DE102016125277A1 - Verfahren zur kraftstoffeinspritzsteuerung - Google Patents

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Paul Joseph Tennison
Jonathan Finchum
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Abstract

Bereitgestellt werden ein Verfahren und Systeme zum Verbessern von Kraftmaschinenleistungsfähigkeit bei hohen Lastbedingungen mit verringerter Verbrennungsphase bei gleichzeitigem Halten von Zylinderinnenspitzendrücken innerhalb von Grenzen. Eine auf eine Vorkraftstoffeinspritzung folgende Hauptkraftstoffeinspritzung wird in mehrere kleinere Einspritzungen geteilt, wobei die kleineren Einspritzungen so auf eine Zeit der Hauptkraftstoffeinspritzung verteilt sind, dass Spitzenzylinderdrücke für jede Einspritzung innerhalb von Zylinderdruckgrenzen sind. Auf diese Weise wird mehr Enthalpie zum Beschleunigen des Aufwärmens der Abgaskatalysatoren erzeugt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf eine interne Brennkraftmaschine, die mehrere Einspritzungen pro Zylinder pro Verbrennungszyklus aufweist.
  • Hintergrund und Kurzdarstellung
  • Während ausgewählter Kraftmaschinenbetriebsbedingungen kann die Verbrennungsphase spätverstellt sein, um Spitzenzylinderinnendrücke zu verringern. Daher können Spitzenzylinderdrücke verringert werden, um Zylinderinnendrücke innerhalb einer Grenze zu halten, oberhalb der die Zylinderintegrität beeinträchtigt sein kann. Die spätverstellte Verbrennungsphase kann spätverstellten Einspritzzeitpunkt (auf einen suboptimalen Zeitpunkt) in Kraftmaschinen mit Fremdzündung oder spätverstellte Kraftstoffeinspritzung in Kraftmaschinen mit Kompressionszündung umfassen. Spätverstellte Verbrennungsphase kann auch während Kraftmaschinenkalibrierung verwendet werden, wenn eine Auslassabgasreinigungsvorrichtung (z. B. ein mit einer Dieselkraftmaschine gekoppeltes Nachbehandlungssystem) nicht voll funktionsfähig ist. Die spätverstellte Verbrennungsphase wird dort verwendet, um die Abgastemperatur zu erhöhen und NOx zu verringern.
  • Die Erfinder hier haben erkannt, dass das Spätverstellen der Verbrennungsphase zum Begrenzen von Spitzenzylinderdrücken die Kraftmaschinenleistungsfähigkeit verschlechtern kann, insbesondere die Leistungsfähigkeit bei voller Last. Die spätverstellte Verbrennungsphase resultiert auch in einem höheren Kraftstoffverbrauch und höheren Abgastemperaturen, als mit stärker frühverstellten Verbrennungsphasen möglich wäre, was dazu führt, dass die Drehmomentabgabe und der Leistungsausgang der Kraftmaschine begrenzt sind. Das Problem kann sich verschärfen, wenn die Kraftmaschine mit Kraftstoffen mit niedriger Energiedichte, wie etwa Biodiesel, oder anderen mit Sauerstoff angereicherten Kraftstoffen, betrieben wird.
  • In ähnlicher Weise kann es, wenn spätverstellte Verbrennungsphase zum Beschleunigen der Katalysatorerwärmung verwendet wird, eine Erhöhung bei Kohlenwasserstoffemissionen (HC – Hydrocarbon) geben. Wenn die Spätverstellung der Verbrennungsphase begrenzt ist, um die HC-Emissionen zu steuern, kann daraus ein Begrenzen des Niveaus von Abgastemperatur oder Enthalpie resultieren, das durch die Verbrennungsphase bereitgestellt werden kann (mit anderen Worten: weniger als das gewünschte Ausmaß an Erwärmung). Andere Kalibrierparameter, wie etwa AGR-Strom, können eingestellt werden, um einen Kompromiss mit der Abgastemperatur bereitzustellen. Allerdings ist die Kalibrierung möglicherweise bei Kraftmaschinensystemen, die mehrere Abgaskatalysatoren haben, nicht so effizient. Wenn beispielsweise ein vorgelagerter Oxidationskatalysator teilweise oder vollständig vor einem nachgelagerten Reduktionskatalysator aktiv wird, kann die Kraftmaschine weiter für reduzierte HC-Emissionen kalibriert werden, wobei die Abgastemperatur bei einem höheren NOx-Niveau begrenzt ist. Insgesamt ist die Kraftmaschinenleistungsfähigkeit verschlechtert, und die Kraftmaschine kann zu einer nicht emissionskonformen gemacht werden.
  • Bei einigen Kraftmaschinensystemen können anstelle des Spätverstellens der Verbrennungsphase Spitzenzündungsdrücke und Abgastemperaturen durch Vergrößern der Kraftstoffeinspritzdüsengröße erhöht werden. Dabei ermöglicht die größere Düsengröße einen höheren Kraftstofffluss durch ein Einspritzventil, was dazu führt, dass eine größere Menge an Kraftstoff pro Einspritzung einem Zylinder zugeführt wird. Allerdings haben die Erfinder erkannt, dass die zusätzliche Hardware Kraftmaschinenkosten erhöhen kann. Des Weiteren kann die vergrößerte Düsengröße auch zu einer verschlechterten Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Kraftmaschinenleistungsfähigkeit führen.
  • In einem Beispiel können einige der obigen Probleme zumindest teilweise durch ein Verfahren für eine Kraftmaschine behandelt werden, das Folgendes umfasst: in Reaktion darauf, dass ein vorhergesagter Spitzenzylinderinnendruck für eine geplante Hauptkraftstoffeinspritzung in einen Zylinder später erfolgt als zu einer Schwellenzeit, Teilen der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung in zumindest eine erste und eine zweite Einspritzung, wobei die erste Einspritzung relativ zur Zeit der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung frühverstellt ist. Auf diese Weise können Abgastemperaturen gesteuert werden, während der Zylinderdruck innerhalb von Grenzen gehalten wird, wodurch die Kraftmaschineneffizienz verbessert wird.
  • Als ein Beispiel kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung in zwei oder mehr Einspritzungen geteilt sein, um ein Zylinderdruckprofil bereitzustellen, in dem sich der Zylinderspitzendruck bei einem Zieldruck befindet. Insbesondere, wenn die ursprünglich geplante Hauptkraftstoffeinspritzung einen Spitzenzylinderdruck hat, der höher als der Zielzylinderdruck ist (das heißt, ein definiertes Spitzenzylinderdruckziel für die gegebenen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen), kann die Haupteinspritzzeit spätverstellt sein, um den Zylinderdruck zu begrenzen. Um zumindest etwas des Verlusts an Leistungsfähigkeit und Enthalpie auszugleichen, der aus dem Spätverstellen der Verbrennungsphase resultiert, kann die Hauptkraftstoffeinspritzung in zumindest zwei Einspritzungen geteilt sein, wobei die erste Einspritzung zu einem früheren Zeitpunkt als ein/frühverstellt gegenüber einem Zeitpunkt der ursprünglich geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung erfolgt und die zweite Einspritzung zu einem Zeitpunkt äquivalent mit dem oder später als zum Zeitpunkt der ursprünglich geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung erfolgt. Der Zeitpunkt der geteilten Einspritzungen kann basierend auf Kraftmaschinenparametern, wie etwa Kraftmaschinendrehzahl, Last, Randbedingungen und Kraftmaschinenarchitektur, eingestellt sein. Während des Frühverstellens des Zeitpunkts der ersten Einspritzung wird ein Anteil des Gesamtkraftstoffs, der bei der ersten Einspritzung bereitgestellt wird, erhöht, sodass ein Spitzenzylinderdruck, der aus der ersten Einspritzung resultiert, bei einem Druck liegt, der bei oder direkt unter dem Spitzenzylinderdruckziel (oder der Grenze) ist. Zur gleichen Zeit wird die Menge an Kraftstoff, die bei der zweiten Einspritzung bereitgestellt wird, entsprechend verringert, um die Gesamtkraftstoffeinspritzmenge der ursprünglich geplanten Einspritzung beizubehalten (oder mit eingestellter Einspritzmenge zum Erfüllen eines vom Benutzer angewiesenen Kraftmaschinendrehmoments). Ein Zeitpunkt der zweiten Einspritzung ist spätverstellt, sodass ein Spitzenzylinderdruck, der aus der zweiten Einspritzung resultiert, so nahe wie möglich am Spitzenzylinderdruck der ersten Einspritzung liegt, während der Zylinderdruck innerhalb der Zylinderdruckgrenze gehalten wird. In einem Beispiel kann die geteilte Kraftstoffeinspritzung für eine Hauptkraftstoffeinspritzung in jedem Zylinder verwendet werden, bis eine Abgastemperatur ausreichend hoch ist, um einen oder mehrere Abgaskatalysatoren, wie etwa einen vorgelagerten Oxidationskatalysator und einen nachgelagerten Reduktionskatalysator, zu erhitzen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die geteilte Kraftstoffeinspritzung beibehalten werden, bis die Abgastemperatur hoch genug ist, um die Turbineneinlasstemperatur oberhalb einer Zieltemperatur zu halten.
  • Durch Verwenden der geteilten Kraftstoffeinspritzung, wenn die Spitzenzylinderdruckgrenzen erreicht oder überschritten sind, wird die Kraftmaschineneffizienz verbessert, und maximales Drehmoment wird erreicht, während die Abgastemperatur unterhalb der maximalen Abgastemperaturgrenze gehalten wird. In diesem Fall ermöglicht das Teilen der Haupteinspritzung, dass mehr Kraftstoff eingespritzt wird, wodurch mehr Drehmoment produziert wird, ohne dass Abgastemperaturen erhöht werden. Durch Verwenden der geteilten Einspritzung zum Beschleunigen des Anspringens des Katalysators können die Einspritzzeitpunkte der geteilten Einspritzung verschoben werden, um Abgastemperaturen zu erhöhen, wenn sie unterhalb der maximalen Abgastemperaturgrenze sind. In diesem Fall kann die geteilte Einspritzung auch verwendet werden, um eine Strategie mit Haupteinspritzung-Nacheinspritzung bereitzustellen.
  • Auf diese Weise kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung in eine erste Einspritzung, die so weit wie möglich frühverstellt ist, und eine zweite Einspritzung, die so nahe wie möglich am Ende der ersten Einspritzung ist, geteilt sein. Die Verwendung einer geteilten Einspritzung verringert den Betrag von Verbrennungsphasenspätverstellung, der erforderlich ist, um Spitzenzylinderdrücke innerhalb von Druckgrenzen zu halten. Daher verbessert dies die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Kraftmaschinenleistungsfähigkeit, insbesondere bei hohen Lasten. Zusätzlich können die Spitzenzylinderdrücke der ersten und zweiten Einspritzung ausreichend nah beieinander bereitgestellt sein, so dass Abgastemperaturen schnell angehoben werden, wodurch die Emissionsleistung verbessert und das Turboloch verringert werden. Daher ermöglicht dies eine erhöhte Kraftmaschinenleistung selbst bei Betreiben mit Kraftstoffen mit niedriger Energiedichte. Darüber hinaus kann die erhöhte Kraftmaschinenleistungsfähigkeit ohne kostspielige Änderungen an der Hardware, wie etwa während Verwendens von Einspritzdüsen für geringen Durchfluss, erreicht werden.
  • Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie soll keine Schlüsselmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Zudem beschränkt sich der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Umsetzungen, welche die oben oder in einem anderen Teil der vorliegenden Offenbarung genannten Nachteile lösen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kraftmaschine.
  • 2 stellt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Einstellen des Profils einer Haupteinspritzung und einer vorangehenden Voreinspritzung gemäß der vorliegenden Offenbarung dar.
  • 3 stellt ein Flussdiagramm dar, das ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen, ob die Hauptkraftstoffeinspritzung, basierend auf Abgastemperatur und Zylinderdruckbeschränkungen, geteilt werden soll, veranschaulicht.
  • 4 stellt ein Flussdiagramm dar, das ein beispielhaftes Verfahren zum Kalibrieren jeder Einspritzung einer geteilten Hauptkraftstoffeinspritzung veranschaulicht.
  • 5 stellt eine beispielhafte Verwendung einer geteilten Hauptkraftstoffeinspritzung für Zylinderdruck- und/oder Abgastemperatursteuerung dar.
  • 6 stellt ein Flussdiagramm dar, das ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen, ob die Hauptkraftstoffeinspritzung, basierend auf Abgaskatalysatorbedingungen, geteilt werden soll, veranschaulicht.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern und Einstellen des Profils (einschließlich Zeitsteuerung, Menge und Anzahl von Einspritzungen pro Zyklus) einer Hauptkraftstoffeinspritzung und gegebenenfalls einer vorangehenden Kraftstoffvoreinspritzung in einem Kraftmaschinensystem, wie etwa dem Kraftmaschinensystem aus 1. Eine Kraftmaschinensteuerung kann eine Steuerroutine, wie etwa die Beispielroutinen aus 2–4 und 6, durchführen, um zumindest eine Hauptkraftstoffeinspritzung in einen Zylinder basierend auf Kraftmaschinenbetriebsbedingungen zu teilen, um Kraftmaschinendrehmoment und -leistung zu erhöhen und gleichzeitig Zylinderspitzendrücke innerhalb vordefinierter Grenzen zu halten. Insbesondere kann die Kraftmaschine mit mehreren Einspritzungen pro Verbrennungszyklus betrieben sein, wobei die Einspritzungen basierend auf Abgastemperatur- und Zylinderdruckbeschränkungen kalibriert sind, wie in 5 gezeigt.
  • Jetzt Bezug nehmend auf 1 ist eine schematische Darstellung mit einem Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine 10 gezeigt, die in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs enthalten sein kann. Die Kraftmaschine 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuerung 12 umfasst, und durch Eingabe von einem Fahrzeugbediener 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert sein. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Eine Brennkammer 30 (auch Zylinder 30 genannt) der Kraftmaschine 10 kann Brennkammerwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36 umfassen. Der Kolben 36 kann derart mit einer Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, dass eine Hubbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 40 kann mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs über ein Zwischengetriebesystem (nicht gezeigt) gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlassermotor mit der Kurbelwelle 40 über ein Schwungrad (nicht gezeigt) gekoppelt sein, um eine Betriebsaufnahme der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
  • Die Brennkammer 30 kann Einlassluft von einem Einlasskrümmer 44 über eine Einlassleitung 42 empfangen und kann Verbrennungsgase über einen Auslasskrümmer 48 an eine Auslassleitung 68 auslassen. Der Einlasskrümmer 44 und der Auslasskrümmer 48 können gezielt über Einlassventil 52 und Auslassventil 54 mit der Brennkammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile umfassen.
