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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren und insbesondere auf Kraftstoffdampfregelsysteme und -verfahren.
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HINTERGRUND
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Die hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder – im in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Umfang – sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch konkludent als Stand der Technik.
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Verbrennungsmotoren verbrennen ein Luft-Kraftstoffgemisch zum Erzeugen von Drehmoment. Der Kraftstoff kann eine Kombination aus flüssigem Kraftstoff und Kraftstoffdampf sein. Ein Kraftstoffsystem liefert flüssigen Kraftstoff und Kraftstoffdampf an den Motor. Ein Kraftstoffeinspritzventil stellt dem Motor flüssigen Kraftstoff, der aus einem Kraftstofftank gezogen wird, bereit. Ein Dampfentlüftungssystem stellt dem Motor Kraftstoffdampf, der aus einem Dampfbehälter gezogen wird, bereit.
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Flüssiger Kraftstoff wird im Kraftstofftank gelagert. In einigen Fällen kann der flüssige Kraftstoff verdampfen und Kraftstoffdampf bilden. Der Dampfbehälter fängt und speichert den Kraftstoffdampf. Das Entlüftungssystem beinhaltet ein Entlüftungsventil. Der Betrieb des Motors bewirkt einen Unterdruck (Niederdruck gegenüber Atmosphärendruck) im Ansaugkrümmer des Motors. Durch den Unterdruck im Ansaugkrümmer und die selektive Betätigung des Entlüftungsventils kann der Kraftstoffdampf in den Ansaugkrümmer gezogen und aus dem Dampfbehälter entlüftet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einer Funktion wird ein Regelsystem eines Fahrzeugs beschrieben. Ein Kraftstoffdampfbehälter fängt Kraftstoffdampf aus einem Kraftstofftank des Fahrzeugs. Ein Entlüftungsventil ermöglicht, wenn es offen ist, Kraftstoffdampf in ein Ansaugsystem eines Motors an einer ersten Stelle zu strömen, und verhindert, wenn es geschlossen ist, dass Kraftstoffdampf zum Ansaugsystem des Motors strömt. Ein Entlüftungsregelmodul steuert die Öffnung des Entlüftungsventils und bestimmt den Kraftstoffdampfdurchsatz in die Zylinder des Motors basierend auf: (i) einem ersten Druck an der ersten Stelle, (ii) einem zweiten Druck an einer zweiten Stelle zwischen dem Entlüftungsventil und dem Ansaugsystem, und (iii) mindestens einer Verzögerungszeit zwischen dem Öffnen des Entlüftungsventils und dem Moment, in dem der Kraftstoffdampf die Zylinder des Motors erreicht.
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Bei weiteren Merkmalen saugt ein Motorleistungsverstärker eines Ansaugsystems Luft von einem Luftfilter und pumpt Luft in einen Motor des Fahrzeugs. Die erste Stelle liegt zwischen Luftfilter und Motorleistungsverstärker. Eine elektrische Pumpe fördert Kraftstoffdampf aus dem Kraftstoffdampfbehälter zum Entlüftungsventil. Die zweite Position liegt zwischen dem Entlüftungsventil und der elektrischen Pumpe. Ein erster Drucksensor misst den ersten Druck an der ersten Stelle zwischen dem Luftfilter und Motorleistungsverstärker.
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Bei weiteren Merkmalen misst ein zweiter Drucksensor den zweiten Druck an der zweiten Stelle zwischen der elektrischen Pumpe und dem Entlüftungsventil.
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Bei weiteren Merkmalen steuert das Entlüftungsregelmodul, basierend auf dem zweiten Druck an der zweiten Stelle zumindest entweder (i) das Öffnen des Entlüftungsventils und/oder (ii) eine Drehzahl der elektrischen Pumpe.
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Bei weiteren Merkmalen führt das Entlüftungsregelmodul folgende Tätigkeiten aus: Bestimmung des Kraftstoffdampfdurchsatzes im Ansaugsystem an der ersten Stelle basierend auf dem ersten Druck an der ersten Stelle, dem zweiten Druck an der zweiten Stelle, und einer Sollöffnung des Entlüftungsventils; und Bestimmung des Kraftstoffdampfdurchsatzes in die Zylinder in Abhängigkeit einer Vielzahl von Werten des Kraftstoffdampfdurchsatzes in das Ansaugsystem an der ersten Stelle und der mindestens einen Verzögerungszeit.
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Bei weiteren Merkmalen führt das Entlüftungsregelmodul folgende Tätigkeiten aus: Bestimmung einer Druckdifferenz über das Entlüftungsventil basierend auf dem Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Druck; und Bestimmung des Kraftstoffdampfdurchsatzes in das Ansaugsystem an der ersten Stelle basierend auf der Druckdifferenz und der Sollöffnung des Entlüftungsventils.
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Bei weiteren Merkmalen beinhaltet die zumindest eine Verzögerungszeit: eine erste Verzögerungszeit zwischen dem Zeitpunkt, wenn das Entlüftungsventil geöffnet wird und wenn der Kraftstoffdampf beginnt, in den Zylinder zu strömen; und eine zweite Verzögerungszeit zwischen dem Zeitpunkt, wenn das Entlüftungsventil geöffnet wird und wenn der Kraftstoffdampfdurchsatz in die Zylinder einen Gleichgewichtszustand erreicht hat.
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Bei weiteren Merkmalen ist die erste Verzögerungszeit ist eine erste vorgegebene Anzahl an Verbrennungsereignissen und die zweite Verzögerungszeit ist eine zweite zuvor festgelegte Anzahl an Verbrennungsereignissen.
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Bei weiteren Merkmalen stellt ein Drosselklappensteuerungsmodul selektiv die Öffnung einer Drosselklappe des Ansaugsystems des Motors, basierend auf dem Kraftstoffdampfdurchsatz in die Zylinder des Motors und einem Sollwert für das Luft-Kraftstoffgemisch.
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Bei weiteren Merkmalen steuert ein Kraftstoffsteuermodul die flüssige Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder des Motors basierend auf dem Kraftstoffdampfdurchsatz in die Zylinder des Motors und einem Sollwert für das Luft-Kraftstoffgemisch.
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Bei einem Merkmal beinhaltet ein Steuerverfahren für ein Fahrzeug: das Einfangen von Kraftstoffdampf aus einem Kraftstofftank des Fahrzeugs durch einen Dampfbehälter; das selektive Öffnen des Entlüftungsventils, damit Kraftstoffdampf an einer ersten Stelle in ein Ansaugsystem eines Motors strömen kann; das selektive Schließen des Entlüftungsventils, um zu verhindern, dass Kraftstoffdampf zum Ansaugsystem des Motors strömt; und das Bestimmen eines Kraftstoffdampfdurchsatzes in die Zylinder des Motors basierend auf: (i) einem ersten Druck an der ersten Stelle, (ii) einem zweiten Druck an einer zweiten Stelle zwischen dem Entlüftungsventil und dem Ansaugsystem, und (iii) mindestens einer Verzögerungszeit zwischen dem Öffnen des Entlüftungsventils und dem Moment, in dem der Kraftstoffdampf die Zylinder des Motors erreicht.
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Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Steuerverfahren ferner: das Messen des ersten Drucks an der ersten Stelle unter Verwendung eines ersten Drucksensors an der ersten Stelle, worin die erste Stelle zwischen einem Luftfilter und einem Motorleistungsverstärker, der Luft aus dem Luftfilter aufnimmt und Luft in einen Motor des Fahrzeugs pumpt, liegt; und das Pumpen von Kraftstoffdampf, aus dem Kraftstoffdampfbehälter zum Entlüftungsventil, unter Verwendung einer elektrischen Pumpe, worin die zweite Stelle zwischen dem Entlüftungsventil und der elektrischen Pumpe liegt.
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Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Steuerverfahren ferner das Messen des zweiten Drucks an der zweiten Stelle unter Verwendung eines zweiten Drucksensors an der zweiten Stelle zwischen der elektrischen Pumpe und dem Entlüftungsventil.
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Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Steuerverfahren ferner, basierend auf dem zweiten Druck an der zweiten Stelle, das Steuern von mindestens (i) der Öffnung des Entlüftungsventils und/oder (ii) einer Drehzahl der elektrischen Pumpe.
