DE102017102367B4 - Verfahren zur Anhebung der Tankentlüftungsspülmenge durch Vollausblendung der Einspritzung mindestens eines Zylinders - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (100) mit einer Anzahl (N) von Zylindern (ZN), der ein Kraftstoffsystem (10, 20, 30) und ein Frischluftsystem (40, 90, 91, 80) zugeordnet ist, wobei den Zylindern (ZN) in einem vorgebbaren Verbrennungsluftverhältnis über eine Kraftstoffversorgungsleitung (10A) des Kraftstoffsystems (10, 20, 30) Kraftstoff in einem Kraftstoffmassenstrom (ṁKS;INJ) direkt über die Injektoren (INJ) und über ein Frischluftsystem (40, 90, 91, 80) Frischluft in einem Frischluftmassenstrom (ṁL) zugeführt wird, wobei das Kraftstoffsystem ein Tankentlüftungssystem (20, 30) umfasst, welches eine Tankentlüftungsleitung (30; 30A, 30B) mit einem Tankentlüftungsventil (TE) aufweist, die mit dem zwischengeschalteten Tankentlüftungsventil (TE) über mindestens eine Einleitstelle (S1, S2) mit mindestens einem Leitungsabschnitt (90A, 90B) des Frischluftsystems (40, 90, 91, 80) unter Ausbildung mindestens eines Entlüftungspfades (i, ii) in Verbindung steht, wobei durch einen an der mindestens einen Einleitstelle (S1, S2) gegenüber der Tankentlüftungsleitung (30; 30A, 30B) lastpunktabhängig herrschenden Unterdruck eine Entlüftung eines Kraftstoffbehälters (10) des Tankentlüftungssystems (20, 30) über den mindestens einen Entlüftungspfad (i, ii) vorgenommen wird, bei der den Zylindern (ZN) ein Kraftstoff beinhaltender Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;max; ṁKS;TE;maxt) aus dem Tankentlüftungssystem (20, 30) entnommen und den Zylindern (ZN) als Teilmenge des Frischluftmassenstroms (ṁL) zugeführt wird, sodass den Zylindern (ZN) ein Gesamt-Kraftstoffmassenstrom (ṁKS) direkt über die Injektoren (INJ) des Kraftstoffsystems (10, 20, 30) und indirekt über den Frischluftmassenstrom (ṁL) zugeführt wird, wobei die direkte Zuführung von Kraftstoff über den Injektor (INJ) mindestens eines Zylinders (ZN) zumindest zeitweise ausgeblendet wird, wodurch dem oder den weiter indirekt mit Kraftstoff versorgten Zylinder/n (ZN) unter Beibehaltung des vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine (100) über den mindestens einen Entlüftungspfad (i, ii) an der mindestens einen Einleitstelle (S1, S2) ein durch die Vollausblendung des mindestens einen Zylinders (ZN) fehlendes Kraftstoffmengenäquivalent, das im Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;max; ṁKS;TE;maxt) enthalten ist, aus der Tankentlüftungsleitung (30; 30A, 30B) entnommen und als Teilmenge des Frischluftmassenstroms (ṁL) dem oder den weiter indirekt mit Kraftstoff versorgten Zylinder/n (ZN) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die direkte Zuführung von Kraftstoff über den Injektor (INJ) mindestens eines der vorhandenen Zylinder (ZN), jedoch nicht über die Injektoren (INJ) aller (N > n) Zylinder (ZN), unter Aktivierung eines ersten Lambda-Regelkreises zur Regelung des vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnisses über die geregelte Kraftstoffzuführung der Injektoren (INJ) und die Frischluftzuführung eines geregelten Drosselelementes (91) im Frischluftsystem (40, 90, 91, 80) ausgeblendet wird, wodurch mit dem Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;maxt) ersatzweise ein Kraftstoffmengenäquivalent zugeführt wird, welches der Kraftstoffmenge der ausgeblendeten Zylinder (ZN) entspricht, wobei der Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;max) bei Vollausblendung nicht aller Zylinder (ZN; N > n) innerhalb des Frischluftmassenstroms (ṁL) unter den Bedingungen des aktiven ersten Regelkreises maximiert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Anzahl von Zylindern, der ein Kraftstoffsystem und ein Frischluftsystem zugeordnet ist, wobei den Zylindern in einem vorgebbaren Verbrennungsluftverhältnis über eine Kraftstoffversorgungsleitung des Kraftstoffsystems Kraftstoff in einem Kraftstoffmassenstrom direkt über die Injektoren und über ein Frischluftsystem Frischluft in einem Frischluftmassenstrom zugeführt wird, wobei das Kraftstoffsystem ein Tankentlüftungssystem umfasst, welches eine Tankentlüftungsleitung mit einem Tankentlüftungsventil aufweist, die mit dem zwischengeschalteten Tankentlüftungsventil über mindestens eine Einleitstelle mit mindestens einem Leitungsabschnitt des Frischluftsystems unter Ausbildung mindestens eines Entlüftungspfades in Verbindung steht.
  • Die Druckschrift DE 10 2008 042 638 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, wobei ein Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine eine Entlüftung in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine aufweist. Bei einem Ausgasen von Kraftstoff aus in dem Kurbelgehäuse befindlichem Motoröl wird der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine so verändert, dass ein vorgebbares Luft-Kraftstoffverhältnis nicht unterschritten wird. Es wird somit eine Kurbelgehäuseentlüftung vorgeschlagen, mittels der Gase aus dem Kurbelgehäuse in das Saugrohr und damit in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine geleitet werden. Dabei ist beispielsweise vorgesehen, für das Luft-Kraftstoffverhältnis einen Betriebspunkt, insbesondere die Fettlaufgrenze, zu wählen, der einen möglichst hohen Kraftstoffverbrauch aufweist. Das Ausgasen von Kraftstoff kann durch Beobachtung der Lambdaregelung festgestellt werden, da bei dem Ausgasen ein Anfetten des Kraftstoff-Luftgemisches zu beobachten ist. Zusammengefasst ist vorgesehen, dass der Lastpunkt der Brennkraftmaschine angehoben werden soll, um eine höhere Spülrate von Kraftstoffgasen zu erlauben, wobei eine minimale Einspritzzeit explizit als bestehende Grenze des Kraftstoffmassenstroms genannt ist.
  • Die Druckschrift EP 2 530 262 A1 offenbart eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine bei der ein Kraftstoffgas einem Ansaugtrakt wieder zugeführt wird. In dem zugehörigen Verfahren wird NOxgemessen, welches parallel zum Kraftstoffgas in den Ansaugtrakt zurückgeführt wird. Dabei wird die Lambdaregelung zur Bewertung und Regelung der Massenströme herangezogen.