  • Bei dem in 1 dargestellten Beispiel können das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 durch Nockenbetätigung über jeweilige Nockenbetätigungssysteme 51 bzw. 53 gesteuert sein. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können jeweils einen oder mehrere Nocken umfassen und ein oder mehrere Systeme mit Nockenprofilschaltung (CPS – Cam Profile Switching), variabler Nockenwellensteuerung (VCT – Variable Cam Timing), variabler Ventilsteuerung (VVT – Variable Valve Timing) und/oder variabler Ventilhubsteuerung (VVL – Variable Valve Lift) benutzen, die von der Steuerung 12 zum Variieren des Ventilbetriebs betrieben werden können. Die Position des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 können von den Positionssensoren 55 bzw. 57 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert sein. Zum Beispiel kann der Zylinder 30 alternativ ein Einlassventil, das durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung, darunter CPS- und/oder VCT-Systeme, gesteuert wird, umfassen.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 mit einem oder mehreren Kraftstoffeinspritzventilen ausgelegt sein, um ihnen Kraftstoff bereitzustellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist der Zylinder 30 mit einem Kraftstoffeinspritzventil 66 gezeigt. Das Kraftstoffeinspritzventil 66 ist mit dem Zylinder 30 gekoppelt gezeigt, um Kraftstoff direkt in diesen proportional zur Impulsbreite des Signals FPW einzuspritzen, das von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 69 empfangen wird. Auf diese Weise sorgt die Kraftstoffeinspritzdüse 66 für eine sogenannte Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer 30. In anderen Beispielen kann das Kraftstoffeinspritzventil zum Beispiel auf der Seite der Brennkammer oder an der Oberseite der Brennkammer montiert sein. In anderen Beispielen kann das Kraftstoffeinspritzventil 66 mit einem Einlasskanal gekoppelt sein, um etwas bereitzustellen, was als Kanaleinspritzung bekannt ist. Weiterhin kann Zylinder 30 dazu ausgelegt sein, Kraftstoff von jedem der mehreren direkten Kraftstoffeinspritzventile, der mehreren Kanaleinspritzventile oder von sowohl einem Kanal- als auch einem direkten Kraftstoffeinspritzventil empfangen. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler umfasst.
  • Kraftstoff kann während eines Verbrennungszyklus mittels mehrerer Einspritzungen über das Kraftstoffeinspritzventil 66 dem Zylinder 30 zugeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können mehrere Einspritzungen während des Verdichtungshubs, mehrere Einspritzungen während des Einlasshubs oder eine Kombination aus einigen Direkteinspritzungen während des Verdichtungshubs und einigen während des Einlasshubs umfassen. Wie hier Bezug nehmend auf 2–4 ausgeführt, können während ausgewählter Bedingungen Abgastemperaturen durch Teilen einer Hauptkraftstoffeinspritzung (das heißt eine auf eine Voreinspritzung folgende und einer Nacheinspritzung vorausgehende Einspritzung) in zwei oder mehr Einspritzungen erhöht werden. Die zwei oder mehr geteilten Einspritzungen können bei einem Verdichtungshub für eine Kraftmaschine mit Kompressionszündung erfolgen, wobei Zeitpunkt und Dauer der Einspritzungen so eingestellt werden, dass Spitzenzylinderdrücke, die aus jeder der geteilten Einspritzungen resultieren, bei einem Zieldruck sind (z. B. bei oder gerade unterhalb einer Zylinderdruckgrenze, aber nicht darüber), und aufeinander folgen (z. B. innerhalb einer Schwellendistanz/-zeit zueinander). Zusätzlich kann basierend auf NVH-Betrachtungen auch eine Voreinspritzung in eine oder mehrere Einspritzungen geteilt sein.
  • In ähnlicher Weise, wenn mehrere Kraftstoffeinspritzventile mit dem Zylinder gekoppelt sind, kann jedes Einspritzventil einen Teil der Gesamtkraftstoffeinspritzung liefern, die in Zylinder 30 verbrannt wird. Ferner kann die Verteilung und/oder relative Menge an Kraftstoff, die von jedem Kraftstoffeinspritzventil geliefert wird, mit Betriebsbedingungen variieren, wie etwa Kraftmaschinenlast, Kraftmaschinentemperatur, Klopfen usw. Es ist anzumerken, dass dies lediglich Beispiele von unterschiedlichen Einspritzverhältnissen und Aufteilungsverhältnissen sind und dass andere Einspritz- und Aufteilungsverhältnisse verwendet werden können. Darüber hinaus versteht sich, dass kanaleingespritzter Kraftstoff während eines Einlassventil-geöffnet-Ereignisses, Einlassventil-geschlossen-Ereignisses (zum Beispiel im Wesentlichen vor einem Einlasshub, wie zum Beispiel während eines Auslasshubs) sowie sowohl bei Betrieb mit geöffnetem als auch geschlossenem Einlassventil zugeführt werden kann.
  • In einem Beispiel kann die Kraftmaschine 10 eine Dieselkraftmaschine sein, die Luft und Diesel durch Kompressionszündung verbrennt. Bei anderen, nicht beschränkenden Ausführungsformen kann die Kraftmaschine 10 einen anderen Kraftstoff, einschließlich Benzin, Biodiesel oder eine alkoholhaltige Kraftstoffmischung (z. B. Benzin und Ethanol oder Benzin und Methanol) durch Kompressionszündung und/oder Fremdzündung verbrennen. Daher können die hier beschriebenen Ausführungsformen in jeder geeigneten Kraftmaschine verwendet werden, einschließlich unter anderem Diesel- und Benzinkompressionszündungskraftmaschinen, Fremdzündungskraftmaschinen, Direkt- oder Kanaleinspritzkraftmaschinen usw. In Beispielen, bei denen die Kraftmaschine eine Kompressionszündungskraftmaschine ist, kann eine Zeitsteuerung von Verbrennungsphasen variiert (z. B. spätverstellt) werden durch Einstellen (z. B. Spätverstellen) der Kraftstoffeinspritzzeit. In Beispielen, bei denen die Kraftmaschine eine Fremdzündungskraftmaschine ist, kann eine Zeitsteuerung von Verbrennungsphasen variiert (z. B. spätverstellt) werden durch Einstellen (z. B. Spätverstellen) von Zündzeitpunkt oder Kraftstoffeinspritzzeitpunkt oder durch Variieren von Zündenergie.
  • Die Einlassleitung 42 kann eine Drosselklappe 62 mit einer Drosselscheibe 64 umfassen. In diesem bestimmten Beispiel kann die Position der Drosselscheibe 64 von der Steuerung 12 mittels eines Signals variiert werden, das einem Elektromotor oder Aktuator bereitgestellt wird, der in der Drosselklappe 62 enthalten ist, wobei diese Auslegung allgemein als elektronische Drosselklappensteuerung (ETC – Electronic Throttle Control) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drosselklappe 62 betrieben werden, um die Einlassluft zu variieren, die der Brennkammer 30 neben anderen Kraftmaschinenzylindern bereitgestellt wird. Die Position der Drosselscheibe 64 kann der Steuerung 12 durch ein Drosselklappenpositionssignal TP bereitgestellt werden. Die Einlassleitung 42 kann einen Luftmassensensor 120 und einen Einlasskrümmerdrucksensor 122 enthalten, um der Steuerung 12 die entsprechenden MAF- und MAP-Signale bereitzustellen.
  • Weiterhin kann in den offenbarten Ausführungsformen ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) einen gewünschten Abgasteil aus dem Auslasskanal 68 über einen AGR-Kanal 140 zum Einlasskrümmer 44 leiten. Die Menge an AGR, die bereitgestellt wird, kann durch die Steuerung 12 über das AGR-Ventil 142 variiert werden. Durch Einleiten von Abgas in die Kraftmaschine 10 wird die zur Verbrennung zur Verfügung stehende Menge an verfügbarem Sauerstoff gesenkt, wodurch, beispielsweise, Verbrennungsflammentemperaturen und die Entstehung von NOx reduziert werden. Wie dargestellt, umfasst das AGR-System ferner einen AGR-Sensor 144, der innerhalb des AGR-Kanals 140 angeordnet sein kann und eine Anzeige von Druck und/oder Temperatur und/oder Konzentration des Abgases liefern kann. Unter einigen Bedingungen kann mit dem AGR-System die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Brennkammer geregelt werden, wodurch ein Verfahren zum Steuern der Zündverstellung während einiger Verbrennungsmodi bereitgestellt wird. Ferner kann unter einigen Bedingungen ein Teil der Verbrennungsgase durch Steuern der Auslassventilzeitsteuerung in der Brennkammer gehalten oder eingeschlossen werden, wie zum Beispiel durch Steuern eines einstellbaren Ventilzeitsteuerungsmechanismus.
  • Ein Abgassystem 128 umfasst einen Abgassensor 126, der mit dem Auslasskrümmer 48 stromaufwärts des Abgasreinigungssystems 70 gekoppelt ist. Der Abgassensor 126 kann ein beliebiger geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Anzeige eines Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses sein, wie etwa ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO-Sensor (Universeller oder Breitbandabgassauerstoffsensor), ein Sauerstoffsensor mit zwei Zuständen oder EGO, ein HEGO (erwärmter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor.
  • Das Abgasreinigungssystem 70 ist als entlang der Auslassleitung 68 stromabwärts des Abgassensors 126 angeordnet gezeigt. Das Abgasreinigungssystem 70 kann ein System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR – Selective Catalytic Reduction), ein Dreiwegekatalysator (TWC – Three Way Catalyst), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen daraus sein. Zum Beispiel kann das Abgasreinigungssystem 70 einen SCR-Katalysator 71 und einen Dieselpartikelfilter (DPF) 72 aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der DPF 72 stromabwärts des SCR-Katalysators 71 (wie in 1 dargestellt) angeordnet sein, während in anderen Ausführungsformen der DPF 72 stromaufwärts des SCR-Katalysators 71 angeordnet sein kann (nicht in 1 dargestellt). Das Abgasreinigungssystem 70 kann ferner einen Abgassensor 162 umfassen. Der Sensor 162 kann jeder geeignete Sensor sein, der zur Anzeige einer Konzentration der Bestandteile des Abgases geeignet ist, wie zum Beispiel NOx, NH3, und er kann beispielsweise ein EGO oder ein Feinstaubpartikelsensor (PM – Particulate Matter) sein. In manchen Ausführungsformen kann sich der Sensor 162 stromabwärts von DPF 72 befinden (wie in 1 gezeigt), während in anderen Ausführungsformen der Sensor 162 stromaufwärts von DPF 72 positioniert sein kann (nicht in 1 gezeigt). Ferner versteht es sich, dass mehr als ein Sensor 162 an jeder geeigneten Position bereitgestellt sein kann.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Abgasreinigungssystem 70 während des Betriebs der Kraftmaschine 10 durch Betreiben mindestens eines Zylinders der Kraftmaschine in einem bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis regelmäßig zurückgestellt werden.
  • Die Steuerung 12 wird in 1 als Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem bestimmten Beispiel als Nur-Lese-Speicherchip 106, Arbeitsspeicher 108, Erhaltungsspeicher 110 gezeigt wird, und einen Datenbus umfasst. Die Steuerung 12 kann in Kommunikation mit Sensoren, die mit der Kraftmaschine 10 gekoppelt sind, stehen und daher verschiedene Signale und Informationen von diesen empfangen, zusätzlich zu den Signalen, die zuvor besprochen wurden, einschließlich einer Messung des induzierten Luftmassenstroms (MAF – Mass Air Flow) von dem Luftmassensensor 120; Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur (ECT – Engine Coolant Temperature) von einem Temperatursensor 112, der mit einem Kühlmantel 114 gekoppelt ist; eines Profilzündstromabnehmersignals (PIP – Profile Ignition Pickup Signal) von einem Hallsensor 118 (oder einem anderen Typ), der mit Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; einer Drosselklappenposition (TP – Throttle Position) von einem Drosselklappenpositionssensor; eines absoluten Krümmerdrucksignals MAP von dem Sensor 122; sowie der Konzentration der Abgasbestandteile von den Abgassensoren 126 und 162. Aus dem PIP-Signal kann die Steuerung 12 ein Kraftmaschinendrehzahlsignal RPM (Umdrehungen pro Minute) erzeugen. Es ist zu beachten, dass verschiedene Kombinationen der obigen Sensoren verwendet werden können, wie beispielsweise ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Bei stöchiometrischem Betrieb kann dieser Sensor eine Anzeige eines Kraftmaschinendrehmoments anzeigen. Ferner kann dieser Sensor zusammen mit der Kraftmaschinendrehzahl eine Schätzung von in den Zylinder eingeführter Ladung (einschließlich Luft) bereitstellen. In einem Beispiel erzeugt der Sensor 118, der auch als ein Kraftmaschinendrehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen.
  • Zusätzlich zu den obigen Sensoren kann ein Verbrennungssensor (nicht gezeigt) zylinderweise mit einem einzelnen Zylinder gekoppelt sein. Der Verbrennungssensor kann ein geeigneter Sensor sein, wie im Fachgebiet bekannt, so etwa ein Klopfsensor, ein Vibrationssensor, ein Temperatursensor, ein Drucksensor usw. oder jede Kombination aus diesen. Der Verbrennungssensor kann verbrennungsrelevante Parameter, wie etwa, beispielsweise, Spitzendruckwert, den Ort eines Spitzendrucks, den Zeitpunkt eines Spitzendrucks oder jede Kombination daraus erfassen. Beispielsweise kann jeder Zylinder einen Zylinderinnendrucksensor zum Schätzen von Zylinderdruckänderungen während eines Verbrennungsereignisses im Zylinder umfassen. Ein Spitzenzylinderdruck (z. B. Spitzendruckwert und -zeitpunkt) kann basierend auf der Ausgabe des Zylinderinnendrucksensors bestimmt werden.
  • Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktuatoren aus 1 ein, um den Kraftmaschinenbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Beispielsweise kann die Steuerung basierend auf einer Eingabe vom Zylinderinnendrucksensor einen Zeitpunkt und eine Dauer von Öffnung eines Zylinderkraftstoffdirekteinspritzventils einstellen. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung basierend auf einer Eingabe vom Zylinderinnendrucksensor den Fremdzündzeitpunkt einstellen. Das Speichermedium Nur-Lese-Speicher 106 kann mit nicht flüchtigen, computerlesbaren Daten programmiert werden, die Anweisungen darstellen, die von dem Prozessor 102 ausgeführt werden können, um die unten beschriebenen Routinen sowie andere Varianten, die antizipiert werden, aber nicht spezifisch aufgeführt sind, auszuführen. Beispielhafte Routinen werden hier unter Bezugnahme auf 2–5 und 6 beschrieben.
  • Wie oben beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine, und jeder Zylinder kann ebenso seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzventilen usw. umfassen.