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Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Steuerverfahren ferner: das Bestimmen eines Kraftstoffdampfdurchsatzes in das Ansaugsystem an der ersten Stelle basierend auf dem ersten Druck an der ersten Stelle, dem zweiten Druck an der zweiten Stelle, und einer Sollöffnung des Entlüftungsventils; und das Bestimmen des Kraftstoffdampfdurchsatzes in die Zylinder in Abhängigkeit einer Vielzahl von Werten des Kraftstoffdampfdurchsatzes in das Ansaugsystem an der ersten Stelle und die mindestens eine Verzögerungszeit.
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Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Steuerverfahren ferner: das Bestimmen einer Druckdifferenz über das Entlüftungsventil basierend auf dem Unterschied zwischen dem ersten und zweiten Druck; und das Bestimmen des Kraftstoffdampfdurchsatzes in das Ansaugsystem an der ersten Stelle basierend auf der Druckdifferenz und der Sollöffnung des Entlüftungsventils.
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Bei weiteren Merkmalen beinhaltet die mindestens eine Verzögerungszeit: eine erste Verzögerungszeit zwischen dem Zeitpunkt, wenn das Entlüftungsventil geöffnet wird und wenn der Kraftstoffdampf beginnt, in den Zylinder zu strömen; und eine zweite Verzögerungszeit zwischen dem Zeitpunkt, wenn das Entlüftungsventil geöffnet wird und wenn der Kraftstoffdampfdurchsatz in die Zylinder einen Gleichgewichtszustand erreicht hat.
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Bei weiteren Merkmalen ist die erste Verzögerungszeit eine erste vorgegebene Anzahl an Verbrennungsereignissen und die zweite Verzögerungszeit ist eine zweite zuvor festgelegte Anzahl an Verbrennungsereignissen.
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Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Steuerverfahren ferner das selektive Einstellen der Öffnung einer Drosselklappe des Ansaugsystems des Motors basierend auf dem Kraftstoffdampfdurchsatz in die Zylinder des Motors und einem Sollwert für das Luft-Kraftstoffgemisch.
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Bei weiteren Merkmalen beinhaltet das Steuerverfahren ferner das Steuern der flüssigen Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder des Motors basierend auf dem Kraftstoffdampfdurchsatz in die Zylinder des Motors und einem Sollwert für das Luft-Kraftstoffgemisch.
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Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und schränken den Umfang der Offenbarung nicht ein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen, worin:
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1 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems ist;
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2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Kraftstoffregelsystems;
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3 ist ein Funktionsblockdiagramm einer beispielhaften Implementierung des Entlüftungsregelmoduls.
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4 ist ein Funktionsblockdiagramm mit einem Verwendungsbeispiel für einen Teil eines Motorregelmoduls;
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5 beinhaltet ein Flussdiagramm mit einem Beispielverfahren zur Steuerung des Entlüftungsventils und der Entlüftungspumpe;
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6 zeigt ein Funktionsblockdiagramm mit einem Verwendungsbeispiel für das Entlüftungsregelmodul:
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7 beinhaltet ein exemplarisches Diagramm des Kraftstoffdampf-Massenanteils über die Zeit nach dem Öffnen eines Entlüftungsventils; und
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8 ist ein Flussdiagramm mit einem Beispielverfahren für die Bestimmung Kraftstoffdampfdurchflusses in die Zylinder und die Steuerung des Motorbetriebs.
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In den Zeichnungen werden dieselben Referenznummern für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ein Motor verbrennt ein Luft-Kraftstoffgemisch, um ein Drehmoment zu erzeugen. Kraftstoffeinspritzdüsen einen flüssigen Kraftstoff, der aus einem Kraftstofftank gezogen wird, einspritzen. Einige Bedingungen, wie Wärme, Strahlung und/oder Kraftstofftyp, können veranlassen, dass Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks verdampft. Ein Dampfbehälter fängt Kraftstoffdampf und der Kraftstoffdampf kann aus dem Dampfbehälter durch ein Entlüftungsventil dem Motor bereitgestellt werden. In freisaugenden Motoren kann Unterdruck in einem Einlasskrümmer kann verwendet werden, um Kraftstoffdampf aus dem Dampfbehälter zu ziehen, wenn das Entlüftungsventil geöffnet ist.
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Gemäß der vorliegenden Anmeldung pumpt eine elektrische Pumpe Kraftstoffdampf aus dem Dampfbehälter zum Entlüftungsventil und, wenn das Entlüftungsventil geöffnet ist, zum Ansaugsystem. Die elektrische Pumpe kann Kraftstoffdampf, zum Beispiel, zu einem Ansaugsystem des Motors an einer dem Motorleistungsverstärker vorgelagerten Stelle des Motors pumpen. Die elektrische Pumpe kann eine Pumpe mit fester Drehzahl oder eine drehzahlgeregelte Pumpe sein. Ein Drucksensor misst einen Druck an einer Stelle zwischen dem Entlüftungsventil und der elektrischen Pumpe.
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Ein Steuermodul schätzt den Kraftstoffdampfdurchsatz in das Ansaugsystem. Es gibt jedoch eine Laufzeitverzögerung zwischen dem Moment, wenn das Entlüftungsventil geöffnet wird und wenn der Kraftstoffdampf die Stelle erreicht, an der der Kraftstoffdampf in das Ansaugsystem eingeleitet wird. Es gibt auch eine Laufzeitverzögerung zwischen dem Moment, wenn der Kraftstoffdampf die Stelle erreicht, an der er in das Ansaugsystem eingeleitet wird und wenn der Kraftstoffdampf in die Zylinder des Motors strömt. Das Steuermodul gemäß der vorliegenden Offenbarung schätzt den Kraftstoffdampfdurchsatz in die Zylinder basierend auf den vorhergehenden Werten des Kraftstoffdampfdurchsatzes in das Ansaugsystem und die Laufzeitverzögerungen. Eine oder mehrere Motorbetriebsparameter, wie die flüssige Kraftstoffeinspritzung und/oder das Öffnen können eingestellt werden, basierend auf dem Kraftstoffdampfdurchsatz in die Zylinder, beispielsweise, um einen Sollwert für das Kraftstoff-/Luftgemisch zu erzielen.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Motorsystems 10 präsentiert. Das Motorsystem 10 umfasst einen Motor 12, ein Ansaugsystem 14, ein Kraftstoffeinspritzsystem 16, ein (Funken-)Zündsystem 18 und ein Abgassystem 20. Während das Motorsystem 10 gezeigt und in Bezug auf einen Ottomotor beschrieben werden wird, ist die vorliegende Anmeldung auf Hybridmotorsysteme und andere geeignete Arten von Motorsystemen mit einem Kraftstoffdampf-Entlüftungssystem anwendbar.
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Das Ansaugsystem 14 kann einen Luftfilter 19, einen Motorleistungsverstärker 21, eine Drosselklappe 22, einen Ladeluftkühler 23, und einen Einlasskrümmer 24 umfassen. Der Luftfilter 19 filtert Luft, die in den Motor 12 einströmt. Der Motorleistungsverstärker 21 kann beispielsweise, ein Turbolader oder ein Kompressor sein. Während das Beispiel einen Motorleistungsverstärker zeigt, kann mehr als 1 Motorleistungsverstärker enthalten sein. Der Ladeluftkühler 23 kühlt das Gas, das vom Motorleistungsverstärker 21 abgegeben wird.
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Die Drosselklappe 22 regelt den Luftstrom in den Ansaugkrümmer 24. Die Luft strömt aus dem Ansaugkrümmer 24 in einen oder mehrere Zylinder im Motor 12, beispielsweise Zylinder 25. Während der Motor 12 mehr als einen Zylinder umfassen kann, wird nur der Zylinder 25 gezeigt. Das Kraftstoffeinspritzsystem 16 umfasst eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen und regelt die (flüssige) Kraftstoffeinspritzung für den Motor 12. Wie weiter unten erörtert (z. B. siehe 2), wird dem Motor 12 unter Umständen auch Kraftstoffdampf 27 bereitgestellt. Der Kraftstoffdampf 27 kann beispielsweise an einer Stelle zwischen dem Luftfilter 19 und dem Motorleistungsverstärker 21 zugeführt werden.
