehl auf der Basis der Differenz zwischen der gemessenen Motordrehzahl und einem Drehzahlreferenzwert (gemeinsam mit jeglichen angezeigten angewandten Verstärkungen und/oder Filtern). Der Drehzahlreferenzwert wird anhand der Ausgabe aus dem Drehzahlreferenzkennfeld bestimmt, das den Drehzahlreferenzwert als Funktion der Stufe oder einer anderen Drosseleinstellung ausgibt.
  • Zusätzlich gibt der Kennfeldnachschlageselektor ein Lastreferenzkennfeld aus, das einen Lastreferenzwert als Funktion einer Stufe oder einer anderen Drosseleinstellung ausgibt. Der Lastreferenzwert wird in eine Laststeuerung 714 gemeinsam mit der gemessenen Last eingegeben. Die Laststeuerung gibt einen Generatorfeldstrom auf der Basis der Differenz zwischen der gemessenen und der Referenzlast aus und passt die Last an dem Generator 140 an, um die Referenzlast zu erreichen.
  • Auf diese Weise können mehrere Referenzwerte auf der Basis jeweiliger Kennfelder bestimmt werden, die jeweils als Funktion der Umgebungsbedingungen ausgewählt werden. Die Referenzwerte können in vielfältigen Berechnungsblöcken und/oder Eingaben in Steuerungen/Regelungen verwendet werden, um schließlich verschiedene Motorbetriebsparameter, einschließlich der Abgasventilposition (um den AGR-Strom und somit die Ansaugsauerstoffkonzentration zu steuern), der Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung und -menge, der Motordrehzahl und der Motorlast, zu steuern bzw. zu regeln. Wie vorstehend erläutert, beeinflussen die Ansaugsauerstoffkonzentration, die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung und -menge, die Motordrehzahl und die Motorlast jeweils die Emissionen und die Kraftstoffeffizienz in unterschiedlichem Maße. Durch Einstellung jedes Motorbetriebsparameters basierend wenigstens zum Teil auf Umgebungsbedingungen können Abgasemissionen (einschließlich FS und NOx) innerhalb Zielbereiche gehalten werden, ohne die Kraftstoffeffizienz zu beeinträchtigen. Außerdem kann durch Aufnahme einer Abgassensorrückmeldung von einem NOx- und/oder einem Sauerstoffsensor eine geschlossene Regelung in Echtzeit erzielt werden, um den Fehler und die Abweichung zu reduzieren, was die Emissionssteuerung weiter verbessert.
  • In einigen Ausführungsformen kann eine BSNOx-Regelung bei einer stationären Drehzahl und Last nur im belasteten Zustand verwendet werden. Die Ausgabe aus der BSNOx-Schleife kann gehalten (z.B. wieder abgerufen) oder zu Null zurückgesetzt werden, wenn die Schleife deaktiviert ist. Da das BSNOx ins Unendliche wächst, während die Bremsleistung sich Null annähert, kann die BSNOx-Schleife während Bedingungen mit niedriger Last gegebenenfalls nicht sinnvoll sein. In einigen Ausführungsformen kann eine NOx-ppm-Steuerschleife bei niedrigen Lasten, wie beispielsweise im Leerlauf, implementiert sein, oder es kann eine angezeigte spezifische NOx-Steuerschleife bei niedrigen Lasten verwendet werden. Ferner kann die NOx-Steuerung während Übergangsbedingungen aufgrund von Schwankungen bei der Beziehung zwischen der Ansaugsauerstoffkonzentration und dem BSNOx deaktiviert werden.