  • Jetzt Bezug nehmend auf 2 ist ein beispielhaftes Verfahren 200 für Verbrennungsphasensteuerung gezeigt. Insbesondere können Verbrennungsphasen eingestellt werden, indem das Profil einer Vorkraftstoffeinspritzung und einer Hauptkraftstoffeinspritzung eingestellt wird, um eine gewünschte Enthalpie bereitzustellen, während ermöglicht wird, einen Zielzylinderspitzendruck zu erreichen. Das Verfahren 200 kann dadurch eine primäre Steuerschleife für Verbrennungsphasensteuerung darstellen. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 200 und der restlichen der hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuervorrichtung basierend auf Anweisungen, die in einem Speicher der Steuervorrichtung gespeichert sind, ausgeführt werden und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Kraftmaschinensystems, wie etwa den oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Sensoren, empfangen werden. Die Steuerung kann Kraftmaschinenaktuatoren des Kraftmaschinensystems einsetzen, um den Kraftmaschinenbetrieb gemäß den unten beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 202 umfasst das Verfahren das Schätzen und/oder Messen von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen. Diese umfassen, beispielsweise, Kraftmaschinendrehzahl, angezeigte Drehmomentanforderung, angezeigten mittleren Arbeitsdruck (IMEP – Indicated Mean Effective Pressure), Krümmerdruck (MAP – Manifold Pressure), Krümmerluftstrom (MAF – Manifold Air Flow), Umgebungsbedingungen (beispielsweise Umgebungstemperatur, -druck und -feuchte), Kraftmaschinenkraftstoffverbrauch (relativ zu einer Zielkraftstoffverbrauchsrate) usw. Weitere Parameter, die berücksichtigt werden können, können Kraftmaschinengeometrie (Bohrungsgröße, Kraftmaschinenhubraum, effektives Verdichtungsverhältnis usw.) und Einlassrandbedingungen (Druck, Temperatur, Massenstrom usw.) umfassen. Weiterhin kann ein Typ von Kraftstoff, der in die Kraftmaschine eingespritzt wird (oder der im Kraftstofftank verfügbar ist) bestimmt werden. In einem Beispiel umfasst dies das Bestimmen einer Oktanzahl des verfügbaren Kraftstoffs und/oder einer Energiedichte des verfügbaren Kraftstoffs.
  • Bei 204 kann basierend auf geschätzten Kraftmaschinenbetriebsbedingungen ein Vorkraftstoffeinspritzprofil bestimmt werden. Daher kann die Voreinspritzung eine Einspritzung umfassen, die als eine Quelle von Zündung (anstelle von Zündfunken) für eine nachfolgende Hauptverbrennung verwendet wird. Es versteht sich, dass hier alle Kraftstoffeinspritzungen, die vor einer Haupteinspritzung zugeführt werden, als Voreinspritzungen bezeichnet werden. Als ein Beispiel kann die Voreinspritzmenge 1–20 % des insgesamt eingespritzten Kraftstoffs sein, in Abhängigkeit von der angeforderten Gesamtkraftstoffmenge und von der Mindestabgabemenge eines Einspritzventils bei einem gegebenen Verteilerdruck.
  • Das Bestimmen des Vorkraftstoffeinspritzprofils umfasst das Bestimmen eines Zeitpunkts der Einspritzung, einer Menge des gesamten Kraftstoffs, der bei der Einspritzung zugeführt werden soll, und einer Dauer der Einspritzung. Als ein Beispiel kann die Voreinspritzung bei 40 CAD vor OT initiiert und bis 32 CAD vor OT fortgesetzt werden. Beispielsweise kann in einer 6,7-Liter-Kraftmaschine, die bei einer Leerlaufbedingung betrieben wird, die Gesamtmenge an zugeführtem Kraftstoff 10 mg/Hub betragen. Hier können Leerlaufvoreinspritzmengen von 7 % (oder 0,7 mg/Hub als Mindestzufuhr) bis 20 % (oder 2 mg/Hub) reichen. In einem Beispiel einer 3,2-Liter-Kraftmaschine, die mit etwa 7 mg/Hub arbeitet, kann die Voreinspritzmenge etwa 2 mg/Hub oder höher sein.
  • Bei 206 kann basierend auf geschätzten Kraftmaschinenbetriebsbedingungen ein Hauptkraftstoffeinspritzprofil bestimmt werden. Daher kann die Haupteinspritzung eine Einspritzung umfassen, die für das Hauptverbrennungsereignis im Zylinder verwendet wird. Es versteht sich, dass hier alle Kraftstoffeinspritzungen, die nach einer Voreinspritzung und vor einer Nacheinspritzung zugeführt werden, als Haupteinspritzungen bezeichnet werden. Als ein Beispiel kann die Haupteinspritzung 55–98 % des gesamten Kraftstoffs bereitstellen, in Abhängigkeit von der angeforderten Gesamtkraftstoffmenge und von der Mindestabgabemenge eines Einspritzventils bei einem gegebenen Verteilerdruck.
  • Das Bestimmen des Hauptkraftstoffeinspritzprofils umfasst das Bestimmen eines Zeitpunkts der Einspritzung, einer Menge des gesamten Kraftstoffs, der bei der Einspritzung zugeführt werden soll, und einer Dauer der Einspritzung. Zusätzlich kann, wie Bezug nehmend auf 3 ausgeführt wird, das Bestimmen des Hauptkraftstoffeinspritzprofils auch das Bestimmen, ob die Hauptkraftstoffeinspritzung als eine einzelne Einspritzung zugeführt oder in eine Menge mehrerer kleinerer Einspritzungen geteilt werden soll, umfassen. Daher kann während des Kraftmaschinenbetriebs bei voller Last, ein Zeitpunkt einer geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung spätverstellt sein (hier auch als spätverstellte Verbrennungsphase bezeichnet), um Spitzenzylinderdrücke unter eine Zylinderdruckgrenze zu verringern. Der Spitzendruck ist begrenzt, um eine Zylinderverschlechterung zu mildern. Allerdings resultiert die spätverstellte Verbrennungsphase in einem suboptimalen Verbrennungszeitpunkt, was zu einer höheren als der gewünschten Kraftmaschinenkraftstoffverbrauchsrate führt. Zusätzlich können Abgastemperaturen höher als gewünscht sein. Dies beeinflusst nicht nur die Kraftmaschinenkraftstoffwirtschaftlichkeit, sondern beeinflusst auch die Kraftmaschinenleistungsfähigkeit aufgrund von Begrenzen von Kraftmaschinendrehmoment und -leistung. In einigen Beispielen kann es auch zu einem nicht gleichförmigen Erhitzen und Aktivierung von Abgaskatalysatoren kommen (etwa weil ein vorgelagerter Katalysator aktiviert wird, während ein nachgelagerter Katalysator inaktiv bleibt). Wie hier ausgeführt, kann in Reaktion darauf, dass der vorhergesagte Spitzenzylinderinnendruck für eine geplante Hauptkraftstoffeinspritzung in einen Zylinder später als zu einem Schwellenzeitpunkt erfolgt, wobei der Schwellenzeitpunkt ein optimaler Zeitpunkt basierend auf einem maximalen Kraftmaschinenausgangsdrehmoment ist (das heißt während Bedingungen einer spätverstellten Verbrennungsphase), eine Kraftmaschinensteuerung die geplante Hauptkraftstoffeinspritzung in zumindest eine erste und eine zweite Einspritzung teilen. Ferner kann die erste Einspritzung frühverstellt relativ zu einem Zeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung zugeführt werden, während die zweite Einspritzung spätverstellt relativ zum Zeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung zugeführt wird. Die technische Wirkung des Teilens der Haupteinspritzung in mehrere kleinere Einspritzungen ist, dass mit Verwenden einer kleineren Spätverstellung der Verbrennungsphase ein größerer Betrag von Enthalpie aus dem Verbrennungsereignis extrahiert werden kann, während die Zylinderdrücke näher am Zieldruck (und innerhalb der Druckgrenze des Zylinders) gehalten werden. Dies gestattet eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Kraftmaschinenleistungsfähigkeit.
  • Daher kann das Haupteinspritzprofil eingestellt werden, um die primäre(n) Kraftstoffeinspritzung(en) zu beeinflussen, die den Leistungsausgang der Kraftmaschine erheblich beeinflusst/beeinflussen. In der Regel erhöhen Voreinspritzungen den Leistungsausgang oder die Drehmomentabgabe der Kraftmaschine nicht erheblich direkt. Daher kann das Einspritzprofil das Voreinspritzprofil unverändert lassen. Allerdings kann eine geteilte Haupteinspritzstrategie eine Voreinspritzung (das heißt eine Einspritzung, die durch die Kraftmaschinensteuerung als „Voreinspritzung“ gekennzeichnet ist) verwenden, aber die eingespritzte Menge würde sehr groß sein (> 10 %) und würde zeitlich so gesteuert sein, dass sie erheblich positive Arbeit durch die Kraftmaschine erzeugt. Dabei kann die Voreinspritzung als ein zusätzliches Haupteinspritzereignis verwendet werden, und nicht länger wie ursprünglich beabsichtigt (oder gekennzeichnet) als eine herkömmliche Voreinspritzung. Mit anderen Worten, und wie nachfolgend ausgeführt, die „Voreinspritzung“ kann unabhängig von ihrer Kennzeichnung eine Haupteinspritzung werden.
  • Bei 208 kann bestätigt werden, ob eine geteilte Haupteinspritzung aktiviert wurde. Wie nachfolgend Bezug nehmend auf das Verfahren aus 3 ausgeführt, kann in einem Beispiel eine geteilte Haupteinspritzung in Reaktion darauf, dass eine geplante Hauptkraftstoffeinspritzung um mehr als einen Schwellenzeitpunkt spätverstellt ist, aktiviert werden. Alternativ dazu kann eine geteilte Haupteinspritzung in Reaktion darauf, dass ein Spitzenzylinderdruck für die geplante Hauptkraftstoffeinspritzung später als zu einem Schwellenzeitpunkt erfolgt, aktiviert werden. Wenn eine geteilte Haupteinspritzung aktiviert ist, umfasst das Verfahren bei 209 das Bestimmen eines anfänglichen Profils für die geteilte Kraftstoffeinspritzung. Beispielsweise kann eine Anzahl von Einspritzungen der geteilten Einspritzung bestimmt werden. Daher kann die Haupteinspritzung in zumindest eine erste und eine zweite Einspritzung geteilt werden. Zusätzlich zu der Anzahl von Einspritzungen der geteilten Einspritzung kann das anfängliche geteilte Einspritzprofil eine anfängliche Zeitsteuerung der einzelnen Einspritzungen (wie etwa einen Start der Einspritzzeit, ein Ende der Einspritzzeit und eine durchschnittliche Einspritzzeit), eine Dauer jeder Einspritzung und eine Menge an Kraftstoff bei jeder Einspritzung umfassen.
  • Die absolute maximale Anzahl an Einspritzungen kann durch die Kraftmaschinensteuerung basierend auf Kraftmaschinenbedingungen und ferner basierend auf Einspritzventilfähigkeiten begrenzt werden. Die Anzahl von Einspritzungen kann basierend auf den Betriebsbedingungen und der minimalen Verweilzeit zwischen Einspritzungen durch das Kraftstoffeinspritzventil bestimmt werden. In einem Beispiel kann die Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen auf eine Anzahl eingestellt sein, die ausreichend ist, um im Verdichtungshub so früh wie möglich einen konstanten/flachen Zylinderdruck beim maximalen Zylinderdruckniveau zu produzieren und gleichzeitig das Ende der Verbrennungszeit so weit wie möglich frühzuverstellen. Die größere Anzahl an Kraftstoffeinspritzungen ermöglicht größere Kontrolle über die Rate der Wärmefreisetzung aus der Verbrennung bei gleichzeitigem Minimieren der Spitzen in der Zylinderdruckkurve. Sie fügt außerdem zusätzliche Verweilzeiten zwischen Einspritzungen hinzu, was das Ende der Einspritzung der abschließenden Kraftstoffeinspritzung spätverstellt und damit das Ende der Verbrennungszeit spätverstellt.
  • Bei 210 umfasst das Verfahren ferner das Kalibrieren der geteilten Einspritzung. Wie Bezug nehmend auf 4 ausgeführt, umfasst das Kalibrieren der Hauptkraftstoffeinspritzung das Einstellen der Menge, des Zeitpunkts und der Dauer jeder Einspritzung der geteilten Kraftstoffeinspritzung basierend auf einem Spitzendruck des Zylinders zum Optimieren der Frühverstellung der Haupteinspritzung und Bereitstellen von zwei oder mehr Spitzen bei einem Zielzylinderdruck (wie etwa beim maximalen Zylinderdruck). Die Einspritzungen können kalibriert werden, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern (wie etwa durch Verringern von bremsenspezifischem Kraftstoffverbrauch, BSFC – Brake Specific Fuel Consumption) der Kraftmaschine, und die meiste Enthalpie/Wärme aus dem Verbrennungsereignis zu extrahieren. Beim Kalibrieren der geteilten Einspritzung geht das Verfahren zu 218 über, wobei die Kraftmaschinenkalibrierungseinstellungen aktualisiert werden, und bei 220 wird die Kraftmaschine betrieben, wobei der Kraftstoff gemäß den bestimmten Kraftstoffeinspritzprofilen und kalibrierten Einstellungen zugeführt wird.
  • Wenn eine geteilte Haupteinspritzung nicht aktiviert ist, umfasst das Verfahren bei 212 das Bestimmen, ob die Abgastemperatur niedriger als eine Schwellentemperatur ist. In einem Beispiel basiert die Schwellentemperatur auf der Anspring- oder Aktivierungstemperatur eines Abgaskatalysators, wie etwa aus einem vorgelagerten Oxidationskatalysator und/oder einem nachgelagerten Reduktionskatalysator. Wenn die Abgastemperatur nicht niedriger als die Schwelle ist, das heißt, wenn das Abgas hinreichend heiß ist, umfasst das Verfahren bei 214 das Verringern der Menge an Kraftstoff in der (einzelnen) Haupteinspritzung zum Verringern der Abgastemperatur. Die Menge an Kraftstoff in der Haupteinspritzung kann gesenkt werden durch Verringern der Impulsbreite der Einspritzung oder Frühverstellen eines Zeitpunkts des Endes der Einspritzung (EOI – End of the Injection). Danach geht das Verfahren zu 218 über, wobei die Kraftmaschinenkalibrierungseinstellungen aktualisiert werden und die Kraftmaschine betrieben wird, wobei der Kraftstoff gemäß dem bestimmten Kraftstoffeinspritzprofil zugeführt wird.