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Das durch die Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemischs entstehende Abgas wird vom Motor 12 zum Abgassystem 20 ausgestoßen. Das Abgassystem 20 umfasst einen Abgaskrümmer 26 und einen Katalysator 28. Nur als Beispiel kann der Katalysator 28 einen Dreiwegekatalysator (TWC) und/oder eine andere geeignete Art von Katalysator umfassen. Der Katalysator 28 empfängt die Abgasabgabe durch den Motor 12 und reagiert mit verschiedenen Komponenten des Abgases.
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Das Motorsystem 10 umfasst auch das Motorregelmodul (ECM) 30, das den Betrieb des Motorsystems 10 reguliert. Das ECM 30 steuert Motorstellelemente, wie den Motorleistungsverstärker 21, die Drosselklappe 22, das Ansaugsystem 14, das Kraftstoffeinspritzsystem 16, und die Zündanlage 18. Das ECM 30 kommuniziert auch mit verschiedenen Sensoren. Nur als Beispiel kann das ECM 30 mit einem Luftmassenstrom(MAF)-Sensor 32, einem Krümmerluftdruck(MAP)-Sensor 34, einem Kurbelwellenpositionssensor 36 und anderen geeigneten Sensoren kommunizieren.
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Der MAF-Sensor 32 misst einen Massendurchfluss von Luft, die durch die Drosselklappe 22 strömt, und erzeugt ein MAF-Signal basierend auf dem Massedurchfluss. Der MAP-Sensor 34 misst den Druck im Ansaugkrümmer 24 und erzeugt ein MAP-Signal basierend auf dem Druck. In einigen Implementierungen kann Unterdruck im Ansaugkrümmer 24 relativ zum Umgebungsluftdruck gemessen werden.
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Der Kurbelwellenpositionssensor 36 überwacht die Drehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors 12 und erzeugt ein Kurbelwellenpositionssignal basierend auf der Drehung der Kurbelwelle. Das Kurbelwellenpositionssignal kann verwendet werden, um eine Motordrehzahl zu bestimmen (beispielsweise in Umdrehungen pro Minute). Ein Luftdrucksensor 37 misst den Luftdruck und erzeugt ein Luftdrucksignal basierend auf dem Luftdruck. Während der Luftdrucksensor 37 als getrennt von dem Ansaugsystem 14 dargestellt ist, kann der Luftdrucksensor 37 im Ansaugsystem 14, zum Beispiel zwischen dem Luftfilter 19 und dem Motorleistungsverstärker 21 oder vor dem Luftfilter 19 gemessen werden.
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Das ECM 30 kommuniziert auch mit Abgassauerstoff(EGO)-Sensoren, die dem Abgassystem 20 zugeordnet sind. Nur als Beispiel kommuniziert das ECM 30 mit einem vorgeschalteten EGO-Sensor (US EGO-Sensor) 38 und einen nachgeschalteten EGO-Sensor (DS EGO-Sensor) 40. Der US-EGO-Sensor 38 ist dem Katalysator 28 vorgeschaltet angeordnet, und der DS-EGO-Sensor 40 ist dem Katalysator 28 nachgeschaltet angeordnet. Der US-EGO-Sensor 38 kann angeordnet sein, beispielsweise an einem Zusammenflusspunkt des Abgasläufers (nicht gezeigt) des Abgaskrümmers 26 oder an einer anderen geeigneten Stelle.
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Die US und DS EGO-Sensoren 38 und 40 messen Mengen an Sauerstoff im Abgas an ihren jeweiligen Standorten und erzeugen EGO-Signale basierend auf den Mengen an Sauerstoff. Nur als Beispiel erzeugt der US-EGO-Sensor 38 ein vorgeschaltetes EGO(US EGO)-Signal basierend auf der Sauerstoffmenge, die dem Katalysator 28 vorgeschaltet ist. Der DS-EGO-Sensor 40 erzeugt ein nachgeschaltetes EGO(DS EGO)-Signal basierend auf der Menge an Sauerstoff, die dem Katalysator 28 nachgeschaltet ist. Die US- und DS-EGO-Sensoren 38 und 40 können jeweils einen Schalt-EGO-Sensor, einen universellen EGO(UEGO)-Sensor (auch als Breitband- oder Breitbereichs EGO-Sensor bezeichnet) oder eine andere geeignete Art von EGO-Sensor umfassen. Das ECM 30 kann das Kraftstoffeinspritzsystem 16 basierend auf Messungen der US- und DS-EGO-Sensoren 38 und 40 steuern.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Kraftstoffregelsystems gezeigt. Ein Kraftstoffsystem 100 stellt flüssigen Kraftstoff und Kraftstoffdampf an den Motor 12 bereit. Das Kraftstoffsystem 100 umfasst einen Kraftstofftank 102, der flüssigen Kraftstoff enthält. Flüssigkraftstoff wird durch eine oder mehrere Kraftstoffpumpen (nicht gezeigt) aus dem Kraftstofftank 102 gezogen und zum Kraftstoffeinspritzsystem 16 geliefert.
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Einige Bedingungen, wie Wärme, Vibration und Strahlung, können veranlassen, dass flüssiger Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks 102 verdampft. Ein Dampfbehälter 104 fängt und speichert verdampften Kraftstoff (d. h. den Kraftstoffdampf 27). Der Dampfbehälter 104 kann eine oder mehrere Substanzen, die Kraftstoffdampf fangen und speichern, wie zum Beispiel eine oder mehrere Arten von Holzkohle, umfassen.
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Ein Entlüftungsventil 106 kann geöffnet werden, damit Kraftstoffdampf aus dem Dampfbehälter 104 zum Ansaugsystem 14 gezogen werden kann. Genauer gesagt pumpt eine Entlüftungspumpe 108 Kraftstoffdampf aus dem Dampfbehälter 104 zum Entlüftungsventil 106. Das Entlüftungsventil 106 kann geöffnet werden, damit der mit Druck beaufschlagte Kraftstoffdampf aus der Entlüftungspumpe 108 zum Ansaugsystem 14 strömen kann. Ein Entlüftungsregelmodul 110 regelt das Entlüftungsventil 106 und die Entlüftungspumpe 108, um den Fluss von Kraftstoffdampf zum Motor 12 zu regeln. Während das Entlüftungsregelmodul 110 und das ECM 30 als eigenständige Module gezeigt und diskutiert werden, kann das ECM 30 das Entlüftungsregelmodul 110 umfassen.
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Das Entlüftungsregelmodul 110 regelt auch ein Belüftungsventil 112. Das Entlüftungsregelmodul 110 kann das Belüftungsventil 112 bis zu einer Entlüftungsstellung öffnen, wenn die Entlüftungspumpe 108 frische Luft zum Dampfbehälter 104 zieht. Die frische Luft wird durch das Belüftungsventil 112 in den Dampfbehälter 104 gezogen, wenn Kraftstoffdampf aus dem Dampfbehälter 104 strömt. Das Entlüftungsregelmodul 110 steuert den Kraftstoffdampfdurchfluss zum Ansaugsystem 14 durch Steuerung der Entlüftungspumpe 108 und das Öffnen und Schließen des Entlüftungsventils 106 während das Belüftungsventil 112 in Entlüftungsstellung steht. Durch die Entlüftungspumpe 108 kann der Kraftstoffdampf strömen, ohne die Notwendigkeit eines Unterdrucks im Ansaugsystem 14.
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Ein Fahrer des Fahrzeugs kann dem Kraftstofftank 102 flüssigen Kraftstoff über einen Kraftstoffeinlass 113 hinzufügen. Ein Kraftstoffdeckel 114 dichtet den Kraftstoffeinlass 113 ab. Der Kraftstoffdeckel 114 und der Kraftstoffeinlass 113 können über eine Tankkammer 116 erreicht werden. Eine Tankklappe 118 kann implementiert werden, um die Tankkammer 116 abzuschirmen und zu schließen.
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Ein Kraftstoffpegelsensor 120 misst die Menge an flüssigem Kraftstoff im Kraftstofftank 102. Der Kraftstoffpegelsensor 120 erzeugt ein Kraftstoffpegelsignal, basierend auf der Menge an flüssigem Kraftstoff im Kraftstofftank 102. Nur beispielsweise kann die Menge des flüssigen Kraftstoffs im Kraftstofftank 102 als ein Volumen, ein Prozentsatz eines maximalen Volumens des Kraftstofftanks 102 oder ein anderes geeignetes Maß für die Menge an Kraftstoff im Kraftstofftank 102 ausgedrückt werden.