  • Die Druckschrift US 5 746 187 A beschreibt eine Tankentlüftung. Es wird ein Verfahren offenbart, welches den Massenstrom des Tankentlüftungs-Volumenstroms regelt. Dabei wird ebenfalls die Lambdaregelung zur Überwachung der Spülmenge herangezogen, wobei die Einspritzmenge beziehungsweise der Ansteuerwinkel des Tankentlüftungsventils entsprechend beeinflusst wird.
  • Zum Stand der Technik gehören ferner die Druckschriften US 2005/0197236 A1 , US 2016/0201615 A1 und US 2014/0230795 A1 .
  • Ausgehend von dem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Lösung anzubieten, die eine Anhebung des Spülluftmassenstroms des Tankentlüftungssystem ermöglicht, wobei möglichst keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden, die zusätzlich in das Tankentlüftungssystem eines Kraftstoffsystems integriert werden müssen.
  • Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Anzahl von Zylindern, der ein Kraftstoffsystem und ein Frischluftsystem zugeordnet ist, wobei den Zylindern in einem vorgebbaren Verbrennungsluftverhältnis über eine Kraftstoffversorgungsleitung des Kraftstoffsystems Kraftstoff in einem Kraftstoffmassenstrom direkt über die Injektoren und über ein Frischluftsystem Frischluft in einem Frischluftmassenstromzugeführt wird, wobei das Kraftstoffsystem ein Tankentlüftungssystem umfasst, welches eine Tankentlüftungsleitung mit einem Tankentlüftungsventil aufweist, die mit dem zwischengeschalteten Tankentlüftungsventil über mindestens eine Einleitstelle mit mindestens einem Leitungsabschnitt des Frischluftsystems unter Ausbildung mindestens eines Entlüftungspfades in Verbindung steht, wobei durch einen an der mindestens einen Einleitstelle gegenüber der Tankentlüftungsleitung lastpunktabhängig herrschenden Unterdruck eine Entlüftung eines Kraftstoffbehälters des Tankentlüftungssystems über den mindestens einen Entlüftungspfad vorgenommen wird, bei der den Zylindern ein Kraftstoff beinhaltender Spülluftmassenstrom aus dem Tankentlüftungssystem entnommen und den Zylindern als Teilmenge des Frischluftmassenstroms zugeführt wird, sodass den Zylindern ein Gesamt-Kraftstoffmassenstrom direkt über die Injektoren des Kraftstoffsystems und indirekt über den Frischluftmassenstrom zugeführt wird, wobei die direkte Zuführung von Kraftstoff über den Injektor mindestens eines Zylinders zumindest zeitweise ausgeblendet wird, wodurch dem oder den weiter indirekt mit Kraftstoff versorgten Zylinder/n unter Beibehaltung des vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine über den mindestens einen Entlüftungspfad an der mindestens einen Einleitstelle ein durch die Vollausblendung des mindestens einen Zylinders fehlendes Kraftstoffmengenäquivalent, das im Spülluftmassenstrom enthalten ist, aus der Tankentlüftungsleitung entnommen und als Teilmenge des Frischluftmassenstroms dem oder den weiter indirekt mit Kraftstoff versorgten Zylinder/n zugeführt wird.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die direkte Zuführung von Kraftstoff über den Injektor mindestens eines der vorhandenen Zylinder, jedoch nicht über die Injektoren aller Zylinder, unter Aktivierung eines ersten Lambda-Regelkreises zur Regelung des vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnisses über die geregelte Kraftstoffzuführung der Injektoren und die Frischluftzuführung eines geregelten Drosselelementes im Frischluftsystem ausgeblendet wird, wodurch mit dem Spülluftmassenstrom ersatzweise ein Kraftstoffmengenäquivalent zugeführt wird, welches der Kraftstoffmenge der ausgeblendeten Zylinder entspricht, wobei der Spülluftmassenstrom bei Vollausblendung nicht aller Zylinder innerhalb des Frischluftmassenstroms unter den Bedingungen des aktiven ersten Regelkreises maximiert ist.
  • Vorgesehen ist weiter, dass die direkte Zuführung von Kraftstoff über die Injektoren aller Zylinder unter Aufhebung des ersten Lambda-Regelkreises zur Regelung des vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnisses über die geregelte Kraftstoffzuführung der Injektoren und die Frischluftzuführung eines geregelten Drosselelementes im Frischluftsystem ausgeblendet wird, wodurch mit dem Spülluftmassenstrom ersatzweise ein Kraftstoffmengenäquivalent zugeführt wird, welches der Kraftstoffmenge aller ausgeblendeten Zylinder entspricht, wobei der Spülluftmassenstrom bei Vollausblendung aller Zylinder innerhalb des Frischluftmassenstroms maximal ist. Weiter ist vorgesehen, dass bei einer Vollausblendung der direkten Zuführung von Kraftstoff über die Injektoren aller Zylinder ein zweiter Lambda-Regelkreis aktiviert wird, der zur Regelung des vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnisses eine Kraftstoffzuführung über den das Kraftstoffmengenäquivalent des Kraftstoff beinhaltenden Spülluftmassenstroms durch ein geregeltes Tankentlüftungsventil im Tankentlüftungssystem und wahlweise die zusätzliche Regelung des Frischluftmassenstroms durch das geregelte Drosselelement im Frischluftsystem übernimmt.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die direkte Zuführung von Kraftstoff über den Injektor mindestens eines der vorhandenen Zylinder, jedoch nicht über die Injektoren aller Zylinder zusätzlich zu dem ersten Regelkreis der zweite Regelkreis aufgeschaltet wird. Der Vorteil besteht in einer Verbesserung der Regelgüte.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt in vorteilhafter Weise den Betrieb und Aufbau der Verbrennungskraftmaschine in verschiedenen Motorkonzepten.
  • In einem ersten Konzept ist vorgesehen, dass der das Kraftstoffmengenäquivalent beinhaltende maximale oder maximierte Spülluftmassenstrom in einem nicht-aufgeladenen Betrieb beziehungsweise dem zugehörige Aufbau der Verbrennungskraftmaschine aus einem von der Tankentlüftungsleitung abgehenden ersten Leitungsabschnitt entnommen und an einer ersten Einleitstelle einem Leitungsabschnitt eines Saugrohrs stromab der Drosselklappe zugeführt wird.