  • Eine Ausführungsform betrifft ein System für einen Motor, das eine Steuereinrichtung enthält, die dazu eingerichtet ist, auf einen erfassten oder geschätzten Ansaugsauerstoffanteil durch Steuerung einer Abgasrückführungs(AGR)-Menge zu reagieren, die dem Motor zugeführt wird, um einen Gehalt an Feinstaub (FS) in einem vorbestimmten FS-Bereich und einen NOx-Gehalt in einem bestimmten NOx-Bereich zu halten. Die Steuereinrichtung ist ferner dazu eingerichtet, einen Ansaugverteiler-Sauerstoffzielanteil oder einen Ansaugverteiler-AGR-Zielanteil in Abhängigkeit von einem NOx-Sensor-Rückführsignal anzupassen. In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, nach der Einstellung des Ansaugverteiler-Sauerstoffzielanteils in Abhängigkeit von dem NOx-Sensor-Rückführsignal, den Ansaugverteiler-Sauerstoffzielanteil in einen Frischluftzielanteil umzusetzen und die AGR-Menge basierend auf einer Differenz zwischen dem Frischluftzielanteil und einem Frischluftanteilrückführwert zu ändern. In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den Frischluftanteilrückführwert basierend auf einer gemessenen AGR-Ventilposition, einem volumetrischen Ansaugverteiler-Effizienzmodell, und einer Frischluftanteilsschätzung, die auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert, zu bestimmen. In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, nach der Einstellung des Ansaugverteiler-AGR-Zielanteils in Abhängigkeit von dem NOx-Sensor-Rückführsignal die AGR-Menge basierend auf einer Differenz zwischen dem AGR-Zielanteil und einem AGR-Anteil-Rückführwert zu steuern. In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den AGR-Anteil-Rückführwert basierend auf einer gemessenen AGR-Ventilposition, einem volumetrischen Ansaugverteiler-Effizienzmodell und einer AGR-Anteil-Schätzung, die auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert, zu bestimmen. In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet, die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung anzupassen, um den FS-Gehalt innerhalb des bestimmten FS-Bereichs zu halten, wobei die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung basierend auf einer Referenzeinspritzzeitsteuerungsausgabe aus einem Kennfeld bestimmt und basierend auf einer Ansaugverteilertemperatur angepasst wird, wobei das Kennfeld aus mehreren Kennfeldern basierend auf einer Umgebungstemperatur und einem Umgebungsdruck ausgewählt wird.
  • Eine weitere Ausführungsform eines Systems enthält einen Motor mit einem Ansaugverteiler und mehreren Zylindern, einen Abgasrückführungs(AGR)-Kanal, der dazu eingerichtet ist, die AGR von zumindest einer Untermenge der mehreren Zylinder zu dem Ansaugverteiler strömen zu lassen, und eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Position eines AGR-Ventils basierend auf einem Ansaugfrischluftzielanteil einzustellen, wobei der Ansaugfrischluftzielanteil basierend auf einer Ansaugsauerstoffreferenzkonzentration und einer korrigierten Abgas-NOx-Konzentration bestimmt wird. In einer Ausführungsform wird der Ansaugsauerstoffreferenzanteil basierend auf einem Kennfeld bestimmt, das unter mehreren Kennfeldern basierend auf einer oder mehreren Drosselstellungen, einer Umgebungstemperatur und einem Umgebungsdruck ausgewählt wird. In einer Ausführungsform wird die korrigierte Abgas-NOx-Konzentration von einem Abgas-NOx-Sensor erfasst und basierend auf einer Abgassauerstoffkonzentration, einer Motordrehzahl, einer Motorlast und einer Kraftstoffeinspritzmenge korrigiert. In einer Ausführungsform wird die korrigierte Abgas-NOx-Konzentration ferner basierend auf einer Feuchtigkeit korrigiert. In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet, den Ansaugfrischluftzielanteil basierend auf einer aktuellen AGR-Ventilposition und einem korrigierten Ansaugfrischluftanteil anzupassen. In einer Ausführungsform wird der korrigierte Ansaugfrischluftanteil basierend auf einem oder mehreren von der aktuellen AGR-Ventilposition, einem volumetrischen Ansaugverteiler-Effizienzmodell und einer Ansaugfrischluftanteilsschätzung, die auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert, bestimmt. In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung, um den Ansaugfrischluftzielanteil basierend auf dem Ansaugsauerstoffreferenzanteil und der korrigierten Abgas-NOx-Konzentration zu bestimmen, dazu eingerichtet, den Ansaugsauerstoffreferenzanteil basierend auf der korrigierten Abgas-NOx-Konzentration anzupassen und den angepassten Ansaugsauerstoffreferenzanteil in den Ansaugfrischluftzielanteil basierend auf einem Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnis-Sollwert und einem Zylinderluftstrom umzusetzen. In einer Ausführungsform enthalten die mehreren Zylinder eine Geberzylindergruppe und eine Nicht-Geberzylindergruppe, wobei die Geberzylindergruppe mit dem AGR-Kanal gekoppelt und die Nicht-Geberzylindergruppe mit einem Auslasskanal gekoppelt ist, wobei das AGR-Ventil in dem AGR-Kanal angeordnet ist. In einer Ausführungsform ist das AGR-Ventil ein erstes AGR-Ventil, wobei das System ferner ein zweites AGR-Ventil aufweist, das in einem Kanal angeordnet ist, der zwischen dem AGR-Kanal und dem Auslasskanal eingekoppelt ist, und wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Position des zweiten AGR-Ventils basierend auf dem Ansaugfrischluftzielanteil anzupassen.