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Die Frischluft, die dem Dampfbehälter 104 durch das Belüftungsventil 112 zugeführt wird, kann in verschiedenen Anwendungen aus der Tankkammer 116 gezogen werden, obwohl das Belüftungsventil 112 Frischluft auch aus anderer geeigneter Stelle ziehen kann. Ein Filter 130 kann verwendet werden, um verschiedene Teilchen aus der Umgebungsluft, die dem Belüftungsventil 112 zugeführt wird, zu filtern. Ein Tankdrucksensor 142 misst einen Druck im Kraftstofftank 102. Der Tankdrucksensor 142 erzeugt ein Tankdrucksignal basierend auf dem Druck innerhalb des Kraftstofftanks 102.
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Ein Entlüftungsdrucksensor 146 misst einen Entlüftungsdruck an einer Stelle zwischen der Entlüftungspumpe 108 und dem Entlüftungsventil 106. Der Entlüftungsdrucksensor 146 generiert ein Entlüftungsdrucksignal basierend auf dem Druck an der Stelle zwischen der Entlüftungspumpe 108 und dem Entlüftungsventil 106.
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Die Entlüftungspumpe 108 ist eine elektrische Pumpe und beinhalten einen Elektromotor, der die Entlüftungspumpe 108 antreibt. Die Entlüftungspumpe 108 ist keine mechanische Pumpe, die von einer rotierenden Komponente des Fahrzeugs, wie zum Beispiel die Kurbelwelle des Motors, angetrieben wird. Die Entlüftungspumpe 108 kann eine Pumpe mit fester Drehzahl oder eine drehzahlgeregelte Pumpe sein. Während das Beispiel unter Verwendung der Entlüftungspumpe 108 gezeigt wird, ist die vorliegende Anmeldung auch für Kraftstoffdampf-Entlüftungssysteme geeignet, die keine Entlüftungspumpe besitzen. Während das Beispiel des Bereitstellens von Kraftstoffdampf vor der Drosselklappe 22 gezeigt wird, kann Kraftstoffdampf zusätzlich oder alternativ nach der Drosselklappe 22 und mit oder ohne die Verwendung einer Entlüftungspumpe vorgesehen sein. In verschiedenen Anwendungen kann Unterdruck oder Druck, der durch den Motorleistungsverstärker 21 (z. B. Turbolader, Kompressor) erzeugt wird, verwendet werden, damit Kraftstoffdampf leichter nach stromaufwärts vom Motorleistungsverstärker 21 strömen kann.
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Ein oder mehrere Pumpensensoren 150 messen Betriebsparameter der Entlüftungspumpe 108 und erzeugen entsprechende Signale. Die Pumpensensoren 150 beinhalten beispielsweise einen Pumpendrehzahlsensor, der eine Drehzahl der Entlüftungspumpe 108 misst und basierend auf der Drehzahl der Entlüftungspumpe 108 ein Pumpendrehzahlsignal erzeugt. Die Pumpensensoren 150 können auch einen Pumpenstromsensor, einen Pumpspannungssensor und/oder einen Pumpenleistungssensor beinhalten. Der Pumpenstromsensor, der Pumpspannungssensor, und der Pumpenleistungssensor messen jeweils den zu der Entlüftungspumpe 108 gelieferten Strom, die an der Entlüftungspumpe 108 angelegte Spannung und die Leistungsaufnahme der Entlüftungspumpe 108.
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Mit Bezug auf 3 wird ein Funktionsblockdiagramm einer exemplarischen Umsetzung des Entlüftungsregelmoduls 110 präsentiert. Ein Abtastmodul 204 erfasst das Entlüftungsdrucksignal 208 des Entlüftungsdrucksensors 146 mit einer vordefinierten Abtastrate und liefert Entlüftungsdruckwerte 212. Das Abtastmodul 204 kann auch puffern, digitalisieren, filtern und/oder mit den Werten eine oder mehrere andere Funktionen ausführen. In verschiedenen Anwendungen kann der Entlüftungsdrucksensor 146 die Funktionen des Abtastmoduls 204 ausführen und den Druck 212 liefern.
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Ein Filtermodul 216 filtert den Entlüftungsdruck 212 mit einem oder mehreren Filtern und liefert einen gefilterten Entlüftungsdruck 220. Das Filtermodul 216 kann beispielsweise einen Tiefpassfilter oder einen Verzögerungsfilter erster Ordnung auf die Entlüftungsdruckwerte anwenden, um den gefilterten Entlüftungsdruck 220 zu erzeugen.
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Die Messungen des Entlüftungsdrucksensors 146 können mit der Zeit abweichen. Mit anderen Worten kann das Entlüftungsdrucksignal 208, abhängig vom aktuellen Druck, anders sein als erwartet. Ein Einstellmodul 224 stellt daher den gefilterten Entlüftungsdruck 220, basierend auf einer Druckabweichung 228 ein, um so den justierten Entlüftungsdruck 232 zu erzeugen. Das Einstellmodul 224 kann zum Beispiel die Druckabweichung 228 summieren oder mit dem gefilterten Entlüftungsdruck 220 multiplizieren, um den justierten Entlüftungsdruck 232 zu erzeugen. Wie weiter unten erörtert, kann der justierte Entlüftungsdruck 232 zum Beispiel verwendet werden, um das Öffnen des Entlüftungsventils 106 und/oder die Entlüftungspumpe 108 zu steuern. Während ein Beispiel für die Reihenfolge von Abtastung, Filtern und Justieren basierend auf der Druckabweichung 228 präsentiert wurde, kann auch eine andere Reihenfolge verwendet werden.
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Ein Offsetmodul 236 kann die Druckabweichung 228 bestimmen, wenn es ausgelöst wird. Ein Auslösemodul 240 löst das Offsetmodul 236 aus, wenn der Entlüftungsdruck an einer Stelle des Entlüftungsdrucksensors 146 einen erwarteten Druck anzeigt, wie etwa den Luftdruck.
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Das Auslösemodul 240 kann zum Beispiel das Offsetmodul 236 auslösen, wenn ein Fahrer einen Zündschlüssel, eine Zündtaste oder einen Taster zum Starten des Fahrzeugs betätigt, bevor das Anlassen des Motors beginnt, und der Motor 12 mindestens für eine vorgegebene Zeitspanne vor der Betätigung des Zündsystems ausgeschaltet (abgestellt) war. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Auslösemodul 240 das Offsetmodul 236 auslösen, wenn die Entlüftungspumpe 108 länger als den definierten Zeitraum abgeschaltet war und/oder die Drehzahl der Entlüftungspumpe 108 Null oder nahezu Null ist. Ein Zündsignal 244 kann die Betätigung des Zündschlüssels, -Tasters oder -Schalters durch den Fahrer anzeigen. Eine Motorausschaltdauer 248 kann einer Zeitdauer entsprechen, in der der Motor 12 zwischen einem Zeitpunkt, zu dem der Fahrer den Zündschlüssel, die Zündtaste oder den Zündschalter betätigt hat und dem Zeitpunkt, als der Fahrer den Motor 12 zum letzten Mal abgestellt hat, ausgeschaltet war. Der vorher festgelegte Zeitraum kann auf den Zeitraum eingestellt werden, bis der Druck am Entlüftungsdrucksensor 146 den erwarteten Druck (z. B. Luftdruck) erreicht.
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Eine Motordrehzahl 252 entspricht einer Rotationsgeschwindigkeit des Motors 12 (z. B. der Kurbelwelle) und kann beispielsweise basierend auf der Kurbelwellenstellung, die vom Kurbelwellenpositionssensor 36 gemessen wird, bestimmt werden. Wenn die Motordrehzahl 252 Null ist oder kleiner als eine vorgegebene Drehzahl, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass das Anlassen des Motors noch nicht begonnen hat. Ein Regelmodul des Belüftungsventils 254 kann das Belüftungsventil 112 in die Belüftungsstellung bringen, wenn der Motor 12 ausgeschaltet ist, damit der Druck am Entlüftungsdrucksensor 146 den Luftdruck erreicht.