  • Wenn die Abgastemperatur niedriger als die Schwelle ist, das heißt, wenn das Abgas nicht hinreichend heiß ist, umfasst das Verfahren bei 216 das Erhöhen der Menge an Kraftstoff in der (einzelnen) Haupteinspritzung zum Erfüllen der Drehmomentanforderung bei gleichzeitigem Anheben der Abgastemperatur. Die Menge an Kraftstoff in der Haupteinspritzung kann erhöht werden durch Erhöhen der Impulsbreite der Einspritzung oder Spätverstellen eines Zeitpunkts des Endes der Einspritzung (EOI – End of the Injection). Danach geht das Verfahren zu 218 über, wobei die Kraftmaschinenkalibrierungseinstellungen aktualisiert werden, und bei 220 wird die Kraftmaschine betrieben, wobei der Kraftstoff gemäß dem bestimmten Kraftstoffeinspritzprofil und kalibrierten Einstellungen zugeführt wird.
  • Jetzt Bezug nehmend auf 3 ist ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Bestimmen eines Haupteinspritzprofils bereitgestellt. Insbesondere ermöglicht das Verfahren 300 einer Steuerung zu entscheiden, ob die geplante Haupteinspritzung in mehrere kleinere Einspritzungen geteilt werden soll oder nicht. Mit anderen Worten, das Verfahren 300 kann eine Entscheidungsunterroutine der primären Steuerschleife von Verfahren 200 zur Aktivierung der geteilten Einspritzung darstellen. In einem Beispiel kann das Verfahren 300 als Teil von Verfahren 200 ausgeführt werden, wie etwa bei 206.
  • Bei 301 umfasst das Verfahren das Abrufen von Daten, die zu den geschätzten Kraftmaschinenbetriebsbedingungen (wie etwa diejenigen, die in 2 bei 202 geschätzt und/oder gemessen wurden) gehören. Zusätzlich können Details zu einer geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung abgerufen werden. Beispielsweise kann die Steuerung ein ursprünglich geplantes Hauptkraftstoffeinspritzprofil basierend auf den geschätzten Betriebsbedingungen bestimmen und dann ferner basierend auf den nachfolgend erörterten spezifischen Betrachtungen bestimmen, ob die Hauptkraftstoffeinspritzung geteilt werden soll.
  • Bei 302 umfasst das Verfahren das Bestimmen, ob ein Spitzenzylinderdruck (Spitz_dr) und/oder eine Abgastemperatur (T_abg) und/oder eine Bedienerdrehmomentanforderung (Dm_anf) und/oder eine geplante Hauptkraftstoffeinspritzmenge (HptEinsp_menge) höher als eine entsprechende Grenze ist. In einem Beispiel kann ein Spitzenzylinderdruckziel für die gegebenen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen definiert sein, und es kann bestimmt werden, ob der Zylinderdruck bei oder über dem Spitzenzylinderdruckziel liegt. Der Spitzenzylinderdruck kann über dem Zieldruck liegen, wenn eine geplante Hauptkraftstoffeinspritzung in einen Zylinder später als zu einem Schwellenzeitpunkt erfolgt, wie etwa später als zu einem optimalen Zeitpunkt basierend auf maximalem Kraftmaschinenausgangsdrehmoment. Wenn die entsprechenden Grenzen/Ziele nicht überschritten wurden, umfasst das Verfahren bei 304 das Bestimmen, ob die aktuelle Kraftmaschinendrehzahl und das angezeigte Drehmoment eine geteilte Haupteinspritzung rechtfertigen. Beispielsweise kann sich die Steuerung auf eine vordefinierte Kalibrierungstabelle beziehen, die Einspritzprofile (z. B. einzelne oder geteilte Einspritzung) als eine Funktion von Kraftmaschinendrehzahl und -last anzeigt. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl und das Drehmoment eine geteilte Haupteinspritzung nicht rechtfertigen, umfasst das Verfahren bei 314 das Aufrechterhalten der Hauptkraftstoffeinspritzung als eine einzelne Einspritzung und das Nichtermöglichen einer geteilten Haupteinspritzung. Hier kann das Verfahren fortfahren, der Kraftmaschine Kraftstoff für eine Hauptkraftstoffeinspritzung als eine einzelne Einspritzung mit Zeitpunkt und Menge wie geplant (gemäß dem geplanten Haupteinspritzkraftstoffprofil) zuzuführen.
  • In einigen Beispielen kann zusätzlich oder gegebenenfalls bestimmt werden, ob ein Fahrzeugbediener geteilte Kraftstoffeinspritzung ermöglichen wollte. Wenn eine Benutzereingabe hinsichtlich einer Anforderung für geteilte Kraftstoffeinspritzung nicht empfangen wird, kann das Verfahren die einzelne Hauptkraftstoffeinspritzung beibehalten.
  • Wenn ein beliebiger der bei 302 beurteilten Parameter seine entsprechenden Ziele/Grenzen überschritten hat, fährt das Verfahren bei 306 fort, um einen maximalen Druck des betriebenen Zylinders zu schätzen oder zu messen. Wie hier verwendet, entspricht der maximale Druck des betriebenen Zylinders dem maximalen Zylinderdruck, der durch mechanische Verdichtung der Kraftmaschine produziert wird, wenn sich die Kraftmaschine ohne jede Kraftstoffeinspritzung und Verbrennung dreht. Der maximale Druck des betriebenen Zylinders kann unter Verwendung von Zylinderinnendruck- und/oder Temperaturmessungen, und/oder Kalibrierungstabellen und/oder Kraftmaschinensensoren, die die Kraftmaschinenrandbedingungen überwachen, berechnet oder geschätzt werden. Die Schätzungen können, beispielsweise, auf einer Kalibrierungsabbildung basieren, die als eine Funktion von Kraftmaschinendrehzahl/Lastbedingungen im Speicher der Steuerung gespeichert ist. Als ein weiteres Beispiel können die Schätzungen auf einer Korrelierungsfunktion basieren, die den Hubraum der Kraftmaschine, Zylindergeometrie, effektives Verdichtungsverhältnis, Einlassdruck, Abgasdruck, Einlasstemperatur und Luftstrom, unter anderen Faktoren, berücksichtigt. Die Schätzung kann ferner auf einer Energiedichte des verfügbaren Kraftstoffs im Kraftstofftank basieren.
  • Bei 308 umfasst das Verfahren das Bestimmen eines maximalen Zylinderdrucks (oder einer Zylinderspitzendruckgrenze) für den Zylinder basierend auf den aktuellen Kraftmaschinenbetriebsbedingungen. Beispielsweise kann eine Zylinderspitzendruckgrenze für den Zylinder basierend zumindest auf Kraftmaschinendrehzahl und Drehmomentanforderung, und ferner basierend auf Temperaturen, einschließlich Turbineneinlasstemperatur, bestimmt werden. Die Kraftmaschinensteuerung kann den maximalen Zylinderdruck basierend auf beispielsweise einer Kalibrierungstabelle, die als eine Funktion von Kraftmaschinendrehzahl zu angefordertem indiziertem Drehmoment abgebildet wird, sowie Turbineneinlasstemperatur (wobei die Grenze verringert wird, wenn die Turbineneinlasstemperatur eine maximale Schwellentemperatur erreicht) bestimmen. Als ein weiteres Beispiel kann der maximale Zylinderdruck auf einer Korrelierungsfunktion zwischen Kraftmaschinendrehzahl und angefordertem angezeigtem Drehmoment basieren.
  • Bei 310 umfasst das Verfahren das Vergleichen des maximalen Drucks des betriebenen Zylinders mit dem maximalen Zylinderdruck und das Schätzen eines Spitzendruckspielraums basierend auf der Differenz zwischen dem maximalen Druck des betriebenen Zylinders und dem maximalen Zylinderdruck. Insbesondere kann die Steuerung den maximalen Zylinderdruck (oder Zylinderdruckgrenze) von dem geschätzten maximalen Druck des betriebenen Zylinders subtrahieren, um einen geschätzten Spitzendruckspielraum zu produzieren.
  • Bei 312 umfasst das Verfahren das Bestimmen, ob der Spitzendruckspielraum höher als eine Mindestschwelle für eine geteilte Haupteinspritzung (Schwelle_min) ist. Mit anderen Worten, es wird bestimmt, ob der Zylinder bei oder außerhalb der Zylinderspitzendruckziels bei der einzelnen Hauptkraftstoffeinspritzung betrieben wird. Wenn daher der Zylinder bei oder außerhalb des Zylinderspitzendruckziels bei der einzelnen Hauptkraftstoffeinspritzung betrieben wird, muss möglicherweise die Verbrennungsphase spätverstellt werden, was zu Einbußen bei Kraftstoff und Enthalpie führt. Während solcher Bedingungen kann eine geteilte Hauptkraftstoffeinspritzung vorteilhafterweise verwendet werden, um die Verbrennungsphase frühzuverstellen (oder den erforderlichen Betrag an Verbrennungsphasenspätverstellung zu verringern), während der Zylinderdruck innerhalb der Grenzen gehalten wird.
  • Insbesondere, wenn der Spitzendruckspielraum höher als die Schwelle ist, umfasst das Verfahren bei 316 das Ermöglichen einer geteilten Hauptkraftstoffeinspritzung. Beispielsweise kann eine Anweisung zum Ermöglichen von geteilter Kraftstoffeinspritzung von der Steuerung an das Kraftstoffeinspritzventil gesendet werden. Bei 318 umfasst das Verfahren ferner das Bestimmen eines anfänglichen geteilten Kraftstoffeinspritzprofils. Dies kann ein geteiltes Kraftstoffeinspritzprofil sein, das basierend auf den Betriebsbedingungen und der ursprünglich geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung vor weiterer Kalibrierung bestimmt wird. Beispielsweise kann eine Anzahl von Einspritzungen der geteilten Einspritzung bestimmt werden. Daher kann die Haupteinspritzung in zumindest eine erste und eine zweite Einspritzung geteilt werden. Zusätzlich zu der Anzahl von Einspritzungen der geteilten Einspritzung kann das anfängliche geteilte Einspritzprofil eine anfängliche Zeitsteuerung jeder Einspritzung (wie etwa einen Start der Einspritzzeit, ein Ende der Einspritzzeit und eine durchschnittliche Einspritzzeit), eine Dauer jeder Einspritzung und eine Menge an Kraftstoff bei jeder Einspritzung umfassen.
  • Daher ist das Ziel beim Einstellen des Kraftstoffeinspritzprofils, bremsenspezifischen Kraftstoffverbrauch (BSFC – Brake Specific Fuel Consumption) zu maximieren und das Ende der Verbrennung so weit wie möglich frühzuverstellen, während gleichzeitig die vom Benutzer angewiesene Last erfüllt wird. Das Profil wird eingestellt, um eine flache oder so flach wie mögliche Druckkurve beim maximalen Zylinderdruck zu produzieren, während Verbrennung im Zylinder stattfindet. Dies gewährleistet, dass der maximale Betrag an thermodynamischer Arbeit (d. h. Druck, multipliziert mit der Änderung im Volumen) erzeugt wird.
  • Als ein Beispiel kann die geplante Haupteinspritzung in zwei oder mehr kleinere Einspritzungen geteilt werden. Ein Start der Einspritzzeit für eine erste der kleineren Einspritzungen kann frühverstellt (relativ zum Start der Zeit für die geplante Haupteinspritzung) sein, und eine Menge an Kraftstoff, die in der ersten Einspritzung zugeführt wird, kann erhöht werden, bis ein erster Spitzendruck bei einem Zieldruck auftritt. Insbesondere ist eine Phase der ersten Einspritzung frühverstellt, während die Menge eingestellt wird, um den Zieldruck zu erreichen, bis die maximale Effizienz (wie durch thermische Effizienz, mittleren Arbeitsdruck, Verbrennungsstabilität usw. geschätzt) erreicht ist. Beispielsweise kann ein Zeitpunkt der ersten Einspritzung frühverstellt relativ zu einem Zeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung sein, um einen Spitzenzylinderinnendruck der ersten Einspritzung bei oder unterhalb einer Spitzendruckgrenze zu halten. Eine Dauer der ersten Einspritzung kann dann beendet werden, wenn der Spitzenzylinderinnendruck der ersten Einspritzung die Spitzendruckgrenze erreicht.
  • In einem weiteren Beispiel können der Zeitpunkt, die Dauer und die Menge an Kraftstoff, die bei der ersten Einspritzung zugeführt wird, basierend auf Bedienerdrehmomentanforderung (oder Kraftmaschinenlast) bestimmt werden. Während des Einstellens der Menge der ersten Einspritzung wird eine Menge einer zweiten (und einer oder mehrerer nachfolgender) Einspritzung(en) entsprechend verringert, um die Gesamtkraftstoffmenge (als die geplante Haupteinspritzung) zu erhalten. Die Phase der zweiten (und von einer oder mehreren nachfolgenden) geteilten Einspritzung(en) wird dann so nahe wie möglich an das Ende der vorhergehenden Einspritzung verschoben, ohne dass das Zylinderdruckziel überschritten wird. Die Einspritzmenge wird dann maximiert, bis der Spitzendruck erreicht ist, sofern der Zylinderdruck auf Kraftstoffmenge reagiert. Beispielsweise kann eine Kraftmaschinensteuerung den Zeitpunkt der zweiten Einspritzung relativ zu einem Zeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung spätverstellen, um einen Spitzenzylinderinnendruck der zweiten Einspritzung bei oder unterhalb der Spitzendruckgrenze zu halten. Ein Abstand zwischen dem Spitzenzylinderinnendruck der zweiten Einspritzung und dem Spitzenzylinderinnendruck der ersten Einspritzung wird durch das Einspritzventil begrenzt, wobei der Abstand basierend auf einer physikalischen Mindesthardwareverzögerung zwischen dem Ende der ersten Einspritzung und dem Beginn der zweiten Einspritzung bestimmt wird.
  • Zusätzlich oder alternativ dazu kann, wenn der Zylinderdruck nicht auf Kraftstoffmenge reagiert, die Einspritzmenge maximiert werden, bis eine Turbineneinlasstemperatur eine Zieltemperatur erreicht. Wenn beispielsweise die Turbineneinlasstemperatur nicht ausreichend angehoben wird, kann eine Dauer der zweiten (oder von nachfolgenden) Einspritzung(en) ausgedehnt werden, oder ein Ende der Einspritzzeit kann spätverstellt werden. Beispielsweise kann die Kraftmaschine eine aufgeladene Kraftmaschine sein, die einen durch eine Abgasturbine angetriebenen Einlassverdichter umfasst, wobei die Dauer der zweiten Einspritzung basierend auf einer Einlasstemperatur der Turbine eingestellt wird und wobei die Dauer verkürzt wird, wenn sich die Turbineneinlasstemperatur über eine Schwellentemperatur erhöht. Durch Optimieren basierend auf Zylinderdruck wird die Kraftmaschinenleistungsfähigkeit verbessert. Durch Optimieren basierend auf Turbineneinlasstemperatur kann ein Turboloch verringert werden. Es versteht sich, dass der Zeitpunkt und die Dauer sowohl der ersten als auch der zweiten Einspritzung weiter eingestellt werden können basierend auf einem geschätzten BSFC der Kraftmaschine, um die Kraftmaschinenkraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und gleichzeitig die spätverstellte Verbrennungsphase bereitzustellen. Daher können während des Teilens der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung ein Zeitpunkt und eine Dauer der Vorkraftstoffeinspritzung beibehalten werden.