  • In einem zweiten Konzept ist vorgesehen, dass der das Kraftstoffmengenäquivalent beinhaltende maximale oder maximierte Spülluftmassenstrom in einem aufgeladenen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine aus einem von der Tankentlüftungsleitung abgehenden zweiten Leitungsabschnitt entnommen und an einer zweiten Einleitstelle einem Leitungsabschnitt eines Ansaugrohrs stromaufwärts eines Verdichters eines Abgasturboladers zugeführt wird.
  • Es versteht sich, dass bei dem zweiten Konzept Lastpunkte auftreten, die einen nicht aufgeladenen Betrieb erfordern, sodass in dem zweiten Motorkonzept die Vorgehensweise nach dem ersten Motorkonzept in Kombination durchgeführt wird. Der jeweilige Aufbau der Verbrennungskraftmaschine ist im Beschreibungsteil näher erläutert.
  • Weiter ist vorgesehen, dass der das Kraftstoffmengenäquivalent beinhaltende maximale Spülluftmassenstrom in beiden Konzepten in einem - Leerlauf-Betrieb - der Verbrennungskraftmaschine bei einer Ausblendung der direkten Zuführung von Kraftstoff über die Injektoren aller Zylinder maximal ist, wobei der zweite Lambda- Regelkreis aktiviert wird, der zur Regelung des vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnisses ausschließlich die Kraftstoffzuführung über den Spülluftmassenstrom und wahlweise den Frischluftmassenstrom durch das geregelte Drosselelement im Frischluftsystem regelt, wie ebenfalls detailliert im Beschreibungsteil erläutert ist.
  • Innerhalb des Verfahrens ist es innerhalb der betreffenden Regelkreise vorgesehen, ein Verbrennungsluftverhältnis von Lambda (λ) = 1 einzustellen.
  • Die Verbrennungskraftmaschine ist erfindungsgemäß ein Otto-Motor, der bevorzugt einen Abgasturbolader 70 aufweist, wobei die zugehörige Lambdaregelung im Ottomotor einen direkten Eingriff auf die insgesamt über die Injektoren indirekte die Zylinder der Verbrennungskraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge erlaubt.
  • Insofern umfasst die Verbrennungskraftmaschine ein Abgassystem in dem eine Lambdasonde angeordnet ist, die den Restsauerstoffgehalt im Abgasmassenstrom mit dem Sauerstoffgehalt der momentanen Atmosphärenluft vergleicht, sodass daraus das Verbrennungsluftverhältnis λ (Verhältnis von Verbrennungsluft zu Kraftstoff) bestimmt und eingestellt werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist die Verbrennungskraftmaschine umfassend ein Kraftstoffsystem und ein Abgassystem dazu eingerichtet, das zuvor und in dem Beschreibungsteil erläuterte Verfahren auszuführen, wobei die Verbrennungskraftmaschine ferner eine Steuereinrichtung umfasst, in der ein computerlesbarer Programmalgorithmus zur Ausführung des Verfahrens und gegebenenfalls erforderliche Kennfelder gespeichert sind.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 und 2 in einer Zusammenschau erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Tankentlüftungssystems als Teilsystem eines Kraftstoffsystems sowie eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine und
    • 2 eine schematische Darstellung der Massenströme des Tankentlüftungssystems als Teilsystem des Kraftstoffsystems und des Abgassystems der Verbrennungskraftmaschine.
  • Ausgehend von den oben genannten Druckschriften geht die Erfindung von einem Kraftstoffsystem umfassend ein Tankentlüftungssystem und einem Abgassystem aus, welches in der 1 dargestellt ist.
  • Die Verdunstungsemissionen des Tankentlüftungssystems 20, 30 des Kraftstoffsystems 10, welches einen Kraftstoffbehälter 10 und Entlüftungsleitungen 30; 30A, 30B umfasst, sind gesetzlich limitiert.
  • 1 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 100 sowie das Kraftstoffsystem 10, 20, 30 mit einem der Verbrennungskraftmaschine 100 nachgeschalteten motornahen Katalysator 110, der Teil eines Abgassystems ist.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 100 ist erfindungsgemäß ein Ottomotor, wobei die zugehörige Lambdaregelung des Ottomotors einen direkten Eingriff auf die insgesamt über die Injektoren INJ in die Zylinder ZN der Verbrennungskraftmaschine 100 eingespritzte Kraftstoffmenge erlaubt. Insofern ist der Verbrennungskraftmaschine 100 ein Abgassystem mit einer Abgasleitung 11 zugeordnet, in der neben dem mindestens einen Katalysator 110 eine Lambdasonde 120 angeordnet ist, die den Restsauerstoffgehalt im Abgasmassenstrom ṁABG mit dem Sauerstoffgehalt der momentanen Atmosphärenluft vergleicht, sodass daraus das Verbrennungsluftverhältnis λ (Verhältnis von Verbrennungsluft zu Kraftstoff) bestimmt und eingestellt werden kann.
  • Im Kraftstoffsystem 10, 20, 30 entstehende Kraftstoffdämpfe werden über das Tankentlüftungssystem 20, 30 aus dem Kraftstoffbehälter 10 abgeleitet und über einen Aktivkohlebehälter 20 geführt, der als Zwischenspeicher dient, sodass die Kraftstoffdämpfe in dem Aktivkohlebehälter 20 gesammelt werden.
  • Der Aktivkohlebehälter 20 wird im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 100 mit Frischluft gespült beziehungsweise geleert. Die mit Kraftstoffgasen, insbesondere Kraftstoffdämpfen angereicherte Spülluft aus dem Aktivkohlebehälter 20 wird im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 100 über eine Tankentlüftungsleitung 30; 30A, 30B der Verbrennung zugeführt.
  • Der Kraftstoff wird in bekannter Weise über Kraftstoff-Versorgungsleitungen 10A den Injektoren INJ den Zylindern ZN der Verbrennungskraftmaschine 100 zugeführt.
  • Wenn nachfolgend von Spülluft beziehungsweise dem Spülluftmassenstrom ṁKS;TE gesprochen wird, so ist darunter die mit Kraftstoffdämpfen angereicherte Frischluft ṁL des sogenannten Frischluftpfades zu verstehen, die im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 100 über die Tankentlüftungsleitung 30; 30A, 30B aus dem Aktivkohlebehälter 20 herausgespült und der Verbrennung zugeführt wird, wobei die der Verbrennungskraftmaschine 100 zugeführte Spülluftmenge dem Spülluftmassenstrom ṁKS;TE entspricht, der einen Teilmassenstrom der Verbrennungsluft ṁL insgesamt darstellt, die den Zylindern ZN der Verbrennungskraftmaschine 100 zugeführt wird.