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Wenn das Offsetmodul 236 ausgelöst wird, kann es die Druckabweichung 228, beispielsweise basierend auf oder gleich dem Unterschied zwischen dem Entlüftungsdruck 212 und dem Luftdruck 256 einstellen. Die Druckabweichung 228 zeigt daher an, wie weit der Entlüftungsdruck 212 von einem tatsächlichen Druck am Entlüftungsdrucksensor 146 zu dieser Zeit abweichen kann. Der Luftdruck 256 kann beispielsweise mit einem Sensor für Luftdruck 37 gemessen werden. In verschiedenen Anwendungen kann ein vorbestimmter Druck anstelle des Luftdrucks 256 verwendet werden. In verschiedenen Anwendungen kann anstelle des Luftdrucks 256 der vom Tankdrucksensor 142 gemessene Druck verwendet werden. Das Offsetmodul 236 kann auch die Druckabweichung 228 vor dem Ausgeben der Druckabweichung 228 filtern. Das Offsetmodul 236 kann beispielsweise einen Verzögerungsfilter erster Ordnung, einen gewichteten gleitenden Mittelwert-Filter (z. B. einen exponentiell gewichteten gleitenden Mittelwert-Filter) oder einen anderen geeigneten Typ des Filters anwenden.
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Ein Modul für den Durchfluss-Sollwert 280 bestimmt einen Entlüftungsdurchfluss-Sollwert 284 für den Motor 12. Der Entlüftungsdurchfluss-Sollwert 284 kann zum Beispiel, einem Sollwert für den Massendurchsatz an Kraftstoffdampf durch das Entlüftungsventil 106 entsprechen. Das Modul für den Durchfluss-Sollwert 280 kann den Entlüftungsdurchfluss-Sollwert 284 bestimmen, beispielsweise basierend auf einer Massenluftstromrate (MAF) 288 und einem oder mehreren Betankungsparametern 292. Das Modul für den Durchfluss-Sollwert 280 kann den Entlüftungsdurchfluss-Sollwert 284 bestimmen, zum Beispiel, mit einer oder mehreren Funktionen oder Zuordnungen, die die MAFs und Betankungsparameter mit dem Entlüftungsdurchfluss-Sollwert in Beziehung bringen. Die Betankungsparameter 292 können beispielsweise eine (flüssige) eingespritzte Kraftstoffmenge pro Verbrennungsvorgang, eine in einem Zylinder eingeschlossene Luftmenge pro Verbrennungsvorgang, einen Sollwert für das Luft-Kraftstoffgemisch, und/oder einen oder mehrere andere Betankungsparameter beinhalten. Die Betankungsparameter 292 können beispielsweise durch ein Kraftstoffregelmodul des Steuergeräts 30, das die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 16 steuert, bereitgestellt werden.
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Ein Vorwärtsschub(FF)-Modul 296 bestimmt einen FF-Wert 300 auf der Basis des Entlüftungsdurchfluss-Sollwerts 284. In einem Beispiel ist der FF-Wert 300 ist ein Entlüftungsdurchfluss-Sollwert durch das Entlüftungsventil 106. Das FF-Modul 296 kann den FF-Wert 300, beispielsweise unter Verwendung einer Funktion oder einer Zuordnung, die den Entlüftungsdurchfluss-Sollwert mit den FF-Werten in Beziehung setzen, bestimmen. Das FF-Modul 296 kann den FF-Wert 300 basierend auf einem oder mehreren anderen Parametern, wie beispielsweise der Zusammensetzung (z. B. Butananteil) des Kraftstoffdampfes bestimmen. Die Funktion oder Zuordnung kann auch den einen oder die mehreren anderen Parametern zu den FF-Werten in Beziehung setzen.
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Ein Modul für den Entlüftungsdruck-Sollwert 304 bestimmt einen Entlüftungsdruck-Sollwert 308 basierend auf dem Entlüftungsdurchfluss-Sollwert 284. Der Entlüftungsdruck-Sollwert 308 entspricht auch einem Solldruck bei dem Entlüftungsdrucksensor 146. Das Modul für den Entlüftungsdruck-Sollwert 304 kann den Entlüftungsdruck-Sollwert 308, beispielsweise unter Verwendung einer Funktion oder Zuordnung, die den Entlüftungsdurchfluss-Sollwert mit dem Entlüftungsdruck-Sollwert in Beziehung setzen. Der Entlüftungsdruck-Sollwert 308 wird jedoch für die Regelung verwendet.
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Ein Regelungsmodul (Closed Loop, CL-Modul) 312 bestimmt einen CL-Einstellungswert 316 basierend auf dem Unterschied zwischen dem Entlüftungsdruck-Sollwert 308 und dem justierten Entlüftungsdruck 232 für einen gegebenen Regelkreis. Das CL-Modul 312 bestimmt den CL-Einstellungswert 316 unter Verwendung einer CL-Steuerung, zum Beispiel einer proportionalen integrierten (PI) CL-Steuerung, eines Proportional-Integral-Differential-CL-Reglers (PID) oder einer anderen geeigneten Art an CL-Steuerung.
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Ein Sommermodul 320 bestimmt einen endgültigen Sollwert 324 basierend auf dem CL-Einstellungswert 316 und dem FF-Wert 300. Das Sommermodul 320 kann beispielsweise den endgültigen Sollwert 324 basierend auf oder gleich einer Summe des CL-Einstellungswertes 316 und des FF-Wertes 300 einstellen. In dem Beispiel, in dem der FF-Wert 300 eine Durchflussmenge durch das Entlüftungsventil 106 ist, ist der endgültige Sollwert 324 auch eine Solldurchsatzrate durch das Entlüftungsventil 106.
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Ein Sollwert-Bestimmungsmodul 328 bestimmt Sollwerte für das Öffnen des Entlüftungsventils 106 und für die Steuerung der Entlüftungspumpe 108 basierend auf dem endgültigen Sollwert 324. Das Sollwert-Bestimmungsmodul 328 bestimmt die Sollwerte kollektiv auf der Grundlage des endgültigen Sollwerts 324, da sowohl der Ausgang der Entlüftungspumpe 108 als auch das Öffnen des Entlüftungsventils 106 den Druck an dem Entlüftungsdrucksensor 146 beeinflussen.
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Das Sollwert-Bestimmungsmodul 328 kann beispielsweise eine sollwertgemäße Öffnung 332 des Entlüftungsventils 106 und eine Solldrehzahl 336 der Entlüftungspumpe 108 basierend auf dem endgültigen Sollwert 324 bestimmen. Das Sollwert-Bestimmungsmodul 328 kann die sollwertgemäße Öffnung 332 und die Solldrehzahl 336 unter Verwendung von einer oder mehreren Funktionen oder Zuordnungen, die die endgültigen Sollwerte zur sollwertgemäßen Öffnung und zu den Solldrehzahlen in Beziehung bringen, bestimmen. Wie oben erwähnt kann in manchen Anwendungen, die Entlüftungspumpe 108 eine Pumpe mit fester Drehzahl sein. In solchen Anwendungen kann das Sollwert-Bestimmungsmodul 328 die Solldrehzahl 336 auf die vorgegebene, feste Drehzahl einstellen und die sollwertgemäße Öffnung 332 basierend auf dem endgültigen Sollwert 324 für die Verwendung der vorgegebenen, festen Drehzahl bestimmen.
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Ein Motorregelmodul 340 steuert die Zufuhr von elektrischer Energie zum Elektromotor der Entlüftungspumpe 108 basierend auf der Solldrehzahl 336. Das Motorregelmodul 340 kann das Schalten eines Motortreibers (nicht gezeigt), beispielsweise eines Inverters, basierend auf der Solldrehzahl 336 steuern. Die Energie für die Entlüftungspumpe 108 kann beispielsweise von einer Batterie 344 oder einer anderen Energiespeichervorrichtung des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
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Die sollwertgemäße Öffnung 332 kann einem Wert zwischen 0 % (Entlüftungsventil 106 geschlossen) und 100 Prozent (Entlüftungsventil 106 geöffnet) entsprechen. Ein Regelmodul des Entlüftungsventils 348 steuert die Zufuhr elektrischer Energie, wie beispielsweise von der Batterie 344, zum Entlüftungsventil 106 basierend auf der sollwertgemäßen Öffnung 332.