  • Bei 320 umfasst das Verfahren dann das Kalibrieren der geteilten Kraftstoffeinspritzung, wie Bezug nehmend auf 4 ausgeführt. Bei 322 umfasst das Verfahren das Erhalten des Verwendens eines geteilten Einspritzereignisses über einem oder mehreren Zylinderverbrennungsereignissen, bis sich sowohl der Zylinderdruck als auch die Turbineneinlasstemperatur bei ihren Zielwerten befinden. Das heißt, dass die Haupteinspritzung für mehrere aufeinander folgende Zylinderverbrennungsereignisse in mehrere kleinere Einspritzungen geteilt werden kann, bis das Zielabgasdruck- und/oder -temperaturprofil erreicht ist.
  • Wenn der Spitzendruckspielraum niedriger als die Schwelle ist, umfasst das Verfahren bei 314 das Beibehalten der einzelnen Hauptkraftstoffeinspritzung und Nichtermöglichen einer geteilten Hauptkraftstoffeinspritzung. Beispielsweise kann eine Anweisung zum Deaktivieren von geteilter Kraftstoffeinspritzung von der Steuerung an das Kraftstoffeinspritzventil gesendet werden.
  • Jetzt Bezug nehmend auf 4 ist ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Kalibrieren einer geteilten Hauptkraftstoffeinspritzung gezeigt, nachdem eine Entscheidung zum Ermöglichen des Teilens einer Hauptkraftstoffeinspritzung getroffen wurde. Die Kalibrierung umfasst das Einstellen eines Zeitpunkts und einer Dauer jeder Einspritzung der geteilten Kraftstoffeinspritzung basierend auf einem/einer Spitzendruckziel oder -grenze des Zylinders, sowie basierend auf Überlegungen zum Kraftmaschinenkraftstoffverbrauch. Beispielsweise kann das Einstellen auf einer Ausgabe eines Zylinderinnendrucksensors relativ zu dem definierten Spitzendruckziel des Zylinders basieren. Das Verfahren 400 kann eine Entscheidungsunterroutine der primären Steuerschleife von Verfahren 200 zur Optimierung der geteilten Einspritzung darstellen. In einem Beispiel kann das Verfahren 400 als Teil von Verfahren 200, wie etwa bei 210, und/oder als Teil von Verfahren 300, wie etwa bei 320, ausgeführt werden.
  • Das Verfahren 400 umfasst, bei 402, das Bestätigen, dass eine geteilte Einspritzung ermöglicht ist. Das heißt, es kann bestätigt werden, dass eine Entscheidung zum Teilen der Haupteinspritzung bestätigt wurde und dass ein Signal zum Teilen der Hauptkraftstoffeinspritzung durch die Kraftmaschinensteuerung angewiesen wurde. Daher kann die geteilte Einspritzung zumindest eine erste Einspritzung und eine zweite Einspritzung umfassen. Die Hauptkraftstoffeinspritzung kann in noch mehr Einspritzungen geteilt werden. Wenn die geteilte Einspritzung nicht bestätigt ist, umfasst das Verfahren bei 404 das Beibehalten einer einzelnen Hauptkraftstoffeinspritzung.
  • Bei 406 umfasst das Verfahren, bei Bestätigen, dass geteilte Einspritzung ermöglicht ist, das Schätzen eines Spitzenzylinderdrucks für jede der Einspritzungen der geteilten Kraftstoffeinspritzung. Beispielsweise können ein Spitzenzylinderdruck für die erste Einspritzung der geteilten Haupteinspritzung (main_inj_1) und für die zweite Einspritzung der geteilten Haupteinspritzung (main_inj_2) geschätzt werden. Der Spitzenzylinderdruck für jede Einspritzung kann unter Verwendung von Zylinderinnendruck- und/oder Temperaturmessungen, und/oder Kalibrierungstabellen und/oder Kraftmaschinensensoren, die die Kraftmaschinenrandbedingungen überwachen, berechnet oder geschätzt werden. Die Schätzungen können, beispielsweise, auf einer Kalibrierungsabbildung basieren, die als eine Funktion von Kraftmaschinendrehzahl/Lastbedingungen abgebildet und im Speicher der Steuerung gespeichert ist. Als ein weiteres Beispiel können die Schätzungen auf einer Korrelierungsfunktion basieren, die den Hubraum der Kraftmaschine, Zylindergeometrie, effektives Verdichtungsverhältnis, Einlassdruck, Abgasdruck, Einlasstemperatur und Luftstrom, unter anderen Faktoren, berücksichtigt.
  • Die Steuerung fährt dann fort, die erste Einspritzung und die zweite Einspritzung zu kalibrieren. Im vorliegenden Beispiel werden die erste und zweite Einspritzung als nacheinander kalibriert gezeigt. Allerdings versteht es sich, dass in alternativen Beispielen die erste und zweite Einspritzung gleichzeitig kalibriert werden können.
  • Insbesondere kann bei 408 bestimmt werden, ob der geschätzte Spitzenzylinderdruck für die erste Einspritzung (Spitz_Zyl_dr_1) höher als eine Schwelle ist. Die Schwelle kann ein maximaler Zylinderdruck (oder eine Zylinderspitzendruckgrenze) für den Zylinder sein, die basierend auf den Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, wie etwa basierend auf Kraftmaschinendrehzahl und Drehmomentanforderung, bestimmt werden kann, wie früher bei 3 erörtert. Wenn der Spitzenzylinderdruck für die erste Einspritzung höher als die Schwelle ist, umfasst das Verfahren bei 410 das Verringern der Menge an Kraftstoff bei der ersten Einspritzung. Die Menge an Kraftstoff bei der ersten Einspritzung der geteilten Einspritzung kann, als ein Beispiel, unter Verwendung einer geschlossenen Rückkopplungssteuerschleife, die auf Spitzenzylinderdruck (wie durch einen Zylinderinnendrucksensor gemessen) basiert, verringert werden. In einem weiteren Beispiel kann die Menge an Kraftstoff bei der ersten Einspritzung unter Verwendung einer Vorwärtskopplungskorrelation zwischen Kraftstoffmenge, einem Beginn der Einspritzzeit und einem Spitzenzylinderdruck für die erste Einspritzung verringert werden. Wenn andererseits der Spitzenzylinderdruck für die erste Einspritzung niedriger als die Schwelle ist, umfasst das Verfahren bei 412 das Erhöhen der Menge an Kraftstoff bei der ersten Einspritzung. Die Menge an Kraftstoff bei der ersten Einspritzung der geteilten Einspritzung kann, als ein Beispiel, unter Verwendung einer geschlossenen Rückkopplungssteuerschleife, die auf dem Spitzenzylinderdruck (wie durch einen Zylinderinnendrucksensor gemessen) basiert, erhöht werden. In einem weiteren Beispiel kann die Menge an Kraftstoff bei der ersten Einspritzung unter Verwendung einer Vorwärtskopplungskorrelation zwischen Kraftstoffmenge, einem Beginn der Einspritzzeit und einem Spitzenzylinderdruck für die erste Einspritzung erhöht werden.
  • Ausgehend sowohl von 410 als auch von 412 fährt das Verfahren bei 414 fort, wo bestimmt wird, ob der Kraftstoffverbrauch der Kraftmaschine bei einer Mindestzielrate liegt. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob die Kraftstoffverbrauchsrate der Kraftmaschine bei einer unteren BSFC-Grenze liegt. Wenn dies der Fall ist, dann umfasst das Verfahren bei 416 das Beibehalten eines Zeitpunkts der ersten Einspritzung. Wenn andererseits die Kraftstoffverbrauchsrate der Kraftmaschine nicht bei der Mindestzielrate liegt (das heißt, wenn der Kraftstoffverbrauch höher als gewünscht ist), umfasst das Verfahren bei 418 das Einstellen des Zeitpunkts der ersten Einspritzung. Hier kann der Zeitpunkt der ersten Einspritzung frühverstellt oder spätverstellt gegenüber dem Zeitpunkt der geplanten einzelnen Hauptkraftstoffeinspritzung werden. In einem Beispiel kann der Zeitpunkt unter Verwendung einer Vorwärtskopplungskorrelation zwischen Kraftstoffverbrauch, einem Beginn der Einspritzzeit und der Menge an Kraftstoff, die bei der ersten Einspritzung zugeführt wird, eingestellt werden.
  • Nach Kalibrieren der ersten Einspritzung fährt das Verfahren fort, die zweite Einspritzung zu kalibrieren. Insbesondere von sowohl 416 als auch 418 fährt das Verfahren bei 420 fort, wo bestimmt werden kann, ob der geschätzte Spitzenzylinderdruck für die zweite Einspritzung (Spitz_Zyl_dr_2) höher als eine Schwelle ist. Die Schwelle kann der maximale Zylinderdruck (oder eine Zylinderspitzendruckgrenze) für den Zylinder sein, die basierend auf den Kraftmaschinenbetriebsbedingungen, wie etwa basierend auf Kraftmaschinendrehzahl und Drehmomentanforderung, bestimmt werden kann, wie früher bei 3 erörtert. Im vorliegenden Beispiel wird der Spitzendruck der ersten und zweiten Einspritzung mit einer gemeinsamen Schwelle verglichen. Allerdings versteht es sich, dass in alternativen Beispielen der Spitzendruck der zweiten Einspritzung mit einer Schwelle verglichen werden kann, die sich von einer Schwelle, mit der der Spitzendruck der ersten Einspritzung verglichen wird, unterscheidet (d. h. höher oder niedriger als diese ist).
  • Wenn der Spitzenzylinderdruck für die zweite Einspritzung höher als die Schwelle ist, umfasst das Verfahren bei 422 das Spätverstellen eines Zeitpunkts der zweiten Einspritzung. Hier wird der Zeitpunkt der zweiten Einspritzung spätverstellt relativ zum Zeitpunkt der geplanten einzelnen Hauptkraftstoffeinspritzung. Als ein Beispiel kann der Zeitpunkt der zweiten Einspritzung unter Verwendung einer geschlossenen Rückkopplungssteuerschleife, die auf Spitzenzylinderdruck (wie durch einen Zylinderinnendrucksensor gemessen) basiert, spätverstellt werden. In einem weiteren Beispiel kann der Zeitpunkt der zweiten Einspritzung unter Verwendung einer Vorwärtskopplungskorrelation zwischen einem Beginn der Einspritzzeit und einem Spitzenzylinderdruck für die zweite Einspritzung spätverstellt werden.
  • Wenn der Spitzenzylinderdruck für die zweite Einspritzung niedriger als die Schwelle ist, umfasst das Verfahren bei 424 das Frühverstellen eines Zeitpunkts der zweiten Einspritzung. Hier wird der Zeitpunkt der zweiten Einspritzung frühverstellt relativ zum Zeitpunkt der geplanten einzelnen Hauptkraftstoffeinspritzung. Als ein Beispiel kann der Zeitpunkt der zweiten Einspritzung unter Verwendung einer geschlossenen Rückkopplungssteuerschleife, die auf Spitzenzylinderdruck (wie durch einen Zylinderinnendrucksensor gemessen) basiert, frühverstellt werden. In einem weiteren Beispiel kann der Zeitpunkt der zweiten Einspritzung unter Verwendung einer Vorwärtskopplungskorrelation zwischen einem Beginn der Einspritzzeit und einem Spitzenzylinderdruck für die zweite Einspritzung frühverstellt werden.
  • Ausgehend sowohl von 422 als auch von 424 fährt das Verfahren bei 426 fort, wo bestimmt wird, ob die Abgastemperatur (T_abg) höher als eine Schwellentemperatur ist. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob die Abgastemperatur höher als eine Temperaturbegrenzung ist, oberhalb der es zu einer Kraftmaschinenkomponentenverschlechterung kommen kann. Alternativ kann bestimmt werden, ob die Abgastemperatur höher als eine Katalysator-Anspring-/Aktivierungstemperatur ist.
  • Wenn die Abgastemperatur höher als die Schwellentemperatur ist, umfasst das Verfahren bei 428 das Verringern der Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung. In einem Beispiel kann die Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung der geteilten Einspritzung unter Verwendung einer geschlossenen Rückkopplungssteuerschleife, die auf Abgastemperatur (wie durch einen Auslasskrümmertemperatursensor gemessen) basiert, verringert werden. In einem weiteren Beispiel kann die Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung unter Verwendung einer Vorwärtskopplungskorrelation zwischen einem Ende der Verbrennungszeit (oder einem Ende der Einspritzzeit für die zweite Einspritzung) und Abgastemperatur verringert sein. Daher kann ein Zeitpunkt der zweiten Einspritzung so eingestellt werden, dass die zweite Einspritzung gegenüber der ersten Einspritzung spätverstellt ist.
  • Wenn andererseits die Abgastemperatur niedriger als die Schwellentemperatur ist, umfasst das Verfahren bei 430 das Erhöhen der Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung. Die Menge an Kraftstoff in der zweiten Einspritzung der geteilten Einspritzung kann, als ein Beispiel, unter Verwendung einer geschlossenen Rückkopplungssteuerschleife, die auf angezeigtem Drehmoment basiert, erhöht werden. In einem weiteren Beispiel kann die Menge an Kraftstoff in der zweiten Einspritzung unter Verwendung einer Vorwärtskopplungskorrelation zwischen Kraftstoffmenge und angezeigtem Drehmoment für die zweite Einspritzung erhöht werden.
  • In einigen Beispielen wird das Einstellen der ersten und zweiten Einspritzung gleichzeitig durchgeführt. Beispielsweise wird die Kraftstoffeinspritzmenge der ersten Einspritzung eingestellt, um die Benutzerdrehmomentanforderung zu erfüllen, wobei die erste Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung einer Korrelation oder Kalibrierabbildung basierend auf experimentellen Daten, die die Haupteinspritzmenge mit dem angezeigten Drehmoment in Beziehung setzen, bestimmt wird. Dies wird durchgeführt, da das tatsächliche angezeigte oder Bremsmoment nicht physisch an der Kraftmaschine gemessen wird. Die abschließende Einspritzung der geteilten Einspritzungen kann dann verwendet werden, um die Benutzerdrehmomentanforderung mit dem erhöhten Betrag zu erfüllen, bis das vom Benutzer angewiesene Drehmoment erreicht ist und die Abgastemperatur unterhalb der maximal zulässigen Abgastemperatur liegt. Andernfalls kann sich die Kraftmaschine selbst herabsetzen und aufhören, Kraftstoffmenge zur abschließenden geteilten Haupteinspritzung zu erhöhen.