  • Es ist, wie in 1 dargestellt ist, in nicht-aufgeladenen Motorkonzepten a) vorgesehen, die Spülung und Entleerung des Aktivkohlebehälters 20 über den Leitungsabschnitt 30A der Tankentlüftungsleitung 30 (Einleitstelle S1) in den stromabwärts einer Drosselklappe 91 liegenden Leitungsabschnitt 90A des Saugrohrs 90 nahe des Ansaugtraktes der Verbrennungskraftmaschine 100 vorzunehmen. Dieser Weg der Spülung und Entleerung des Aktivkohlebehälters 20 über den Leitungsabschnitt 30A wird nachfolgend als Entlüftungspfad i) bezeichnet.
  • Im Betrieb herrscht im stromabwärts der Drosselklappe 91 liegenden Bereich 90A des Saugrohrs 90 in Abhängigkeit des Öffnungswinkels der Drosselkappe 91 gegenüber dem Aktivkohlefilter 20 stets ein öffnungswinkelabhängiger Unterdruck, der eine Strömung des Spülluftmassenstrom ṁKS;TE in Richtung Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine 100 bewirkt. Ein Rückschlagventil 31 im Leitungsabschnitt 30A verhindert eine Strömung in umgekehrter Richtung.
  • Der Unterdruck im stromabwärts der Drosselklappe 91 liegenden Leitungsabschnitt 90A des Saugrohrs 90 wird unter gleichzeitiger Öffnung eines auf den Unterdruck reagierenden Entlüftungsventils TE in der Tankentlüftungsleitung 30 dazu verwendet, einen Spülluftmassenstrom ṁKS;TE aus dem Aktivkohlebehälter 20 zu generieren. Diese auch als Niederdruck-Tankentlüftung a) bezeichnete Lösung über den Entlüftungspfad i) hat den Nachteil, dass sie nur geringe Massenströme generiert, sodass der realisierbare Spülluftmassenstrom ṁKS;TE als Teilmassenstrom der Verbrennungsluft ṁL nur gering ist.
  • In aufgeladenen Motorkonzepten b) wird der Ansaugluft der Verbrennungskraftmaschine 100 lastpunktabhängig mittels eines Abgasturboladers 70 (Verdichter 60 und Turbine 50) zusätzlich zu dem in a) beschriebenen Entlüftungspfad i zur Tankentlüftung, wie in 1 dargestellt ist, über eine Venturidüse 80 ein Spülluftmassenstrom ṁKS;TE in das saugseitig des Verdichters 60 angeordnete Ansaugrohr 40 eingeleitet. Die mit einem Teilmassenstrom der Frischluft ṁL des Frischluftpfades stromabwärts des Verdichters V beaufschlagte Venturidüse 80 erzeugt in einem Leitungsabschnitt 30B der Tankentlüftungsleitung 30 und damit in der Tankentlüftungsleitung 30 einen Unterdruck. Ein hinter der Venturidüse 80 angeordneter Leitungsabschnitt 90B ist mit dem Ansaugrohr 40 (Einleitstelle S2) verbunden, wobei zwischen der Ausgangsseite der Venturidüse 80 und dem Ansaugrohr 40 stets ein Druckgefälle in Richtung des Ansaugrohrs 40 herrscht.
  • Die Venturidüse 80 wird somit in aufgeladenen Motorkonzepten b) unter gleichzeitiger Öffnung des auf den Unterdruck reagierenden Entlüftungsventils TE in der Tankentlüftungsleitung 30 dazu verwendet, einen Spülluftmassenstrom ṁKS;TE aus dem Aktivkohlebehälter 20 zu generieren, der mit dem über die Venturidüse 80 geleiteten Teilmassenstrom der Frischluft ṁL des Frischluftpfades in das Ansaugrohr 40 geleitet wird. Ein Rückschlagventil 32 im Leitungsabschnitt 30B verhindert eine Strömung in umgekehrter Richtung. Diese auch als Hochdruck-Tankentlüftung bezeichnete Lösung erfolgt somit über die Venturidüse 80, wobei der zugehörige Entlüftungspfad mit ii) bezeichnet wird. Bei diesem zweiten Entlüftungspfad ii) werden ebenfalls nur geringe Massenströme generiert, wobei derzeit über die Venturidüse 80 realisierbare Spülluftmassenstrom ṁKS;TE des zweiten Entlüftungspfades ii) als Teilmassenstrom der Verbrennungsluft ṁL im Vergleich zu dem ersten Entlüftungspfad i) noch geringer ist.
  • Dabei stellt die Venturidüse 80 im Vergleich zu einer Einleitung ohne Hilfsmittel bereits eine effizienzsteigernde Maßnahme zur Erhöhung des Spülluftmassenstroms ṁKS;TE dar. Zur Erhöhung des Spülluftmassenstrom ṁKS;TE im zweiten Entlüftungspfad ii) werden ersatzweise eine Saugstrahlpumpe oder andere Lösungen vorgeschlagen, die über physikalische Prinzipien, wie zum Beispiel Druckdifferenzen den Spülluftmassenstrom ṁ KS;TE im zweiten Entlüftungspfad ii) aus dem Aktivkohlebehälter 20 in das Ansaugrohr 40 generieren.
  • Bei den aufgeladenen Motorkonzepten b) wird das zuvor als Saugrohr 90 bezeichnete Verbindungsrohr zwischen dem Verdichter 60 und der Verbrennungskraftmaschine 100 aufgeladen und auch als Druckrohr bezeichnet, da der stromabwärts der Drosselklappe 91 liegende Bereich 90A bei Aufladung des Verbindungsrohrs zwischen dem Verdichter 60 und der Verbrennungskraftmaschine 100 in Abhängigkeit des Öffnungswinkels der Drosselkappe 91 gegenüber dem Aktivkohlefilter 20 einen Überdruck aufweist, der über dem Druck in dem Leitungsabschnitt 30A der Tankentlüftungsleitung 30 liegt. Das bedeutet, dass der Entlüftungspfad i) nur in denjenigen Lastpunkten aktiv ist, bei denen der Verdichter 60 des Abgasturboladers 70 nicht in Betrieb ist.