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Das Regelmodul des Entlüftungsventils 348 kann einen Sollarbeitszyklus für das Entlüftungsventil 106 basierend auf der sollwertgemäßen Öffnung 332 bestimmen. Das Regelmodul des Entlüftungsventils 348 kann den Sollarbeitszyklus beispielsweise unter Verwendung einer Funktion oder einer Zuordnung, die das sollwertgemäße Öffnen mit den Arbeitszyklen in Beziehung bringt, bestimmen. Im Beispiel, in dem die sollwertgemäße Öffnung 332 einem Prozentsatz zwischen 0 und 100 Prozent entspricht, kann das Regelmodul des Entlüftungsventils 348 die sollwertgemäße Öffnung 332 als Sollarbeitszyklus verwenden. Das Regelmodul des Entlüftungsventils 348 versorgt das Entlüftungsventil 106 beim Sollarbeitszyklus mit Energie.
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Das Regelmodul des Entlüftungsventils 254 kann das Belüftungsventil 112 öffnen, beispielsweise, wenn das Entlüftungsventil 106 offen und die Entlüftungspumpe 108 eingeschaltet ist. Das Regelmodul des Belüftungsventils 254 kann das Belüftungsventil 112 öffnen, wenn die sollwertgemäße Öffnung 332 und/oder die Solldrehzahl 336 größer als Null sind. Durch das Öffnen des Belüftungsventils 112 kann Frischluft in den Dampfbehälter 104 strömen, während die Entlüftungspumpe 108 Entlüftungsdampf vom Dampfbehälter 104 durch das Entlüftungsventil 106 zum Ansaugsystem 14 pumpt.
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Ein Druckdifferenzmodul 352 bestimmt eine Druckdifferenz 356 über das Entlüftungsventil 106 basierend auf dem Unterschied zwischen dem justierten Entlüftungsdruck 232 und einem Ansaugdruck 360. Die Druckdifferenz 356 kann auch als ein Differenzdruck (Delta P) bezeichnet werden. Der Ansaugdruck 360 entspricht einem Druck an einem Auslass des Entlüftungsventils 106. Der Ansaugdruck 360 kann zum Beispiel unter Verwendung des Luftdrucksensors 37 an einer Stelle zwischen dem Luftfilter 19 und dem Motorleistungsverstärker 21, wo Kraftstoffdampf in das Ansaugsystem 14 eingeleitet wird, gemessen werden. Der Ansaugdruck 360 kann in diesen Anwendungen gleich hoch sein wie der Luftdruck 256.
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Ein erstes Massenfraktionsmodul 364 bestimmt einen ersten Kraftstoffdampf-Massenanteil 368 an der Stelle, wo Kraftstoffdampf in das Ansaugsystem 14 eingeleitet wird, ausgehend von der Druckdifferenz 356 und der sollwertgemäßen Öffnung 332 des Entlüftungsventils 106. Der erste Kraftstoffdampf-Massenanteil 368 entspricht dem Verhältnis zwischen (i) der Masse des Kraftstoffdampfs, der an der Eintrittsstelle 14 des Kraftstoffdampfs in das Ansaugsystem 14 strömt und (ii) der Gesamtmasse an Gasen an dieser Stelle. Die Gesamtmasse kann beispielsweise die Masse an Kraftstoffdampf, eine Masse an Frischluft und/oder die Masse eines oder mehrerer anderer Arten von Gasen (z. B. rückgeführtem Abgas) an dieser Stelle beinhalten.
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Wenn Kraftstoffdampf dem Ansaugsystem 14 am Ansaugkrümmer 24 zugeführt wurde, kann die Verzögerungszeit zwischen dem Moment, in dem der Kraftstoffdampf das Ansaugrohr 24 erreicht und wenn der Kraftstoffdampf später durch ein Einlassventil eines Zylinders strömt, minimal sein. Der erste Kraftstoffdampf-Massenanteil 368 könnte gefiltert werden, beispielsweise durch einen Verzögerungsfilter erster Ordnung, um den Kraftstoffdampfdurchsatz durch ein Einlassventil eines Zylinders zu schätzen.
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Da Kraftstoffdampf gemäß der vorliegenden Anmeldung weiter stromaufwärts zugeführt wird, ist die Verzögerungszeit zwischen Einleitung des Kraftstoffdampfes in das Ansaugsystem 14 und dem Moment, in dem der Kraftstoffdampf in einen Zylinder eintritt, länger. Daher bestimmt ein zweites Massenfraktionsmodul 372 einen zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil 376 basierend auf dem ersten Kraftstoffdampf Massenanteil 368, einer Vielzahl von früheren Werte des ersten Kraftstoffdampf-Massenanteils 368 und den Verzögerungen. Der zweite Kraftstoffdampf-Massenanteil 376 entspricht einem Verhältnis von (i) der Masse des Kraftstoffdampfes, der in einen Zylinder für den nächsten Verbrennungsereignis strömt zu (ii) der Gesamtmasse an Gasen in diesem Zylinder für das nächste Verbrennungsereignis.
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Das zweite Massenfraktionsmodul
372 bestimmt den zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil
376 mit einer oder mehreren Funktionen oder Zuordnungen, die die ersten Kraftstoffdampf-Massenfraktionen und Verzögerungen zu zweiten Kraftstoffdampf-Massenfraktionen in Beziehung setzen. Das zweite Massenfraktionsmodul
372 kann beispielsweise den zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil
376 für das nächste Verbrennungsereignis bestimmen anhand der Gleichung:
wobei FVMF2 der zweite Kraftstoffdampf-Massenanteil
376 ist, t eine Verzögerungszeit (z. B. Anzahl an Verbrennungsereignissen) zwischen dem Moment, wenn das Entlüftungsventil
106 zuerst geöffnet wird und wenn der zweite Kraftstoffdampf-Massenanteil
376 (d. h., der Massenanteil an Kraftstoffdampf, der in die Zylinder strömt) einen Gleichgewichtszustand erreicht, d ist eine Verzögerungszeit (z. B. eine Anzahl an Verbrennungsereignissen) zwischen dem Moment, wenn das Entlüftungsventil
106 zum ersten Mal geöffnet wird und wenn der zweite Kraftstoffdampf-Massenanteil
376 gleichzeitig in Reaktion auf die Öffnung des Entlüftungsventils
106 zu steigen beginnt, und FVMF1 bezieht sich auf einen der Werte des ersten Kraftstoffdampf-Massenanteils
368 für das Verbrennungsereignis t – 1 – i Verbrennungsereignisse weiter oben. Die Verzögerungszeiten t und d sind ganze Zahlen, d ist kleiner t. Die Verzögerungszeiten t und d können konstante Werte sein, die auf physikalischen Faktoren, wie Zylindervolumen, Volumen des Ansaugkrümmers
24 und Volumen der Strömungswege, durch die der Kraftstoffdampf strömt, bevor er in einen Zylinder eintritt, kalibrieren. In verschiedenen Anwendungen können die Verzögerungszeiten t und/oder d variable Werte sein und vom zweiten Massenfraktionsmodul
372 eingestellt werden. Das zweite Massenfraktionsmodul
372 kann die Verzögerungszeiten t und/oder d zum Beispiel mit einer oder mehreren Funktionen oder Zuordnungen, die die Motorlasten und/oder Motordrehzahlen mit t und/oder d in Beziehung setzen, einstellen. Die eine oder die mehreren Funktionen oder Zuordnungen können basierend auf den weiter oben genannten physikalischen Faktoren kalibriert werden.
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Ein oder mehrere Motorbetriebsparameter können basierend auf dem zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil 376 gesteuert oder eingestellt werden. 4 zeigt beispielsweise ein funktionelles Blockschaltbild eines exemplarischen Teils des ECM 30. Ein Drosselklappensteuermodul 380 kann die Öffnung der Drosselklappe 22 basierend auf dem zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil 376 steuern. Das Drosselklappensteuermodul 380 kann beispielsweise die Öffnung der Drosselklappe 22 basierend auf einem Sollwert für das Luft-Kraftstoffgemisch angesichts des zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteils 376 und einer Masse der flüssigen Kraftstoffeinspritzung einstellen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann ein Kraftstoffsteuermodul 384 die Masse der flüssigen Kraftstoffeinspritzung basierend auf dem Sollwert für das Luft-Kraftstoffgemisch angesichts des zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteils 376 steuern. Während die Beispiele für die Steuerung der Drosselklappe 22 und/oder die Kraftstoffeinspritzung basierend auf dem zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil 376 präsentiert wurden, können ein oder mehrere weitere Motorbetriebsparameter zusätzlich oder alternativ, basierend auf dem zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil 376, gesteuert werden.