  • In Beispielen, bei denen die geteilte Einspritzung zusätzliche Einspritzungen umfasst, kann die Kraftmaschinensteuerung die zusätzlichen Einspritzungen in der gleichen Weise wie oben erörtert kalibrieren. Nach Kalibrieren jeder der ersten und zweiten (und zusätzlicher) Einspritzungen können die kalibrierten Einstellungen im Speicher der Kraftmaschinensteuerung aktualisiert werden, und die Routine kann enden. Danach kann die Kraftmaschine Kraftstoffzufuhr mit den kalibrierten Kraftstoffeinspritzeinstellungen wiederaufnehmen.
  • In einem Beispiel kann das oben erörterte Kalibrierverfahren als eine feste Kalibrierstrategie innerhalb der Kraftmaschinensteuerung umgesetzt sein. Alternativ kann das Kalibrierverfahren mit einem Verbrennungsrückkopplungssensor, wie etwa einem Zylinderinnendrucksensor, gekoppelt sein, und die Kalibrierung kann wie erforderlich aktiviert werden.
  • Weiterhin kann die Kalibrierung ferner basierend auf Informationen bezüglich des für die Einspritzung verfügbaren Kraftstofftyps aktualisiert werden. Beispielsweise durch Verwenden von IMEP-Messungen oder basierend auf einer Ausgabe von einem Abgassauerstoffsensor kann eine Steuerung bestimmen, ob der Kraftstoff eine höhere oder niedrigere Energiedichte hat, und die Kalibrierung der Haupteinspritzung (einschließlich der Anzahl von geteilten Einspritzungen, der Zeitdauer und Dauer der geteilten Einspritzungen usw.) entsprechend einstellen und dabei Kraftstoffunterschiede kompensieren. In einem Beispiel, wenn die Energiedichte des Kraftstoffs niedriger ist (wenn z. B. der Kraftstoff Biodiesel oder ein mit Sauerstoff angereicherter Kraftstoff ist), kann die Kalibrierung eine größere Anzahl von Einspritzungen in der geteilten Einspritzung umfassen. Im Vergleich, wenn die Energiedichte des Kraftstoffs höher ist (wenn z. B. der Kraftstoff Diesel ist), kann die Kalibrierung eine kleinere Anzahl von Einspritzungen in der geteilten Einspritzung umfassen. Daher beeinflusst die Energiedichte direkt die Einspritzdauern. Eine höhere Energiedichte erfordert kürzere Einspritzungen, und in vielen Fällen werden weniger Einspritzungen benötigt, um die gleichen Last- und Kraftmaschineneffizienzen zu erreichen. Weiterhin kann die Steuerung Einstellungen an der geteilten Einspritzung in jedem einzelnen Zylinder basierend auf Informationen von einem zylinderspezifischen Verbrennungsrückkopplungssystem (wie etwa einem Zylinderinnendrucksensor) vornehmen und dadurch mögliche Zylinder-zu-Zylinder-Unterschiede im Verdichtungsverhältnis oder Luftstrom berücksichtigen.
  • Weiterhin kann die Dauer der zweiten Einspritzung basierend auf Turbineneinlasstemperatur und/oder NOx-Gehalt im Abgas und/oder Kohlenwasserstoffniveau im Auspuff und/oder CO-Emissionen im Abgas eingestellt werden. Die Werte können modelliert und gemessen werden. Ferner kann die Steuerung zwischen Kalibrierungen umschalten, die spezifisch zugeschnitten sind, um jeden Nachbehandlungskatalysator einzeln aufzuwärmen.
  • Als ein Beispiel kann ein geplantes Haupteinspritzprofil eine einzelne spätverstellte Einspritzung, die bei 2CAD vor OT beginnt und bei 10 CAD nach OT endet, umfassen, wobei ein Spitzenzylinderdruck bei etwa 16CAD nach OT auftritt. In Reaktion auf die spätverstellte Verbrennungsphase kann die Haupteinspritzung in zwei Einspritzungen geteilt werden, einschließlich einer ersten Einspritzung, die bei 10 CAD vor OT initiiert wird und bis 6 CAD vor OT andauert, und einer zweiten Einspritzung, die bei 6 CAD vor OT initiiert wird und bis 12 CAD nach OT andauert.
  • In einem weiteren Beispiel kann eine erste Einspritzung (einschließlich Zeitpunkt, Dauer und Menge an Kraftstoff) der geteilten Einspritzung basierend auf einer Benutzerdrehmomentanforderung eingestellt werden. Dann kann die zweite Einspritzung (einschließlich Zeitpunkt, Dauer und Menge an Kraftstoff) kalibriert werden, um Abgastemperatur und Enthalpie zu erzeugen. Dies liegt daran, dass die zweite Einspritzung weniger Drehmoment erzeugt als die erste Einspritzung, da sie weiter vom OT entfernt verbrennt.
  • Es versteht sich, dass, während die oben offenbarten Verfahren das Teilen einer Haupteinspritzung und das Kalibrieren jeder der geteilten Einspritzungen zum Erhöhen von Zylinderdruck und Abgastemperatur auf Zieltemperaturen, die innerhalb vordefinierter Grenzen liegen, erörtern, in alternativen Beispielen die geteilte Einspritzung kalibriert werden kann, um Zylinderdrücke und Abgastemperaturen auf Zieltemperaturen zu verringern. Beispielsweise kann die Kalibrierung verwendet werden, um den Zylinderspitzendruck bei einem Zieldrehmoment- und -leistungsniveau zu verringern und dadurch die Haltbarkeit der Kraftmaschine zu verbessern.
  • Eine Ausführungsform eines beispielhaften geteilten Hauptkraftstoffeinspritzprofils gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in Abbildung 500 von 5 dargestellt. Die Abbildung 500 stellt eine Kraftmaschinenstellung entlang der x-Achse in Grad Kurbelwinkel (CAD – Crank Angle Degree) dar. Jetzt Bezug nehmend auf die oberen Plots in jeder Abbildung stellt die Kurve 502 Kolbenpositionen (entlang der y-Achse) in Bezug auf ihre Position vom oberen Totpunkt (OT) und/oder unteren Totpunkt (UT) und ferner in Bezug auf ihre Position innerhalb der vier Hübe (Ansaugen, Verdichten, Arbeit und Auslass) eines Kraftmaschinenzyklus dar. Abbildung 500 stellt spezifisch den Verdichtungs- und Arbeitshub dar, um Kraftstoffeinspritzungen zu demonstrieren, die bei oder etwa bei OT-Kolbenposition zwischen Verdichtungs- und Arbeitshub auftreten. Wie durch die sinusförmige Kurve 502 angezeigt, bewegt sich ein Kolben am Ende eines Verdichtungshubs schrittweise vom UT (nach Beenden eines Einlasshubs) zum OT. Der Kolben kehrt dann am Ende des Arbeitshubs zum UT zurück.
  • Der mittlere Plot von Abbildung 500 stellt ein Zylinderdruckprofil für einen Zylinder, in dem eine Verbrennung abläuft, dar. Ein Zylinderdruckprofil für eine geplante einzelne Hauptkraftstoffeinspritzung im Zylinder, gezeigt durch gestrichelte Kurve 508, wird mit dem Zylinderdruckprofil für eine geteilte Hauptkraftstoffeinspritzung im Zylinder, gezeigt durch durchgehende Kurve 506, verglichen.
  • Der untere Plot 510 stellt ein beispielhaftes Kraftstoffeinspritzprofil für den Zylinder, in dem eine Verbrennung abläuft, dar. Ein Kraftstoffdruckprofil (einschließlich Zeitpunkt, Dauer usw.) für die geplante einzelne Hauptkraftstoffeinspritzung im Zylinder, gezeigt durch gestrichelte Linien (M1), wird mit dem Kraftstoffeinspritzprofil für die geteilte Hauptkraftstoffeinspritzung im Zylinder, gezeigt durch durchgehende Linien (M1’ und M2’), verglichen. Im vorliegenden Beispiel wird das Profil einer Voreinspritzung (P1), die der Hauptkraftstoffeinspritzung vorangeht, erhalten.
  • In diesem Beispiel kann die Kraftmaschine eine Kompressionszündungskraftmaschine sein, in der, als nicht einschränkendes Beispiel, ein Kraftstoff wie etwa Diesel oder Biodiesel, verbrannt werden kann.
  • Eine Kraftmaschinensteuerung kann ein anfängliches Kraftstoffeinspritzprofil zum Zuführen einer Gesamtmenge an Kraftstoff bestimmen. Im anfänglichen Profil kann die Kraftmaschinensteuerung die Gesamtmenge an Kraftstoff zum Zylinder als zwei Einspritzungen, die eine erste einzelne Voreinspritzung P1 (auch als eine „fette“ Voreinspritzung bezeichnet) und eine zweite einzelne Haupteinspritzung M1 umfassen, bereitstellen. Die erste Voreinspritzung P1 kann so geplant sein, dass sie früher während des Verdichtungshubs bei CAD1 für eine Dauer d1 bereitgestellt wird, während die zweite Haupteinspritzung so geplant sein kann, dass sie später während des Arbeitshubs bei CAD2 für eine Dauer d2 bereitgestellt wird. Beispielsweise kann die erste Voreinspritzung P1, die 1–20 % des insgesamt eingespritzten Kraftstoffs umfasst, so geplant sein, dass sie bei 32CAD vor OT zugeführt wird. Ein Rest des gesamten Kraftstoffs kann dann bei 2CAD nach OT zugeführt werden. Als ein Ergebnis dieses Kraftstoffeinspritzprofils kann ein Spitzenzylinderdruck etwa bei 16 CAD vor OT auftreten, wie durch die gestrichelte Kurve 508 angezeigt. Hier ist, um zu ermöglichen, dass der Spitzenzylinderdruck die Spitzenzylinderdruckgrenze 504 (z. B. bei etwa 150 bar) nicht überschreitet, die Verbrennungsphase so spätverstellt, dass der Spitzenzylinderdruck später im Arbeitshub auftritt.
  • Um die Verbrennungsleistung zu steigern und die Abgastemperatur- und Zylinderdrucksteuerung zu verbessern, kann die geplante einzelne Hauptkraftstoffeinspritzung M1 in mehrere kleinere Einspritzungen geteilt sein. Im vorliegenden Beispiel wird die einzelne Haupteinspritzung in eine erste Haupteinspritzung M1’ und eine zweite Haupteinspritzung M2’ geteilt. Die erste Haupteinspritzung M1’ wird bei CAD3 für eine Dauer d3 bereitgestellt, während die zweite Haupteinspritzung M2’ bei CAD4 für eine Dauer d4 bereitgestellt wird. Insbesondere ist die erste Haupteinspritzung relativ zu der einzelnen Haupteinspritzung frühverstellt (CAD3 ist relativ zu CAD2 frühverstellt), während die zweite Haupteinspritzung relativ zu der einzelnen Haupteinspritzung spätverstellt ist (CAD3 ist relativ zu CAD2 spätverstellt). Als ein Beispiel kann die erste Haupteinspritzung bei CAD10 nach OT bereitgestellt sein, während die zweite Haupteinspritzung bei CAD6 nach OT bereitgestellt ist.
  • Zusätzlich zum Frühverstellen der ersten Einspritzung wird eine Dauer der ersten Einspritzung (und damit die Menge an Kraftstoff bei der ersten Einspritzung) erhöht, bis ein Spitzenzylinderdruck, der aus der ersten Einspritzung resultiert (dargestellt durch einen ersten Buckel 507a von Plot 506), beim Zieldruck, das heißt bei oder direkt unterhalb von Druckgrenze 504, auftritt. Danach wird ein Rest des Kraftstoffs bei der zweiten Einspritzung bereitgestellt. Wenn beispielsweise die Menge an Kraftstoff bei der ersten Einspritzung erhöht ist, wird die Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung entsprechend verringert, um die gleiche Gesamtkraftstoffmenge, die bei der geteilten Einspritzung (das heißt fuel_M1’ + fuel_M2’ = fuel_M1) zugeführt wird, wie bei der einzelnen Haupteinspritzung (M1) beizubehalten. Im vorliegenden Beispiel wird ein kleinerer Teil des Gesamtkraftstoffs der Haupteinspritzung bei der ersten Einspritzung bereitgestellt, während ein verbleibender, größerer Teil bei der zweiten Einspritzung bereitgestellt wird.
  • Ein Zeitpunkt der zweiten Einspritzung wird basierend auf der ersten Einspritzung so eingestellt, dass der Spitzenzylinderdruck, der aus der zweiten Einspritzung resultiert (dargestellt durch einen zweiten Buckel 507b von Plot 506), ebenfalls bei dem Zieldruck auftritt und ferner so nahe wie möglich am Ende des Spitzendrucks der ersten Einspritzung auftritt. Das heißt, die zweite Einspritzung wird so weit wie möglich frühverstellt, um so nah wie möglich am Ende der Einspritzzeit der ersten Einspritzung zu sein, während der Spitzenzylinderdruck innerhalb der Grenzen gehalten wird. Zusätzlich kann eine Dauer der zweiten Einspritzung basierend auf der Turbineneinlasstemperatur eingestellt werden, um eine ausreichende Abgaswärme bereitzustellen. Mit anderen Worten, ein Zeitpunkt der ersten und zweiten Einspritzung wird so eingestellt, dass die Spitzendrücke der zwei Einspritzungen (das heißt die Buckel 507a und 507b) so nahe wie möglich beieinander auftreten, beispielsweise unmittelbar nacheinander, während sie bei oder unterhalb von Druckgrenze 504 bleiben.
  • Dadurch können Zylinderdruck und Turbineneinlasstemperatur mittels einer kleineren Spätverstellung der Verbrennungsphase (in einem Beispiel ohne Spätverstellung der Verbrennungsphase) auf ihre Zielwerte angehoben werden.
  • Durch Kalibrieren der Haupteinspritzung basierend auf dem Zylinderspitzendruck können verschiedene Vorteile erzielt werden. Beispielsweise werden Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Abgasemissionen verbessert. Ferner kann die Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und der Abgasemissionen bei Verwendung mit einem Kraftmaschinensystem mit Düsen mit niedrigem Durchfluss erhöht werden.
  • Jetzt Bezug nehmend auf 6 wird ein beispielhaftes Verfahren 600 zum Einstellen von Verbrennungsphase und Einspritzungskalibrierung in Reaktion auf Abgaskatalysatorbedingungen gezeigt. Das Verfahren ermöglicht ein verbessertes Anspringen eines vorgelagerten Oxidationskatalysators (wie etwa eines DOC) und eines nachgelagerten Reduktionskatalysators (wie etwa eines SCR) ohne ein Verschlechtern der Abgasemissionen und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
  • Bei 602 umfasst das Verfahren das Schätzen und/oder Messen von Abgasbedingungen. Diese umfassen, beispielsweise, eine Abgastemperatur, einen Abgasdruck, und die Temperatur sowie den Aktivierungszustand von einem oder mehreren Abgaskatalysatoren. Der eine oder die mehreren Abgaskatalysatoren einer Abgasreinigungsvorrichtung können, beispielsweise, einen vorgelagerten Oxidationskatalysator (wie etwa einen DOC) und einen nachgelagerten Reduktionskatalysator (wie etwa einen SCR) umfassen. Zusätzlich zu Abgasbedingungen können auch Umgebungsbedingungen bewertet werden.