  • Mit anderen Worten bei nicht aufgeladenen Konzepten a) kann eine Tankentlüftung in allen Lastpunkten ausschließlich über den ersten Entlüftungspfad i) und bei aufgeladenen Konzepten b) kann eine Tankentlüftung in allen Lastpunkten, in denen der Verdichter 60 des Abgasturboladers 70 nicht in Betrieb ist, über den ersten Entlüftungspfad i) und in denjenigen Lastpunkten bei denen der Verdichter 60 des Abgasturboladers 70 in Betrieb ist ausschließlich über den zweiten Entlüftungspfad ii) erfolgen.
  • Mit anderen Worten, da der Verdichter 60 des Abgasturboladers 70 nicht in allen Lastpunkten in Betrieb ist, kann außerhalb des Betriebes des Abgasturboladers 70, beispielsweise in einem Leerlauf-Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 100 keine Tankentlüftung über den zweiten Entlüftungspfad ii) erfolgen.
  • Beide Konzepte a) und b) benötigen eine laufende Verbrennungskraftmaschine 100, damit sich im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 100 der lastabhängige Unterdruck in dem Leitungsabschnitt 30A (Entlüftungspfad i) oder dem Leitungsabschnitt 30B (Entlüftungspfad ii) und somit jeweils in der Tankentlüftungsleitung 30 vor den Abzweigen der Leitungsabschnitte 30A, 30B bildet.
  • Wird, wie derzeit üblich, die Laufzeit der Verbrennungskraftmaschine 100 durch Hybrid- oder Start-Stoppsysteme reduziert, sinkt automatisch auch die Menge der Spülluft, mithin der Spülluftmassenstrom ṁKS;TE als Teilmassenstrom der Verbrennungsluft ṁL, der über die Entlüftungspfade i) und ii) generiert werden kann.
  • Zum Anheben des Spülluftmassenstroms ṁKS;TE ist eine Technik bekannt, bei der eine separate Pumpe (nicht dargestellt) zum Spülen des Aktivkohlebehälters 20 eingesetzt wird. Die Pumpe benötigt in nachteiliger Weise für ihren Betrieb ein entsprechendes Steuerungs- und Regelungsprogramm sowie Komponenten zur Überwachung. Dadurch wird das Tankentlüftungssystem des Kraftstoffsystems noch komplexer und kostenintensiver.
  • Zu Vermeidung von zusätzlichen Bauteilen und zur Beibehaltung der bereits sehr hohen Systemkomplexität wird nach einer Lösung gesucht, um den Spülluftmassenstroms ṁKS;TE anderweitig zu erhöhen, wobei ferner folgende Situation zu beachten ist.
  • Die Zuführung der mit Kohlenwasserstoffen (Kraftstoffdampf) angereicherten Spülluft zu der für die Verbrennung vorgesehenen Menge an Frischluft des Frischluftpfades als Verbrennungsluft in dem in Abhängigkeit eines Lastpunktes der Verbrennungskraftmaschine 100 zugeführten Frischluftmassenstroms ṁL, führt unter Berücksichtigung einer stöchiometrischen Verbrennung bei λ= 1 zu einer Absenkung des Kraftstoffmassenstroms ṁKS;INJ an Kraftstoff, der über den Kraftstoffpfad in die Injektoren INJ eingespritzt wird.
  • Dabei ist, insbesondere in einem Lastpunkt, dem - Leerlaufbetrieb - die minimale zur Verfügung stehende Einspritzzeit timin der eingesetzten Injektoren INJ in Abhängigkeit der Zylinderanzahl N (N= 1, 2, 3,...) vorgegeben. Mit anderen Worten die Einspritzzeit timin kann nicht weiter verkürzt werden, um im Leerlaufbetrieb eine größere Menge Kraftstoffäquivalent über den Entlüftungspfad i) zuzuführen.
  • Die minimale zur Verfügung stehende Einspritzzeit timin der Injektoren INJ limitiert somit im Leerlaufbetrieb in Abhängigkeit der Zylinderanzahl N (N= 1, 2, 3,...) den Spülluftmassenstrom ṁKS;TE, welcher der Verbrennung mit der Verbrennungsluft über den Entlüftungspfad i) zugeführt werden kann.
  • Im Vorfeld wurde theoretisch nachgewiesen, dass die Kraftstoffenge im Spülluftmassenstrom ṁKS;TE als Teil des Frischluftmassenstroms ṁL ausreichen würde, um den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 100 im Lastpunkt - Leerlaufbetrieb - zumindest für einen bestimmten Zeitraum, in dem der Spülluftmassenstroms ṁKA;TE mit einer ausreichenden Menge an Kraftstoffdampf angereichert ist, zu gewährleisten.
  • Bisheriger Spülmassenstrom mKS;TE:
    • Der Spülluftmassenstrom mKS;TE als Teilmenge des Frischluftmassenstroms ṁL des Frischluftpfades hängt somit in den Lastpunkten der Verbrennungskraftmaschine 100 von der Kraftstoffeinspritzung in alle Zylinder N der Verbrennungskraftmaschine 100 mit der jeweiligen Einspritzzeit ti der Injektoren INJ in Abhängigkeit der Zylinderanzahl N (N= 1, 2, 3,...) ab, wie die Formel [1] verdeutlicht.
  • Es gilt Formel [1]: m ˙ ABG = m ˙ L + m ˙ KS = m ˙ L + [ m ˙ KS;INJ + m ˙ KS;TE ]
    Figure DE102017102367B4_0001
  • Der Gesamt-Abgasmassenstrom ṁABG setzt sich in jedem Lastpunkt aus dem Frischluftmassenstrom ṁL des Frischluftpfades und dem Gesamt-Kraftstoffmassenstrom ṁKS zusammen, der sich aus dem über die Injektoren INJ eingespritzten Kraftstoffmassenstrom ṁKS;INJ und dem Spülluftmassenstrom ṁKS;TE als Teilmassenstrom des Frischluftmassenstroms ṁL zusammensetzt.
  • Der Spülluftmassenstrom ṁKS;TE als Teilmenge des Frischluftmassenstroms ṁL des Frischluftpfades ist im kritischen Lastpunkt - Leerlaufbetrieb - der Verbrennungskraftmaschine 100 durch die Einspritzung in alle Zylinder ZN der Verbrennungskraftmaschine 100, mit der minimalen Einspritzzeit timin der Injektoren INJ in Abhängigkeit der Zylinderanzahl N (N= 1, 2, 3,...) begrenzt und kann bei Bedarf nicht mehr vergrößert werden.