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5 beinhaltet ein Flussdiagramm mit einem Beispielverfahren zur Steuerung des Entlüftungsventils 106 und der Entlüftungspumpe 108. Die Steuerung beginnt mit 504 worin das Einstellmodul 224 den justierten Entlüftungsdruck 232, wie weiter oben erörtert, bestimmt. Bei 508 bestimmt das Modul für den Durchfluss-Sollwert 280 den Entlüftungsdurchfluss-Sollwert 284 basierend auf dem MAF 288 und dem/den Betankungsparameter(n) 292. Bei 512 bestimmt das Modul für den Entlüftungsdruck-Sollwert 304 und das FF-Modul 296 den Entlüftungsdruck-Sollwert 308 und den FF-Wert 300, auf der Basis des Entlüftungsdurchfluss-Sollwerts 284.
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Bei 516 bestimmt das CL-Modul 312 die CL-Justierung 316 basierend auf dem Unterschied zwischen dem Entlüftungsdruck-Sollwert 308 und dem justierten Entlüftungsdruck 232. Das Sommermodul 320 bestimmt den endgültigen Sollwert 324 basierend auf dem CL-Einstellungswert 316 und dem FF-Wert 300 bei 520. Das Sommermodul 320 kann beispielsweise den endgültigen Sollwert 324 basierend auf oder gleich dem CL-Einstellungswert 316 und dem FF-Wert 300 einstellen.
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Bei 524 kann das Sollwert-Bestimmungsmodul 328 die sollwertgemäße Öffnung 332 für das Entlüftungsventil 106 und die Solldrehzahl 336 für die Entlüftungspumpe 108 basierend auf dem endgültigen Sollwert 324 bestimmen. Das Regelmodul des Entlüftungsventils 348 steuert die Öffnung des Entlüftungsventils 106 basierend auf der sollwertgemäßen Öffnung 332 und das Motorregelmodul 340 steuert die Drehzahl der Entlüftungspumpe 108 basierend auf der Solldrehzahl 336. Das Beispiel in 5 bildet einen Regelkreis ab, Regelkreise können bei einem vorgegebenen Wert gestartet werden.
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6 zeigt ein Funktionsblockdiagramm mit einem Verwendungsbeispiel für das Entlüftungsregelmodul 110. Das Beispiel der 6 stellt ein System ohne CL-Steuerung dar. Das Modul für den Durchfluss-Sollwert 280 bestimmt den Entlüftungsdurchfluss-Sollwert 284, wie weiter oben erörtert.
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Im Beispiel von 6 bestimmt das Sollwert-Bestimmungsmodul 328 Sollwerte zum Öffnen des Entlüftungsventils 106 und zur Steuerung der Entlüftungspumpe 108 auf der Basis des Entlüftungsdurchfluss-Sollwerts 284. Das Sollwert-Bestimmungsmodul 328 kann die Sollwerte zum Öffnen des Entlüftungsventils 106 und zur Steuerung der Entlüftungspumpe 108 des Weiteren basierend auf dem justierten Entlüftungsdruck 232 bestimmen. Das Sollwert-Bestimmungsmodul 328 bestimmt die Sollwerte kollektiv, da sowohl der Ausgang der Entlüftungspumpe 108 und das Öffnen des Entlüftungsventils 106 den Druck am Entlüftungsdrucksensor 146 beeinflussen.
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So kann beispielsweise das Sollwert-Bestimmungsmodul 328 die sollwertgemäße Öffnung 332 des Entlüftungsventils 106 und die Solldrehzahl 336 der Entlüftungspumpe 108 auf der Basis des Entlüftungsdurchfluss-Sollwerts 284 und, gegebenenfalls, des justierten Entlüftungsdrucks 232 bestimmen. Das Sollwert-Bestimmungsmodul 328 kann die sollwertgemäße Öffnung 332 und die Solldrehzahl 336 unter Verwendung von einer oder mehreren Funktionen oder Zuordnungen, die die Entlüftungsdurchfluss-Sollwerte und optional die justierten Entlüftungsdruckwerte mit der sollwertgemäßen Öffnung und den Solldrehzahlen in Beziehung bringen, bestimmen. Wie oben erwähnt kann in manchen Anwendungen, die Entlüftungspumpe 108 eine Pumpe mit fester Drehzahl sein. In solchen Anwendungen kann das Sollwert-Bestimmungsmodul 328 die Solldrehzahl 336 auf die vorgegebene, feste Drehzahl einstellen und die sollwertgemäße Öffnung 332 basierend auf dem Entlüftungsdurchfluss-Sollwert 284 und optional auf dem justierten Entlüftungsdruck 232 für die Verwendung der vorgegebenen, festen Drehzahl bestimmen.
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7 beinhaltet ein exemplarisches Diagramm des Kraftstoffdampf-Massenanteils 704 über eine Anzahl an Verbrennungsereignissen 708. Spur 712 verfolgt den Massenanteil des Kraftstoffdampfes an der Stelle, an der der Kraftstoffdampf in das Ansaugsystem 14 einströmt. Spur 716 verfolgt den Kraftstoffdampf-Massenanteil in die Zylinder.
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Das Entlüftungsventil 106 wird ungefähr bei der Zeit 720 zum ersten Mal geöffnet. Der Kraftstoffdampf-Massenanteil in die Zylinder beginnt ungefähr bei Zeit 724 zu steigen als Reaktion auf die Öffnung des Entlüftungsventils 106. Der Zeitraum zwischen Zeit 720 und Zeit 724 kann der Gleichung weiter oben d entsprechen. Etwa bei Zeit 728 erreicht der Kraftstoffdampf-Massenanteil in die Zylinder einen stetigen Zustand oder Gleichgewichtszustand mit dem (anfänglichen) Kraftstoffdampfdurchfluss in das Ansaugsystem 14. Der Zeitraum zwischen der Zeit 724 und der Zeit 728 entspricht t in der Gleichung weiter oben.
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8 beinhalten ein Flussdiagramm mit einem Beispielverfahren für die Bestimmung des Kraftstoffdampf-Massenstroms in die Zylinder und die Steuerung des Motorbetriebs basierend auf dem Kraftstoffdampfdurchsatz. Die Steuerung kann mit 804 beginnen, wo das Druckdifferenzmodul 352 die Druckdifferenz 356 über das Entlüftungsventil 106 bestimmt. Das Druckdifferenzmodul 352 setzt die Druckdifferenz 356 basierend auf oder gleich dem Unterschied zwischen dem justierten Entlüftungsdruck 232 und dem Ansaugdruck 360 fest.
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Bei 808 bestimmt das erste Massenfraktionsmodul 364 den ersten Kraftstoffdampf-Massenanteil 368. Das erste Massenfraktionsmodul 364 bestimmt den ersten Kraftstoffdampf-Massenanteil 368 basierend auf der Druckdifferenz 356 und der sollwertgemäßen Öffnung 332 des Entlüftungsventils 106, wie weiter oben erörtert. Der erste Kraftstoffdampf-Massenanteil 368 entspricht dem Verhältnis zwischen der Masse des Kraftstoffdampfs, der an der Eintrittsstelle des Kraftstoffdampfs in das Ansaugsystem 14 in das Ansaugsystem 14 strömt und der Gesamtmasse an Gasen an dieser Stelle.