  • Eine Ausführungsform eines Verfahrens für ein Motorsystem enthält: Umwandeln eines Ansaugsauerstoffkonzentrationsreferenzwertes in einen Frischluftströmungsanteilsreferenzwert oder Abgasrückführungs(AGR)-Anteilreferenzwert; Bestimmen eines ersten Ventilpositionsbefehls für ein erstes AGR-Ventil und eines zweiten Ventilpositionsbefehls für ein zweites AGR-Ventil basierend auf dem Frischluftströmungsanteilsreferenzwert oder dem AGR-Anteilsreferenzwert; Absetzen eines Frischluftanteilbefehls oder eines AGR-Anteilbefehls basierend auf dem ersten Ventilpositionsbefehl, dem zweiten Ventilpositionsbefehl und einer Ausgabe aus einem oder mehreren Sensoren des Motorsystems; und Einstellen einer Position des ersten AGR-Ventils und einer Position des zweiten AGR-Ventils basierend auf dem Frischluftanteilbefehl oder dem AGR-Anteilbefehl. In einer Ausführungsform wird der Ansaugsauerstoffkonzentrationsreferenzwert basierend auf der Drosselstellung und der Abgas-NOx-Konzentration bestimmt. In einer Ausführungsform weist das Absetzen des Frischluftanteilbefehls oder des AGR-Anteilbefehls basierend auf dem ersten Ventilpositionsbefehl, dem zweiten Ventilpositionsbefehl und der Ausgabe von einem oder mehreren Sensoren des Motorsystems auf: Einstellen einer Position des ersten AGR-Ventils basierend auf dem ersten Ventilpositionsbefehl, und Einstellen einer Position des zweiten AGR-Ventils basierend auf dem zweiten Ventilpositionsbefehl; Messen einer tatsächlichen Position des ersten AGR-Ventils und einer tatsächlichen Position des zweiten AGR-Ventils; Bestimmen eines Frischluftanteilrückführwertes oder eines AGR-Anteil-Rückführwertes basierend auf der tatsächlichen Position des ersten AGR-Ventils, der tatsächlichen Position des zweiten AGR-Ventils, einem volumetrischen Ansaugverteiler-Effizienzmodell und einer Ansaugfrischluftanteilsschätzung, die auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert; und Absetzen des Frischluftanteilbefehls oder des AGR-Anteilbefehls basierend auf dem Frischluftanteilrückführwert oder dem AGR-Anteil-Rückführwert und dem Frischluftanteilsreferenzwert oder dem AGR-Anteilsreferenzwert. In einer Ausführungsform wird das Einstellen der Position des ersten AGR-Ventils durch die tatsächliche Position des zweiten AGR-Ventils beschränkt.
  • Wie hierin verwendet, sollte ein Element oder Schritt, das bzw. der in der Einzahl angegeben ist und dem das Wort „ein“ oder „eine“ vorangestellt ist, nicht derart verstanden werden, dass es mehrere derartige Elemente oder Schritte ausschließt, sofern ein derartiger Ausschluss nicht explizit angegeben ist. Ferner schließen Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform“ der Erfindung nicht die Existenz weiterer Ausführungsformen aus, die ebenfalls die angegebenen Merkmale enthalten. Außerdem können, sofern nicht explizit das Gegenteil angegeben ist, Ausführungsformen, die ein Element oder mehrere Elemente mit einer bestimmten Eigenschaft „aufweisen“, „enthalten“ oder „haben“, zusätzlich solche Elemente enthalten, die diese Eigenschaft nicht aufweisen. Die Ausdrücke „enthalten“ und „in dem/der“ werden als die sprachlichen Äquivalente der jeweiligen Ausdrücke „aufweisend“ und „worin“ verwendet. Außerdem werden die Ausdrücke „erste“, „zweite“ und „dritte“, etc. lediglich als Bezeichnungen verwendet, und sie sollen ihren Objekten keine nummerischen Anforderungen oder keine bestimmte Positionsreihenfolge auferlegen.
  • Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um einen Fachmann auf dem relevanten Gebiet zu befähigen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu die Herstellung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Umfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.
  • Es sind verschiedene Verfahren und Systeme zur Emissionssteuerung geschaffen. In einem Beispiel ist eine Steuereinrichtung dazu eingerichtet, auf einen erfassten oder geschätzten Ansaugsauerstoffanteil durch Steuerung einer Abgasrückführungs(AGR)-Menge, die einem Motor zugeführt wird, um einen Feinstaub(FS)-Gehalt in einem bestimmten FS-Bereich und einen NOx-Gehalt in einem bestimmten NOx-Bereich zu halten, und durch Einstellen eines Ansaugverteiler-Sauerstoffzielanteils oder eines Ansaugverteiler-AGR-Zielanteils in Abhängigkeit von einem NOx-Sensor-Rückführsignal zu reagieren.

Claims (10)

  1. System für einen Motor, das aufweist: eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, um auf einen erfassten oder geschätzten Ansaugsauerstoffanteil durch Steuerung einer Abgasrückführungs(AGR)-Menge zu reagieren, die einem Motor zugeführt wird, um einen Gehalt an Feinstaub (FS) in einem bestimmten FS-Bereich und einen NOx-Gehalt in einem bestimmten NOx-Bereich zu halten, wobei die Steuereinrichtung ferner eingerichtet ist, um einen Ansaugverteiler-Sauerstoffzielanteil oder einen Ansaugverteiler-AGR-Zielanteil in Abhängigkeit von einem NOx-Sensor-Rückführsignal anzupassen.
  2. System gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um nach der Anpassung des Ansaugverteiler-Sauerstoffzielanteils in Abhängigkeit von dem NOx-Sensor-Rückführsignal den Ansaugverteiler-Sauerstoffzielanteil in einen Frischluftzielanteil umzusetzen und die AGR-Menge basierend auf einer Differenz zwischen dem Frischluftzielanteil und einem Frischluftanteilrückführwert zu ändern; wobei die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, den Frischluftanteilrückführwert basierend auf einer gemessenen AGR-Ventilposition, einem volumetrischen Ansaugverteiler-Effizienzmodell, und einer Frischluftanteilschätzung, die auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert, zu bestimmen.
  3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, nach der Anpassung des Ansaugverteiler-AGR-Zielanteils in Abhängigkeit von dem NOx-Sensor-Rückführsignal die AGR-Menge basierend auf einer Differenz zwischen dem AGR-Zielanteil und einem AGR-Anteil-Rückführwert zu steuern; wobei die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, den AGR-Anteil-Rückführwert basierend auf einer gemessenen AGR-Ventilposition, einem volumetrischen Ansaugverteiler-Effizienzmodell und einer AGR-Anteil-Schätzung, die auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert, zu bestimmen.
  4. System gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung anzupassen, um den FS-Gehalt innerhalb des bestimmten FS-Bereichs zu halten, wobei die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung basierend auf einer Referenzeinspritzzeitsteuerungsausgabe aus einem Kennfeld bestimmt und basierend auf einer Ansaugverteilertemperatur angepasst wird, wobei das Kennfeld aus mehreren Kennfeldern basierend auf einer Umgebungstemperatur und einem Umgebungsdruck ausgewählt wird.
  5. System, das aufweist: einen Motor, der einen Ansaugverteiler und mehrere Zylinder aufweist; einen Abgasrückführungs(AGR)-Kanal, der eingerichtet ist, um die AGR von zumindest einer Untermenge der mehreren Zylindern zu dem Ansaugverteiler strömen zu lassen; und eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, um eine Position eines AGR-Ventils basierend auf einem Ansaugfrischluftzielanteil anzupassen, wobei der Ansaugfrischluftzielanteil basierend auf einer Ansaugsauerstoffreferenzkonzentration und einer korrigierten Abgas-NOx-Konzentration bestimmt wird.