  • Bei 604 kann bestimmt werden, ob sowohl der vorgelagerte als auch der nachgelagerte Abgaskatalysator inaktiv sind. Wenn beispielsweise die Abgastemperatur niedriger als eine Schwellentemperatur ist, können beide Katalysatoren als inaktiv bestimmt werden. In einem weiteren Beispiel können beide Katalysatoren während kalter Umgebungsbedingungen als inaktiv bestimmt werden.
  • Wenn beide Katalysatoren inaktiv sind, umfasst das Verfahren bei 606 das Betreiben der Kraftmaschine mit einer niedrigeren AGR-Rate. Zusätzlich kann bei 610 ein Verbrennungszeitpunkt bei einem Zielzeitpunkt (wie etwa bei MBT) gehalten werden. Durch Verringern der AGR-Rate in Reaktion auf die inaktiven Katalysatorbedingungen werden Kohlenwasserstoffemissionen, die beim Aktivieren der Katalysatoren anfallen, verringert. Zusätzlich werden die Abgasmassenstromraten erhöht.
  • Zurückkehrend zu 604, wenn beide Katalysatoren nicht inaktiv sind, kann bei 610 bestimmt werden, ob nur der vorgelagerte Abgaskatalysator aktiv ist. Wenn beispielsweise die Abgastemperatur höher als eine Anspringtemperatur des ersten Katalysators, aber kleiner als eine Anspringtemperatur des zweiten Katalysators ist, kann nur der erste Katalysator als aktiv bestimmt werden. In einem weiteren Beispiel kann nur der erste, vorgelagerte Katalysator als aktiv bestimmt werden, wenn die Abgastemperatur für eine kürzere Dauer höher als die Schwellentemperatur war.
  • Wenn nur der erste, vorgelagerte Katalysator aktiv ist, umfasst das Verfahren bei 612 das Betreiben der Kraftmaschine mit einer höheren AGR-Rate. Zusätzlich kann bei 614 ein Verbrennungszeitpunkt spätverstellt werden, um den Spitzenzylinderdruck anzuheben und ferner die Abgastemperatur zu erhöhen. Der Verbrennungszeitpunkt kann durch Teilen der Haupteinspritzung in zwei oder mehr kleinere Einspritzungen und Spätverstellen des durchschnittlichen Beginns der Einspritzzeit spätverstellt werden. Gegebenenfalls kann eine der Haupteinspritzung vorangehende Voreinspritzung ebenfalls in zwei oder mehr kleinere Einspritzungen geteilt werden. Weiterhin kann eine Menge an Kraftstoff, die dem Zylinder über Kanaleinspritzung zugeführt wird, erhöht sein. Als ein Ergebnis der Erhöhung von AGR und der Spätverstellung der Verbrennungsphase können die Abgastemperaturen erhöht sein und die NOx-Niveaus verringert sein, und zwar auf Kosten von Kohlenwasserstoffemissionen, die die Abgastemperatur weiter erhöhen würden, wenn sie über dem ersten Oxidationskatalysator oxidiert werden.
  • Hier können sowohl die höhere als auch die niedrigere AGR-Rate auf einem Alter des vorgelagerten und nachgelagerten Katalysators sowie einer Abgastemperatur basieren.
  • Ein Niveau von Spätverstellung der Verbrennungsphase und Erhöhung von angewendeter AGR-Rate kann bei einem oder mehreren Parametern im Zusammenhang mit dem ersten Oxidationskatalysator, einschließlich Katalysatorkerntemperatur, Katalysatorauslasstemperatur, Kohlenwasserstoffemissionen insgesamt (THC – Total Hydrocarbon) und Umwandlungseffizienz, eingestellt werden. Zusätzlich können die Phasenspätverstellung und AGR-Rate basierend auf Katalysatoralter und Kraftmaschinentemperatur erhöht werden. Weiterhin kann eine Kalibrierung der geteilten Einspritzung und AGR-Nutzung in Reaktion auf Abgasmassenstrom und/oder Abgastemperatur und/oder Katalysatortemperatur und/oder geschätztem Abgaswärmeübertragungskoeffizienten und/oder geschätzter Reynolds-Zahl des Abgases und/oder Abgassystemwärmeübertragung eingestellt werden. Diese Parameter können basierend auf durch einen Sensor geschätzten Daten, basierend auf modellierten Daten oder basierend auf erwarteten Werten für eine oder mehrere alternative Kalibrierungen berechnet werden.
  • Zurückkehrend zu 610, wenn der vorgelagerte Katalysator nicht der einzige aktive Katalysator ist, kann bei 616 bestätigt werden, dass sowohl der vorgelagerte als auch der nachgelagerte Katalysator aktiv ist. Wenn beispielsweise die Abgastemperatur höher als eine Anspringtemperatur des ersten und des zweiten Katalysators ist, können beide Katalysatoren als aktiv bestimmt werden. In einem weiteren Beispiel können beide Katalysatoren als aktiv bestimmt werden, wenn die Abgastemperatur für eine längere Dauer höher als die Schwellentemperatur war.
  • Wenn sowohl der vorgelagerte als auch der nachgelagerte Katalysator aktiv ist, umfasst das Verfahren bei 618 das Betreiben der Kraftmaschine mit der höheren AGR-Rate. Zusätzlich kann bei 620 ein Verbrennungszeitpunkt bei einem Zielzeitpunkt (wie etwa bei MBT) gehalten werden. Durch Anheben der AGR-Rate, sobald beide Katalysatoren aktiv sind, wird die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert, und NOx-Emissionen werden verringert.
  • In einem Beispiel kann die Einspritz- und AGR-Kalibrierung, die angewendet wird, wenn beide Katalysatoren inaktiv sind, eine Kalibrierung mit hoher Enthalpie mit einer mäßigen Abgastemperatur (z. B. niedriger AGR-Rate, niedriger interner AGR-Rate, gekühlter AGR, Niederdruck-AGR, hohem Ladedruck) sein, während die Kalibrierung, die angewendet wird, wenn nur der vorgelagerte Katalysator aktiv ist, eine Kalibrierung mit hoher Temperatur mit kleinerer Abgasenthalpie (z. B. ungekühlte Hochdruck-AGR und/oder interne AGR, niedriger Ladedruck) sein kann. Eine Kraftmaschinensteuerung kann eine anzuwendende Kalibrierung basierend auf der erwarteten Wärmeübertragung auf den Katalysator/die Katalysatoren auswählen. Der Unterschied zwischen Kalibrierungen mit minimalem THC und minimalem NOx sowie zwischen Kalibrierungen mit niedriger und hoher Enthalpie kann als so einfach festgelegt werden, wie Einstellen eines einzelnen Kalibrierparameters, wie etwa der AGR-Rate. Alternativ kann die Änderung mehrere Kalibrierungsaktuatoren beinhalten, wie etwa aus Kraftmaschinendrehzahl und/oder Last und/oder AGR-Kühlerbypass und/oder interner AGR-Menge und/oder Ladedruck usw.
  • In noch einem weiteren Beispiel kann die Steuerung die Hauptkraftstoffeinspritzung in zumindest eine erste Einspritzung und eine zweite Einspritzung teilen. Die erste Einspritzung kann gegenüber dem Verbrennungszeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung frühverstellt oder spätverstellt sein, wobei der Zeitpunkt, die Dauer und die Menge an Kraftstoff bei der ersten Einspritzung basierend auf Kraftmaschinenlast oder Benutzerdrehmomentanforderung eingestellt werden. Dann kann die zweite Einspritzung basierend auf der Katalysatortemperatur eingestellt werden. Beispielsweise kann der Zeitpunkt der zweiten Einspritzung gegenüber der ersten Einspritzung spätverstellt sein, und eine Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung kann (unterhalb der gewünschten Menge) begrenzt sein, wenn der erste, vorgelagerte Katalysator kein Anspringen erreicht hat, die Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung erhöht ist, nachdem der erste Katalysator ein Anspringen erreicht hat, die Menge erhöht ist, um dem zweiten Katalysator das Erreichen von Anspringen zu ermöglichen. Daher kann die Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung, und nicht der ersten Einspritzung, die Temperatur der Katalysatoren direkt beeinflussen. Allerdings ist die Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung durch HC-Emissionen begrenzt. Als ein Ergebnis wird die Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung begrenzt, bis der vorgelagerte Katalysator (z. B. der DOC, der für die THC-Emissionen im Auspuff verantwortlich ist) aktiv ist und Anspringen erreicht hat. Sobald der vorgelagerte Katalysator aktiv ist, kann die Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung erhöht werden, um die Abgastemperatur zu erhöhen und das Anspringen des zweiten nachgelagerten Katalysators zu beschleunigen. Dies liegt daran, dass der erste vorgelagerte Katalysator, sobald er aktiv ist, die HC-Emissionen mindert, sodass mehr Kraftstoff zur zweiten Einspritzung hinzugefügt werden kann, ohne dass sich die Auspuffemissionen signifikant erhöhen. In einem alternativen Beispiel basiert die Dauer der ersten Einspritzung auf einer Temperatur des ersten, vorgelagerten Katalysators, während die Dauer der zweiten Einspritzung basierend auf einer Temperatur des zweiten, nachgelagerten Katalysators eingestellt wird.
  • Auf diese Weise kann die Kraftmaschinenkalibrierung entlang einer NOx-THC-Trade-Off-Kurve verschoben werden. Ferner kann die Kalibrierung kontinuierlich die Abgasbedingungen basierend auf dem funktionalen Zustand der Nachbehandlungskatalysatoren optimieren. Insgesamt kann eine Zeit zum Anspringen verringert werden, während die Auspuffemissionen weiterhin kontrolliert werden, wodurch die Einhaltung von Emissionsvorschriften verbessert wird.
  • Ein beispielhaftes Verfahren für eine Kraftmaschine umfasst Folgendes: in Reaktion darauf, dass ein vorhergesagter Spitzenzylinderinnendruck für eine geplante Hauptkraftstoffeinspritzung in einen Zylinder später erfolgt als zu einer Schwellenzeit, das Teilen der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung in zumindest eine erste und eine zweite Einspritzung, wobei die erste Einspritzung relativ zur Zeit der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung frühverstellt ist. Im vorangehenden Beispiel kann das Verfahren zusätzlich oder gegebenenfalls ferner das Einstellen eines Zeitpunkts und einer Dauer sowohl der ersten als auch der zweiten Einspritzung basierend auf einem Spitzendruckziel des Zylinders umfassen. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst, zusätzlich oder gegebenenfalls, das Einstellen basierend auf einer Spitzendruckgrenze des Zylinders das Einstellen basierend auf einer Ausgabe eines Zylinderinnendrucksensors relativ zum Spitzendruckziel. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst, zusätzlich oder gegebenenfalls, das Einstellen das Frühverstellen des Zeitpunkts der ersten Einspritzung relativ zu dem Zeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung, um einen Spitzenzylinderinnendruck der ersten Einspritzung bei oder unterhalb des Spitzendruckziels zu halten. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst, zusätzlich oder gegebenenfalls, das Verfahren ferner das Beenden einer Dauer der ersten Einspritzung, wenn der Spitzenzylinderinnendruck der ersten Einspritzung das Spitzendruckziel erreicht. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst, zusätzlich oder gegebenenfalls, das Einstellen ferner das Spätverstellen des Zeitpunkts der zweiten Einspritzung relativ zu einem Zeitpunkt der ersten Einspritzung, um einen Spitzenzylinderinnendruck der zweiten Einspritzung bei oder unterhalb des Spitzendruckziels zu halten. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele ist, zusätzlich oder gegebenenfalls, die Kraftmaschine eine aufgeladene Kraftmaschine, die einen durch eine Abgasturbine angetriebenen Einlassverdichter umfasst, wobei die Dauer der zweiten Einspritzung ferner basierend auf einer Einlasstemperatur der Turbine eingestellt wird und wobei die Dauer verkürzt wird, wenn sich die Turbineneinlasstemperatur über eine Schwellentemperatur erhöht. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele wird, zusätzlich oder gegebenenfalls, der Zeitpunkt und die Dauer sowohl der ersten als auch der zweiten Einspritzung ferner basierend auf einem geschätzten BSFC der Kraftmaschine eingestellt. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele ist die geplante Hauptkraftstoffeinspritzung eine auf eine Vorkraftstoffeinspritzung folgende Haupteinspritzung, und wobei der Zylinderdruck nur zwei Spitzen hat, jede der zwei Spitzen einer der zwei Einspritzungen entsprechend, und wobei sich die zwei Spitzen innerhalb einer Schwelle voneinander, einschließlich innerhalb von 10 % voneinander, aber beide unterhalb eines maximal zulässigen Zylinderdrucks, der basierend auf Kraftmaschinenbetriebsbedingungen bestimmt wird, befinden. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele ist, zusätzlich oder gegebenenfalls, die geplante Hauptkraftstoffeinspritzung eine auf eine Vorkraftstoffeinspritzung folgende Haupteinspritzung. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele werden, zusätzlich oder gegebenenfalls, während des Teilens der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung, ein Zeitpunkt und eine Dauer der Vorkraftstoffeinspritzung erhalten.
  • Ein weiteres beispielhaftes Verfahren für eine Kraftmaschine umfasst: das Betreiben einer Kraftmaschine mit einem Verbrennungszeitpunkt bei einem Zielzeitpunkt und einer niedrigeren AGR-Rate, bis ein erster, vorgelagerter Abgaskatalysator bei einer höheren als einer Schwellentemperatur ist; und dann das Betreiben der Kraftmaschine mit einem Verbrennungszeitpunkt, der gegenüber dem Zielzeitpunkt spätverstellt ist, und einer höheren AGR-Rate zum Beschleunigen der Erwärmung eines zweiten, nachgelagerten Abgaskatalysators, wobei die spätverstellte Verbrennungszeit eine geteilte Kraftstoffeinspritzung umfasst. Im vorangehenden Beispiel umfasst, zusätzlich oder gegebenenfalls, das Betreiben der Kraftmaschine mit einem gegenüber dem Zielzeitpunkt spätverstellten Verbrennungszeitpunkt das Teilen einer geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung in zumindest eine erste und zweite Einspritzung, wobei ein Zeitpunkt der ersten Einspritzung basierend auf einer Benutzerdrehmomentanforderung kalibriert wird und wobei ein Zeitpunkt der zweiten Einspritzung gegenüber dem Zeitpunkt der ersten Einspritzung spätverstellt ist und wobei eine Einspritzmenge der zweiten Einspritzung auf Abgastemperatur basiert. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele werden, zusätzlich oder gegebenenfalls, sowohl die niedrigere AGR-Rate als auch die höhere AGR-Rate basierend auf einem Alter des ersten und zweiten Katalysators, einer Kraftmaschinentemperatur und einer Abgastemperatur eingestellt. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele wird, zusätzlich oder gegebenenfalls, eine Dauer zwischen einem Ende der ersten Einspritzung und einem Beginn der zweiten Einspritzung basierend auf einer Temperatur des zweiten Katalysators eingestellt. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele ist, zusätzlich oder gegebenenfalls, die Kraftmaschine eine turbogeladene Kraftmaschine, und eine Dauer der zweiten Einspritzung wird basierend auf Turbineneinlasstemperatur und/oder NOx-Niveau im Abgas und/oder Kohlenwasserstoffniveau im Auspuff und/oder CO-Niveau im Abgas eingestellt.