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Das zweite Massenfraktionsmodul
372 bestimmt den zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil
376 bei
812. Das zweite Massenfraktionsmodul
372 bestimmt den zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil
376 basierend auf dem ersten Kraftstoffdampf-Massenanteil
368, einer Vielzahl von bisherigen Werten des ersten Kraftstoffdampf-Massenanteils
368, und den Verzögerungen. Der zweite Kraftstoffdampf-Massenanteil
376 entspricht einem Verhältnis der Masse des Kraftstoffdampfes, der für das nächste Verbrennungsereignis in einen Zylinder strömt, zur Gesamtmasse von Gasen, die für das nächste Verbrennungsereignis in diesen Zylinder strömen. Das zweite Massenfraktionsmodul
372 kann beispielsweise den zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil
376 für das nächste Verbrennungsereignis bestimmen anhand der Gleichung:
wobei FVMF2 der zweite Kraftstoffdampf-Massenanteil
376 ist, t eine Verzögerungszeit (z. B. Anzahl an Verbrennungsereignissen) zwischen dem Moment, wenn das Entlüftungsventil
106 zuerst geöffnet wird und wenn der zweite Kraftstoffdampf-Massenanteil
376 (d. h., der Massenanteil an Kraftstoffdampf, der in die Zylinder strömt) einen Gleichgewichtszustand erreicht, d ist eine Verzögerungszeit (z. B. eine Anzahl an Verbrennungsereignissen) zwischen dem Moment, wenn das Entlüftungsventil
106 zum ersten Mal geöffnet wird und wenn der zweite Kraftstoffdampf-Massenanteil
376 gleichzeitig in Reaktion auf die Öffnung des Entlüftungsventils
106 zu steigen beginnt, und FVMF1 bezieht sich auf einen der Werte des ersten Kraftstoffdampf-Massenanteils
368 für das Verbrennungsereignis t – 1 – i Verbrennungsereignisse weiter oben.
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Basierend auf dem zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil 376 werden bei 816 ein oder mehrere Motorbetriebsparameter gesteuert oder eingestellt. Das Drosselklappensteuermodul 380 kann beispielsweise die Öffnung der Drosselklappe 22 basierend auf dem zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil 376 steuern. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Kraftstoffsteuermodul 384 die Masse von flüssiger Kraftstoffeinspritzung basierend auf dem zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil 376 steuern. Ein oder mehrere weitere Motorbetriebsparameter können zusätzlich oder alternativ basierend auf dem zweiten Kraftstoffdampf-Massenanteil 376 gesteuert werden. Das Beispiel in 8 bildet einen Regelkreis ab, Regelkreise können bei einem vorgegebenen Wert gestartet werden.
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Die vorhergehende Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Anwendungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt, und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Ansprüchen hervor. Es sei darauf hingewiesen, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Ferner, obwohl jede der Ausführungsformen oben dahingehend beschrieben ist, dass sie bestimmte Merkmale aufweist, kann/können eines oder mehrere dieser Funktionen, die in Bezug auf jede Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in jeder der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben wird. Mit anderen Worten ausgedrückt schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und Permutationen von einer oder mehreren Ausführungsformen gegeneinander bleiben innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung.
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Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (beispielsweise zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten usw.) werden mit verschiedenen Begriffen beschrieben, einschließlich „verbunden“, „in Eingriff stehend“, „gekoppelt“, „benachbart“ „neben“, „oben auf“, „über“, „unter“, und „angeordnet“. Sofern nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann eine Beziehung eine direkte Beziehung sein, wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und zweiten Element in der oben genannten Offenbarung beschrieben wird, wenn keine anderen intervenierenden Elemente zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden sind, kann jedoch auch eine indirekte Beziehung sein, wenn eines oder mehrere intervenierende Elemente (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden ist/sind. Wie hierin verwendet, sollte der Satz von mindestens einem von A, B und C so zu verstehen sein, dass damit eine Logik gemeint ist (A OR B OR C), unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen OR, und sollte nicht dahingehend zu verstehen sein, dass gemeint ist „mindestens einer von A, mindestens einer von B und mindestens einer von C“.
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In dieser Anwendung, einschließlich der folgenden Definitionen, kann der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ ggf. durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann auf Folgendes verweisen bzw. Teil von Folgendem sein oder Folgendes beinhalten: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der Code ausführt; einen Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), der einen von einem Prozessor ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten, wie zum Beispiel in einem System-on-Chip.
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Das Modul kann ebenfalls eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen beinhalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellen-Schaltkreise kabelgebundene oder -lose Schnittstellen beinhalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen hieraus verbunden sind. Die Funktionalität der in dieser Offenbarung genannten Module kann auf mehrere Module verteilt werden, die mit Schnittstellen-Schaltkreisen verbunden sind. Beispiel: Mehrere Module können einen Lastenausgleich zulassen. In einem anderen Beispiel können von einem Servermodul (z.°B. Remote-Server oder Cloud) bestimmte Funktionen eines Client-Moduls übernommen werden.
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Der Ausdruck Code, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten, und auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte verweisen. Der Ausdruck „gemeinsamer Prozessor-Schaltkreis“ bezieht sich auf einen einzelnen Prozessor-Schaltkreis, der bestimmten oder vollständigen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Ausdruck „gruppierter Prozessor-Schaltkreis“ bezieht sich auf einen Prozessor-Schaltkreis, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessor-Schaltkreisen bestimmten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen ausführt. Verweise auf mehrere Prozessorschaltkreise umfassen mehrere Prozessorschaltkreise auf diskreten Matrizen, mehrere Prozessor-Schaltkreise auf einem einzelnen Die, mehrere Kerne auf einem einzelnen Prozessor-Schaltkreis, mehrere Threads eines einzelnen Prozessor-Schaltkreises oder eine Kombination der oben genannten. Der Ausdruck „gemeinsamer Speicherschaltkreis“ bezieht sich auf einen einzelnen Speicherschaltkreis, der bestimmten oder vollständigen Code von mehreren Modulen speichert. Der Ausdruck „gruppierter Speicherschaltkreis“ bezieht sich auf einen Speicherschaltkreis, der in Kombination mit zusätzlichem Speicher bestimmten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen speichert.
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Der Ausdruck „Speicherschaltkreis“ ist dem Ausdruck „computerlesbares Medium“ untergeordnet. Der Ausdruck „computerlesbares Medium“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich nicht auf transitorische elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich in einem Medium ausbreiten (z. B. im Falle einer Trägerwelle); der Ausdruck „computerlesbares Medium“ ist daher als greifbar und nicht-transitorisch zu verstehen. Nicht einschränkende Beispiele eines nicht-transitorischen, greifbaren computerlesbaren Mediums sind nicht-flüchtige Speicherschaltkreise (z. B. Flash-Speicherschaltkreise, löschbare programmierbare ROM-Schaltkreise oder Masken-ROM-Schaltkreise), flüchtige Speicherschaltkreise (z. B. statische oder dynamische RAM-Schaltkreise), magnetische Speichermedien (z. B. analoge oder digitale Magnetbänder oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z. B. CD, DVD oder Blu-ray).
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Die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig mit einem speziell hierfür vorgesehenen Computer, der für die Ausführung bestimmter Computerprogrammfunktionen konfiguriert ist, implementiert werden. Die Funktionsblöcke, Flussdiagramm-Komponenten und weiteren oben beschriebenen Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die von entsprechend geschulten Technikern oder Programmierern in Computerprogramme umgesetzt werden können.
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Die Computerprogramme beinhalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf mindestens einem nicht-transitorischen greifbaren computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können ebenfalls gespeicherte Daten enthalten oder auf gespeicherten Daten basieren. Die Computerprogramme können ein Basic Input Output System (BIOS) umfassen, das mit der Hardware des Spezialcomputers zusammenwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit bestimmten Vorrichtungen des Spezialcomputers, einem oder mehreren Betriebssystemen, Benutzeranwendungen, Hintergrunddiensten, im Hintergrund laufenden Anwendungen usw. zusammenwirken.
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Die Computerprogramme können Folgendes beinhalten: (i) Beschreibungstext, der geparst wird, wie etwa HTML (hypertext markup language) oder XML (extensible markup language), (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der aus Quellcode von einem Compiler erstellt wurde, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-time-Compiler usw. Ausschließlich als Beispiel kann Quellcode mit einem Syntax von Sprachen, wie etwa C, C++, C#, Objective C, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5, Ada, ASP (active server pages), PHP, Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua und Python®, geschrieben werden.
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Keines der in den Ansprüchen genannten Elemente ist als „Mittel für eine Funktion“ (sog. „means plus function“) gemäß 35 U.S.C. §112(f) zu verstehen, es sei denn ein Element wird ausdrücklich unter Verwendung des Ausdrucks „means for“ (Mittel für) beschrieben oder falls in einem Verfahrensanspruch die Ausdrücke „Operation für“ oder „Schritt für“ verwendet werden.