  • Eine grundlegende Limitierung des Ottomotorbetriebs besteht ferner darin, dass ein Ottomotor nur stöchiometrisch betrieben werden kann. Dabei ist es jedoch möglich, dass einzelne Zylinder ZN fetter (mit Kraftstoffüberschuss) oder mager (mit Luftüberschuss) betrieben werden.
  • Der in dem Gesamt-Abgasmassenstrom mABG des Abgases enthaltene verbrannte Kraftstoff setzt sich somit aus dem über die Injektoren INJ eingespritzten Kraftstoffmassenstrom ṁKS;INJ und dem Kraftstoff im Spülluftmassenstrom ṁKS;TE zusammen.
  • Daraus folgt, dass der maximale Spülluftmassenstrom ṁKS;TE,max, der als Teilmenge des Frischluftmassenstroms ṁL den Zylindern ZN (mit je einem Injektor INJ je Zylinder ZN) im Lastpunkt der Verbrennungskraftmaschine 100 zugeführt wird, von dem im Lastpunkt benötigten Frischluftmassenstroms ṁL abhängt.
  • Zusammengefasst, im Lastpunkt - Leerlaufbetrieb - ist die Einspritzzeit timin der Injektoren INJ minimal, sodass nur ein minimaler Kraftstoffmassenstrom ṁKS;INJ über die Injektoren INJ eingespritzt und somit mit der Verbrennungsluft ṁL auch nur ein minimaler Spülluftmassenstrom ṁKS;TE über die Entlüftungspfade i) und ii) aus der Tankentlüftungsleitung 30 abgeführt werden kann, der gegebenenfalls nicht ausreicht, um den Aktivkohlefilter 20 ausreichend zu spülen. Bei den Hybrid- und/oder Start-Stoppsystemen wird zudem die Zeit, bei der sich die Verbrennungskraftmaschine 100 im Leerlaufbetrieb befindet, noch weiter reduziert.
  • Erfindungsgemäßer Fall I:
    • Maximaler Spülluftmassenstrom ṁKS;TE;max:
      • Wie bereits erläutert, wurde erkannt und nachgewiesen, dass der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 100, insbesondere im Lastpunkt - Leerlaufbetrieb - ausschließlich zumindest zeitweise über die Kraftstoffmenge im Spülluftmassenstrom ṁKS;TE als Teil des Frischluftmassenstroms ṁL möglich ist, sodass in einem solchen Fall über den Entlüftungspfad i) ein maximaler Kraftstoff-Spülluftmassenstrom ṁKS;TE,max - über alle Zylinder ZN unter ausschließlicher Verbrennung des Kraftstoffs im Spülluftmassenstrom ṁKS;TE abgeführt werden kann.
  • Aus dieser Überlegung ergibt sich, dass zur Anhebung des Kraftstoff-Spülluftmassenstroms ṁKS;TE, eine Vollausblendung der Kraftstoff-Einspritzung über die Injektoren INJ aller Zylinder ZN vorgenommen werden kann.
  • Mit anderen Worten, die Einspritzung von Kraftstoff über alle Injektoren INJ der Verbrennungskraftmaschine 100 wird zumindest für einen vorgebbaren Zeitraum, der zur Spülung des Aktivkohlefilters 20 unter Erhöhung des Spülluftmassenstrom ṁKS;TE;maX über den ersten Entlüftungspfad i) benötigt wird, vollständig eingestellt.
  • Diese Vorgehensweise wird als Vollausblendung aller Zylinder ZN bezeichnet, wobei unter Vollausblendung verstanden wird, dass der jeweilige Injektor INJ der ausgeblendeten Zylinder ZN keinen Kraftstoff mehr einspritzt und somit voll ausgeblendet ist.
  • Bei Bedarf erfolgt bei dieser Vorgehensweise eine maximale Anhebung des Kraftstoff-Spülluftmassenstroms ṁKS;TE;maX durch Vollausblendung der Kraftstoff-Einspritzung aller Injektoren INJ.
  • Ein Bedarf liegt vor, wenn kein ausreichender Spülluftmassenstrom ṁKS;TE zur Reinigung des Aktivkohlebehälters 20 unter der Voraussetzung der Kraftstoff-Einspritzung aller Injektoren INJ in einem bestimmten Lastpunkt und unter der Voraussetzung der Gewährleistung des stöchiometrischen Kraftstoff-Luftgemisches der Verbrennungskraftmaschine 100, insbesondere Lambda λ> 1 über mindestens einen der Entlüftungspfade i, ii) aus der Tankentlüftungsleitung 30 über die Verbrennungsluft ṁL mehr abgeführt werden kann.
  • Durch die zumindest zeitweise Vollausblendung der Einspritzung aller Zylinder ZN, im Sinne einer regelungstechnischen Abschaltung der Öffnung der Einspritzöffnungen aller Injektoren INJ, wird der Kraftstoffanteil des Kraftstoff-Luftgemisches verringert. Die Verbrennungskraftmaschine 100 wird dadurch global abgemagert, sodass der im Abgasmassenstrom gemessene Lambda-Wert λ größer 1 ist, da bei Lambda λ > 1 ein Luftüberschuss vorliegt.
  • Unter globaler Abmagerung wird die Erfassung eines am Ausgang der Verbrennungskraftmaschine 100 gemessenen Luftüberschusses verstanden, wobei nicht explizit erfasst wird, welcher der Zylinder ZN für die Abmagerung, das heißt die Reduzierung der Kraftstoffzuführung insgesamt (global) verantwortlich ist.
  • Theoretisch kann so bei einer minimalen Einspritzzeit timin eine maximale Steigerung des bisherigen Spülluftmassenstroms ṁKS;TE von n * timin erreicht werden, wobei n die Anzahl der ausgeblendeten Zylinder ZN mit der Anzahl N (N = 1, 2, 3,...) ist.
  • In diesem erfindungsgemäßen Fall I werden alle Zylinder ZN, voll ausgeblendet, sodass n = N ist.
  • Es gilt ausgehend von der Formel [1] bei n = N und der angenommenen minimalen Einspritzzeit timin der Injektoren INJ folgende Formel [2]: m ˙ ABG = m ˙ L + m ˙ KS = m ˙ NL + [ N − n;N = n ) * m ˙ KS;INJ ,min + m ˙ KS;TE ]
    Figure DE102017102367B4_0002
  • In diesem erfindungsgemäßen Fall I ist ṁ KS;TE maximal = ̇ṁKS;TE;max, da der Verbrennung ein maximaler Spülluftmassenstrom ṁKS;TE; max zugeführt werden kann, da alle Zylinder ZN voll ausgeblendet sind. Um regelungstechnisch ein Abgaslambda von λ = 1 zu gewährleisten, wird der Luftmassenstrom ṁL über eine Verringerung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 91 bis zu einem vollständigen Schließen der Drosselklappe 91 erreicht.