  6. System gemäß Anspruch 5, wobei der Ansaugsauerstoffreferenzanteil basierend auf einem Kennfeld bestimmt wird, das aus mehreren Kennfeldern basierend auf einer oder mehreren Drosselstellungen, einer Umgebungstemperatur und einem Umgebungsdruck ausgewählt wird; und/oder wobei die korrigierte Abgas-NOx-Konzentration von einem Abgas-NOx-Sensor erfasst und basierend auf einer Abgassauerstoffkonzentration, einer Motordrehzahl, einer Motorlast und einer Kraftstoffeinspritzmenge korrigiert wird, wobei die korrigierte Abgas-NOx-Konzentration vorzugsweise ferner basierend auf einer Feuchtigkeit korrigiert wird.
  7. System gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, den Ansaugfrischluftzielanteil basierend auf einer aktuellen AGR-Ventilposition und einem korrigierten Ansaugfrischluftanteil anzupassen; wobei der korrigierte Ansaugfrischluftanteil vorzugsweise basierend auf einem oder mehreren von der aktuellen AGR-Ventilposition, einem volumetrischen Ansaugverteiler-Effizienzmodell und einer Ansaugfrischluftanteilschätzung, die auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert, bestimmt wird.
  8. System gemäß einem beliebigen der Ansprüche 5–7, wobei die mehreren Zylinder eine Geberzylindergruppe und eine Nicht-Geberzylindergruppe enthalten, wobei die Geberzylindergruppe mit dem AGR-Kanal gekoppelt ist und die Nicht-Geberzylindergruppe mit einem Auslasskanal gekoppelt sind, wobei das AGR-Ventil in dem AGR-Kanal angeordnet ist; wobei das AGR-Ventil ein erstes AGR-Ventil sein kann und das System ferner ein zweites AGR-Ventil aufweisen kann, das in einem Kanal angeordnet ist, der zwischen dem AGR-Kanal und dem Auslasskanal gekoppelt ist, und wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein kann, eine Position des zweiten AGR-Ventils basierend auf dem Ansaugfrischluftzielanteil einzustellen.
  9. Verfahren für ein Motorsystem, das aufweist: Umwandeln eines Ansaugsauerstoffkonzentrationsreferenzwertes in einen Frischluftströmungsanteilsreferenzwert oder einen Abgasrückführungs(AGR)-Anteilsreferenzwert; Bestimmen eines ersten Ventilpositionsbefehls für ein erstes AGR-Ventil und eines zweiten Ventilpositionsbefehls für ein zweites AGR-Ventil basierend auf dem Frischluftströmungsanteilsreferenzwert oder dem AGR-Anteilsreferenzwert; Absetzen eines Frischluftanteilbefehls oder eines AGR-Anteilbefehls basierend auf dem ersten Ventilpositionsbefehl, dem zweiten Ventilpositionsbefehl und einer Ausgabe von einem oder mehreren Sensoren des Motorsystems; und Einstellen einer Position des ersten AGR-Ventils und einer Position des zweiten AGR-Ventils basierend auf dem Frischluftanteilbefehl oder dem AGR-Anteilbefehl.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Absetzen des Frischluftanteilbefehls oder des AGR-Anteilbefehls basierend auf dem ersten Ventilpositionsbefehl, dem zweiten Ventilpositionsbefehl und der Ausgabe von einem oder mehreren Sensoren des Motorsystems aufweist: Einstellen einer Position des ersten AGR-Ventils basierend auf dem ersten Ventilpositionsbefehl und Einstellen einer Position des zweiten AGR-Ventils basierend auf dem zweiten Ventilpositionsbefehl; Messen einer tatsächlichen Position des ersten AGR-Ventils und einer tatsächlichen Position des zweiten AGR-Ventils; Bestimmen eines Frischluftanteilrückführwertes oder eines AGR-Anteil-Rückführwertes basierend auf der tatsächlichen Position des ersten AGR-Ventils, der tatsächlichen Position des zweiten AGR-Ventils, einem volumetrischen Ansaugverteiler-Effizienzmodell und einer Ansaugfrischluftanteilschätzung, die auf einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basiert; und Absetzen des Frischluftanteilbefehls oder des AGR-Anteilbefehls basierend auf dem Frischluftanteilrückführwert oder dem AGR-Anteil-Rückführwert und dem Frischluftanteilsreferenzwert oder dem AGR-Anteilsreferenzwert; wobei das Einstellen der Position des ersten AGR-Ventils durch die tatsächliche Position des zweiten AGR-Ventils beschränkt sein kann.
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