  • Ein weiteres beispielhaftes Verfahren für eine aufgeladene Kraftmaschine umfasst Folgendes: während einer ersten Bedingung, das Teilen einer Kraftstoffeinspritzung und Frühverstellen eines durchschnittlichen Verbrennungszeitpunkts der geteilten Kraftstoffeinspritzung basierend auf Spitzenzylinderdruck und Turbineneinlasstemperatur; und während einer zweiten Bedingung, das Teilen der Kraftstoffeinspritzung und Spätverstellen des durchschnittlichen Verbrennungszeitpunkts der geteilten Kraftstoffeinspritzung basierend auf Katalysatortemperatur. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst, zusätzlich oder gegebenenfalls, das Teilen der Kraftstoffeinspritzung das Teilen einer auf eine Voreinspritzung eines Verbrennungszyklus folgenden geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung, wobei während der ersten Bedingung der durchschnittliche Verbrennungszeitpunkt der geteilten Kraftstoffeinspritzung relativ zu einem Verbrennungszeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung frühverstellt ist, und wobei während der zweiten Bedingung der durchschnittliche Verbrennungszeitpunkt der geteilten Kraftstoffeinspritzung relativ zum Verbrennungszeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung spätverstellt ist. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Teilen, zusätzlich oder gegebenenfalls, während der ersten Bedingung, das Teilen der Kraftstoffeinspritzung in zumindest eine erste Einspritzung, die gegenüber dem Verbrennungszeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung frühverstellt ist, und zumindest eine zweite Einspritzung, die gegenüber dem Verbrennungszeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung spätverstellt ist, wobei eine Dauer der ersten Einspritzung und eine Dauer zwischen der ersten Einspritzung und der zweiten Einspritzung basierend auf einem geschätzten Spitzenzylinderdruck relativ zu einer Zylinderdruckgrenze eingestellt werden, und wobei eine Dauer der zweiten Einspritzung basierend auf der Turbineneinlasstemperatur eingestellt wird. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst das Teilen, zusätzlich oder gegebenenfalls, während der zweiten Bedingung, das Teilen der Kraftstoffeinspritzung in zumindest eine erste Einspritzung, die gegenüber dem Verbrennungszeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung frühverstellt oder spätverstellt ist, und zumindest eine zweite Einspritzung, die gegenüber dem Verbrennungszeitpunkt der ersten Einspritzung spätverstellt ist, wobei die erste Einspritzung auf Kraftmaschinenlast basiert und die zweite Einspritzung auf Katalysatortemperatur basiert. In einem oder allen der vorangehenden Beispiele umfasst, zusätzlich oder gegebenenfalls, die Kraftmaschine sowohl einen ersten vorgelagerten Abgaskatalysator als auch einen zweiten nachgelagerten Abgaskatalysator, die mit einem Kraftmaschinenauslasskrümmer gekoppelt sind, und wobei während der ersten Bedingung sowohl der erste als auch der zweite Abgaskatalysator das Anspringen erreicht haben, und wobei während der zweiten Bedingung eine Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung begrenzt ist, wenn der erste Abgaskatalysator kein Anspringen erreicht hat, und wobei die Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung erhöht ist, nachdem der erste Abgaskatalysator das Anspringen erreicht hat, wobei die Menge erhöht wird, um den zweiten Abgaskatalysator zum Anspringen zu bringen.
  • Die technische Wirkung des Teilens einer Haupteinspritzung in mehrere kleinere Einspritzungen ist, dass Leistung, Drehmoment und Kraftstoffverbrauch der Kraftmaschine selbst unter Bedingungen, bei denen Einspritzzeit spätverstellt ist, um Zylinderdrücke innerhalb von Spitzendruckgrenzen zu halten, verbessert werden können. Durch Kalibrieren der Einspritzungen können Leistungsausgang und Drehmomentabgabe von der Kraftstoffeinspritzung erhöht werden, ohne dass kostspielige und komplizierte Änderungen an der Kraftmaschinenhardware erforderlich sind, wie etwa Änderungen, die andernfalls erforderlich wären, um Spitzenzünddruck oder Abgastemperatur zu erhöhen. Zusätzlich können Leistungsausgang und Drehmomentabgabe erhöht werden, ohne die Größe der Einspritzdüse zu erhöhen, was anderweitig Abgasemissionen und Kraftstoffwirtschaftlichkeit verschlechtern könnte. Ferner ist der Ansatz kompatibel mit der Verwendung von Düsen mit niedrigem Durchfluss. Durch Ermöglichen der Verwendung von Düsen mit niedrigem Durchfluss können Einspritzventilbegrenzungen, die die pro Einspritzung eingespritzte Menge beschränken, überwunden werden. Ferner können Zielkraftmaschinenleistung und -drehmoment selbst bei Verwendung von Kraftstoffen mit niedriger Energiedichte erreicht werden. Schließlich kann eine Zeit zum Anspringen des Katalysators verringert werden, während die Auspuffemissionen weiterhin gesteuert werden, wodurch die Einhaltung von Kraftmaschinenemissionsvorschriften verbessert wird.
  • Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemauslegungen verwendbar sind. Die hier offenbarten Steuerungsverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nicht-flüchtigem Speicher gespeichert werden und können durch das Steuerungssystem, einschließlich der Steuerung zusammen mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Kraftmaschinenhardware ausgeführt werden. Die spezifischen Routinen, die hier beschrieben werden, können eine oder mehrere von einer beliebigen Zahl von Verarbeitungsstrategien wie z. B. ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen aufweisen. Somit können verschiedene dargestellte Aktionen, Betriebe und/oder Funktionen im dargestellten Ablauf oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Dementsprechend ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern dient lediglich der Erleichterung der Darstellung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Betriebe und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Darüber hinaus können die beschriebenen Aktionen, Betriebe und/oder Funktionen grafisch einen im nicht-flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Kraftmaschinensteuerungssystem zu programmierenden Code darstellen, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, einschließlich den verschiedenen Kraftmaschinenhardwarekomponenten zusammen mit der elektronischen Steuerung, umgesetzt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die obige Technologie ist zum Beispiel auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Kraftmaschinentypen anwendbar. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Auslegungen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein, die hier offenbart werden.
  • Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden, besonders hervor. Diese Ansprüche beziehen sich möglicherweise auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie den Einschluss eines oder mehrerer dieser Elemente einschließen, wobei sie zwei oder mehr von diesen Elementen weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims (20)

  1. Verfahren für eine Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: in Reaktion darauf, dass ein vorhergesagter Spitzenzylinderinnendruck für eine geplante Hauptkraftstoffeinspritzung in einen Zylinder später erfolgt als zu einer Schwellenzeit, Teilen der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung in zumindest eine erste und eine zweite Einspritzung, wobei die erste Einspritzung relativ zur Zeit der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung frühverstellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einstellen eines Zeitpunkts und einer Dauer sowohl der ersten als auch der zweiten Einspritzung basierend auf einem Spitzendruckziel des Zylinders umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einstellen basierend auf einer Spitzendruckgrenze des Zylinders das Einstellen basierend auf einer Ausgabe eines Zylinderinnendrucksensors relativ zum Spitzendruckziel umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einstellen das Frühverstellen des Zeitpunkts der ersten Einspritzung relativ zu einem Zeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung, um einen Spitzenzylinderinnendruck der ersten Einspritzung bei oder unterhalb des Spitzendruckziels zu halten, umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Dauer der ersten Einspritzung beendet wird, wenn der Spitzenzylinderinnendruck der ersten Einspritzung das Spitzendruckziel erreicht.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Einstellen ferner das Spätverstellen des Zeitpunkts der zweiten Einspritzung relativ zu einem Zeitpunkt der ersten Einspritzung, um einen Spitzenzylinderinnendruck der zweiten Einspritzung bei oder unterhalb des Spitzendruckziels zu halten, umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Kraftmaschine eine aufgeladene Kraftmaschine ist, die einen durch eine Abgasturbine angetriebenen Einlassverdichter umfasst, und wobei die Dauer der zweiten Einspritzung ferner basierend auf einer Einlasstemperatur der Turbine eingestellt wird und wobei die Dauer verkürzt wird, wenn sich die Turbineneinlasstemperatur über eine Schwellentemperatur erhöht.
  8. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Zeitpunkt und die Dauer sowohl der ersten als auch der zweiten Einspritzung ferner basierend auf einem geschätzten BSFC der Kraftmaschine eingestellt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die geplante Hauptkraftstoffeinspritzung eine auf eine Vorkraftstoffeinspritzung folgende Haupteinspritzung ist, und wobei der Zylinderdruck nur zwei Spitzen hat, jede Spitze einer der zwei Haupteinspritzungen entsprechend, und wobei sich die zwei Spitzen innerhalb einer Schwelle voneinander, einschließlich innerhalb von 10 % voneinander, aber beide unterhalb eines maximal zulässigen Zylinderdrucks, der basierend auf Kraftmaschinenbetriebsbedingungen bestimmt wird, befinden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei während des Teilens der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung ein Zeitpunkt und eine Dauer der Vorkraftstoffeinspritzung erhalten werden.
  11. Verfahren für eine Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: Betreiben einer Kraftmaschine mit einem Verbrennungszeitpunkt bei einem Zielzeitpunkt und einer niedrigeren AGR-Rate, bis ein erster, vorgelagerter Abgaskatalysator bei einer höheren als einer Schwellentemperatur ist; und danach, Betreiben der Kraftmaschine mit einem Verbrennungszeitpunkt gegenüber dem Zielzeitpunkt spätverstellt und einer höheren AGR-Rate zum Beschleunigen des Aufwärmens eines zweiten, nachgelagerten Abgaskatalysators, wobei der spätverstellte Verbrennungszeitpunkt eine geteilte Kraftstoffeinspritzung umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Betreiben der Kraftmaschine mit einem gegenüber dem Zielzeitpunkt spätverstellten Verbrennungszeitpunkt das Teilen einer geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung in zumindest eine erste und zweite Einspritzung umfasst, wobei ein Zeitpunkt der ersten Einspritzung basierend auf einer Benutzerdrehmomentanforderung kalibriert wird und wobei ein Zeitpunkt der zweiten Einspritzung gegenüber dem Zeitpunkt der ersten Einspritzung spätverstellt wird und wobei eine Einspritzmenge der zweiten Einspritzung auf einer Abgastemperatur basiert.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei sowohl die niedrigere AGR-Rate als auch die höhere AGR-Rate basierend auf einem Alter des ersten und zweiten Katalysators, einer Kraftmaschinentemperatur und einer Abgastemperatur eingestellt werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Dauer zwischen einem Ende der ersten Einspritzung und einem Beginn der zweiten Einspritzung basierend auf einer Temperatur des zweiten Katalysators eingestellt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Kraftmaschine eine turbogeladene Kraftmaschine ist, und wobei eine Dauer der zweiten Einspritzung basierend auf einer Turbineneinlasstemperatur und/oder NOx-Niveau im Abgas und/oder Kohlenwasserstoffniveau im Auspuff und/oder CO-Niveau im Abgas eingestellt wird.
  16. Verfahren für eine aufgeladene Kraftmaschine, das Folgendes umfasst: während einer ersten Bedingung, das Teilen einer Kraftstoffeinspritzung und das Frühverstellen eines durchschnittlichen Verbrennungszeitpunkts der geteilten Kraftstoffeinspritzung basierend auf einem Spitzenzylinderdruck und einer Turbineneinlasstemperatur; und während einer zweiten Bedingung, das Teilen der Kraftstoffeinspritzung und das Spätverstellen des durchschnittlichen Verbrennungszeitpunkts der geteilten Kraftstoffeinspritzung basierend auf einer Katalysatortemperatur.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Teilen der Kraftstoffeinspritzung das Teilen einer auf eine Voreinspritzung eines Verbrennungszyklus folgenden geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung umfasst, wobei während der ersten Bedingung der durchschnittliche Verbrennungszeitpunkt der geteilten Kraftstoffeinspritzung relativ zu einem Verbrennungszeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung frühverstellt wird, und wobei während der zweiten Bedingung der durchschnittliche Verbrennungszeitpunkt der geteilten Kraftstoffeinspritzung relativ zum Verbrennungszeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung spätverstellt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Teilen während der ersten Bedingung das Teilen der Kraftstoffeinspritzung in zumindest eine erste Einspritzung, die gegenüber dem Verbrennungszeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung frühverstellt ist, und zumindest eine zweite Einspritzung, die gegenüber dem Verbrennungszeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung spätverstellt ist, umfasst, wobei eine Dauer der ersten Einspritzung und eine Dauer zwischen der ersten Einspritzung und der zweiten Einspritzung basierend auf einem geschätzten Spitzenzylinderdruck relativ zu einer Zylinderdruckgrenze eingestellt werden, und wobei eine Dauer der zweiten Einspritzung basierend auf der Turbineneinlasstemperatur eingestellt wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Teilen während der zweiten Bedingung das Teilen der Kraftstoffeinspritzung in zumindest eine erste Einspritzung, die gegenüber dem Verbrennungszeitpunkt der geplanten Hauptkraftstoffeinspritzung frühverstellt oder spätverstellt ist, und zumindest eine zweite Einspritzung, die gegenüber dem Verbrennungszeitpunkt der ersten Einspritzung spätverstellt ist, umfasst, wobei die erste Einspritzung auf einer Kraftmaschinenlast basiert und die zweite Einspritzung auf einer Katalysatortemperatur basiert.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Kraftmaschine sowohl einen ersten vorgelagerten Abgaskatalysator als auch einen zweiten nachgelagerten Abgaskatalysator, die mit einem Kraftmaschinenauslasskrümmer gekoppelt sind, umfasst, und wobei während der ersten Bedingung sowohl der erste als auch der zweite Abgaskatalysator das Anspringen erreicht haben, und wobei während der zweiten Bedingung eine Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung begrenzt ist, wenn der erste Abgaskatalysator kein Anspringen erreicht hat, und wobei die Menge an Kraftstoff bei der zweiten Einspritzung erhöht ist, nachdem der erste Abgaskatalysator das Anspringen erreicht hat, wobei die Menge erhöht wird, um den zweiten Abgaskatalysator zum Anspringen zu bringen.
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