  • Jedoch ist bei einer Vollausblendung aller Zylinder ZN eine Regelung des globalen Abgases ṀABG auf Lambda λ = 1, also stöchiometrische Zusammensetzung mit den vorhandenen Regelgrößen nicht mehr ohne Weiteres möglich, da die Lambdaregelung auf eine Abgaslambda von λ= 1 im normalen Betrieb über die Einspritzung der Injektoren INJ an den Zylindern ZN erfolgt. Das heißt, der Regelungspfad ist für den Zeitraum der beschriebenen Vollausblendung der Injektoren INJ aller (N = n) Zylinder ZN unterbrochen.
  • Erfindungsgemäß kann für diesen Zeitraum ein neuer Regelungspfad zur Regelung des globalen Abgases ṁABG auf Lambda λ = 1 eingreifen, der dafür sorgt, dass die notwendige Kraftstoffmenge zur Erreichung der gewünschten stöchiometrischen Zusammensetzung, insbesondere Lambda λ = 1 durch Regelung der Menge des Spülluftmassenstroms ṁKS;TE über die entsprechende Regelung des Tankentlüftungsventils TE vorgenommen wird.
  • Vorgeschlagen wird, dass die bei der Vollausblendung aller Zylinder ZN vorgenommene globale Abmagerung durch Öffnen des Tankentlüftungsventils TE (Drosselklappe 91 wird gleichzeitig zugefahren beziehungsweise geschlossen) und erhöhter Zufuhr von Spülluft ṁKS;TE in Richtung Lambda λ= 1 kompensiert wird, sodass mit der Erhöhung des Spülluftmassenstroms ṁKS;TE eine größere Menge Kraftstoff (Anfettung des Kraftstoff-Luftgemisches) zugeführt wird, die dem Kraftstoffäquivalent derjenigen Kraftstoffmenge ṁKS;INJ,min entspricht, die ansonsten über die jetzt vollausgeblendeten Injektoren INJ der Zylinder ZN eingespritzt worden wäre. Dieser mögliche neue Regelungspfad ist allerdings relativ träge, sodass folgende Vorgehensweise vorgeschlagen wird.
  • Erfindungsgemäßer Fall II:
    • Maximierter Spülluftmassenstrom ṁKS;TE;maxt:
      • Der bisherige Spülluftmassenstrom ṁKS;TE wird bei Bedarf nicht als maximaler Spülluftmassenstrom ṁKS;TE;max generiert, sondern wie folgt maximiert.
  • Aus den vorhergehenden regelungstechnischen Überlegungen ergibt sich, dass bei Bedarf zur Anhebung des Kraftstoff-Spülluftmassenstroms ṁKS;TE eine Vollausblendung der Kraftstoff-Einspritzung über den Injektor INJ mindestens eines der vorhandenen Zylinder ZN, jedoch nicht aller Zylinder ZN (N > n), vorgenommen wird, wodurch gegenüber der zuvor beschriebenen Vorgehensweise bei Vollausblendung eines oder mehrerer, jedoch nicht aller Zylinder ZN (N > n) jetzt eine geringere Abmagerung des Kraftstoff-Luftgemisches der Verbrennungskraftmaschine 100 herbeigeführt wird.
  • Es ist somit vorgesehen, dass die Anzahl n (n = 1, 2, 3...) der vollausgeblendeten Zylinder ZN immer kleiner ist (n < N), als die Anzahl N (N = 1, 2, 3...) der vorhandenen Zylinder, wobei ein Zylinder ZN (n = 1) oder mehrere Zylinder (n = 2, n = 3 usw.) mit folgendem Effekt ausgeblendet werden können.
  • Durch die Vollausblendung der Einspritzung in mindestens einen Zylinder ZN, im Sinne einer regelungstechnischen Abschaltung einer Öffnung der Einspritzöffnung/en des zugehörigen Injektors INJ, wird der Kraftstoffanteil entsprechend der Anzahl n der vollausgeblendeten Zylinder ZN des Kraftstoff-Luftgemisches verringert.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 100 wird dadurch ebenfalls global abgemagert, sodass der im Abgasmassenstrom gemessene Lambda-Wert λ größer 1 ist, da bei Lambda λ> 1 ein Luftüberschuss vorliegt. Die globale Abmagerung fällt jedoch in diesem erfindungsgemäßen Fall II gegenüber dem Fall I geringer aus, da mindestens einer der Zylinder ZN nicht ausgeblendet wird.
  • In Abhängigkeit der Anzahl n, der ausgeblendeten Zylinder, kann in diesem Fall II durch die vorgenommene globale Abmagerung erfindungsgemäß ebenfalls eine zusätzliche Menge Kraftstoffäquivalent über den Spülluftmassenstrom ṁKS;TE zugeleitet werden, wodurch in Abhängigkeit der Anzahl n der ausgeblendeten Zylinder ZN ein maximierter abführbarer Kraftstoff-Spülluftmassenstrom ṁKS;TE,maxt, insbesondere im kritischen Lastpunkt -Leerlaufbetrieb - bei der minimalen Einspritzzeit timin generiert wird. Da stets mindestens ein Zylinder ZN nicht ausgeblendet wird, das heißt aktiv einspritzt, ist es möglich, das stöchiometrische KraftstoffLuftgemisch über den herkömmlichen Regelungspfad unter Beeinflussung der eingespritzten Kraftstoffmenge ṁKS;INJ des mindestens einen aktiven Zylinder ZN auf λ= 1 einzuregeln.
  • Es gilt ausgehend von der Formel [1] bei n < N und der minimalen Einspritzzeit timin folgende Formel [3]: m ˙ ABG = m ˙ L + m ˙ KS = m ˙ L + [ ( N − n ; N > n ) * m ˙ KS;INJ;min + m ˙ KS;TE ]
    Figure DE102017102367B4_0003
  • In diesem erfindungsgemäßen Fall II ist der bisher generierbare Spülluftmassenstrom ṁKS;TE maximiert = ṁKS;TE,maxt, da der Verbrennung ein maximierter Spülluftmassenstrom ṁKS;TEmaxt in Abhängigkeit der Anzahl n der voll ausgeblendeten Zylinder ZN zugeführt werden kann.
  • Um ein Abgaslambda von λ= 1 zu gewährleisten wird der Luftmassenstrom ṁL über eine Verringerung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 91 bis zu einem vollständigen Schließen der Drosselklappe 91 erreicht. Mit anderen Worten, über den bisherigen schnelleren Regelungspfad wird, um ein Abgaslambda von λ= 1 zu gewährleisten, der Luftmassenstrom ṁL in Abhängigkeit der Anzahl n der ausgeblendeten Zylinder ZN über eine Anpassung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 91 bis zu einem vollständigen Schließen der Drosselklappe 91 angepasst.
  • Es wird der Verbrennungskraftmaschine 100 somit nicht der maximal mögliche abführbare Kraftstoff-Spülluftmassenstrom ṁKS;TE,max, sondern ein maximierter abführbarer Kraftstoff-Spülluftmassenstrom ṁKS;TE;maxt als zusätzliche Menge Kraftstoffäquivalent über den Spülluftmassenstrom zugeleitet.
  • Jetzt ist trotz einer Vollausblendung mindestens eines oder mehrerer Zylinder ZN (jedoch nicht aller Zylinder ZN) eine Regelung des globalen Abgases ṁABG auf Lambda λ= 1, also stöchiometrische Zusammensetzung des Kraftstoffs-Luftgemisches, wieder ohne Weiteres möglich, da die Lambdaregelung über die Einspritzung des mindestens einen Injektors INJ des mindestens einen nicht ausgeblendeten Zylinders ZN erfolgt. Das heißt, der Regelungspfad ist für den Zeitraum der beschriebenen Vollausblendung mindestens eines Injektors INJ oder einiger der vorhandenen Injektoren INJ nicht mehr unterbrochen.
  • Es versteht sich, dass ein kombinierter Regelungsalgorithmus der Regelungen über den neuen und den bisherigen Regelungspfad eingerichtet werden kann.
  • Idealerweise wird die Verbrennungskraftmaschine 100 in vorteilhafter Weise so betrieben, dass im Lastpunkt - Leerlaufbetrieb - die nicht ausgeblendeten (N-n) Zylinder ZN, in den oder die, über den oder die Injektor/en INJ eingespritzt wird, mit einer Einspritzzeit beziehungsweise Einspritzzeiten betrieben wird/werden, die größer als die minimale Einspritzzeit timin ist/sind, wodurch eine bessere Güte der Gemischregelung bewirkt wird.
  • Unabhängig von dem Lastpunkt - Leerlaufbetrieb -, dass der oder die nicht ausgeblendeten (N-n) Zylinder ZN, in den oder die, über den oder die Injektor/en INJ eingespritzt wird, wird/werden die Zylinder ZN mit einer Einspritzzeit beziehungsweise Einspritzzeiten betrieben, die (in Abhängigkeit des gewünschten Kraftstoffs-Luftgemisches) größer als diejenige Einspritzzeit ist, die normalerweise in dem jeweiligen Lastpunkt gefahren wird, wenn keine Ausblendung mindestens eines Zylinders ZN (N-n) stattfindet, wodurch in vorteilhafter Weise ebenfalls eine bessere Güte der Gemischregelung bewirkt wird.
  • Wird die Verbrennungskraftmaschine 100 in einem Lastpunkt gefahren, bei dem der Frischluftmassenstrom ṁL aufgeladen wird, wie es bei den beschriebenen aufgeladenen Motorkonzepten b) der Fall ist, besteht nur die Möglichkeit die Tankentlüftung über den ersten Entlüftungspfad i) vorzunehmen der in aufgeladenen Lastpunkten der Verbrennungskraftmaschine 100 aktiv ist.
  • Erfindungsgemäß ist das Kraftstoffsystem der Verbrennungskraftmaschine 100 eingerichtet, das zuvor beschriebenen erfindungsgemäße Verfahren zur Tankentlüftung beziehungsweise das Verfahren zur Anhebung der Tankentlüftungsspülmenge ṁKS;TE,max; ṁKS;TE,maxt durch Vollausblendung der Einspritzung mindestens eines Zylinders ZN auszuführen. Zu diesem Zweck umfasst das Kraftstoffsystem der Verbrennungskraftmaschine 100 eine Steuereinrichtung, in der ein computerlesbarer Programmalgorithmus zur Ausführung des Verfahrens und gegebenenfalls erforderliche Kennfelder gespeichert sind.
  • Bezugszeichenliste
    • K
    Kraftstoffsystem
    10
    Kraftstoffbehälter
    10A
    Kraftstoff-Versorgungsleitung
    11
    Abgasleitung
    20
    Aktivkohlefilter
    30
    Entlüftungsleitung
    30A
    Leitungsabschnitt
    30B
    Leitungsabschnitt
    31
    Rückschlagventil
    32
    Rückschlagventil
    TE
    Entlüftungsventil
    40
    Saugrohr
    50
    Turbine
    60
    Verdichter
    70
    Abgasturbolader
    80
    Venturidüse
    90
    Saugrohr
    90A
    Leitungsabschnitt
    90B
    Leitungsabschnitt
    91
    Drosselklappe
    100
    Verbrennungskraftmaschine
    110
    Katalysator
    120
    Lambdasonde
    ṁABG
    Gesamt-Abgasmassenstrom
    ṁL
    Frischluftmassenstrom
    ṁKS
    Gesamt-Kraftstoffmassenstrom
    ṁKS;INJ
    Kraftstoffmassenstrom über Injektoren der Zylinder
    ṁKS;TE
    Spülluftmassenstrom über Luftpfad (Stand der Technik)
    ṁKS;TE;max
    maximal abführbarer Spülluftmassenstrom
    ṁKS;TE;maxt
    maximierter abführbarer Spülluftmassenstrom
    timin
    minimale Einspritzzeit eines Injektors
    i
    erster Entlüftungspfad
    ii
    zweiter Entlüftungspfad
    INJ
    Injektor
    Z
    Zylinder
    N
    Anzahl der Zylinder
    ZN
    N-ter Zylinder
    n
    Anzahl der vollausgebendeten Zylinder

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (100) mit einer Anzahl (N) von Zylindern (ZN), der ein Kraftstoffsystem (10, 20, 30) und ein Frischluftsystem (40, 90, 91, 80) zugeordnet ist, wobei den Zylindern (ZN) in einem vorgebbaren Verbrennungsluftverhältnis über eine Kraftstoffversorgungsleitung (10A) des Kraftstoffsystems (10, 20, 30) Kraftstoff in einem Kraftstoffmassenstrom (ṁKS;INJ) direkt über die Injektoren (INJ) und über ein Frischluftsystem (40, 90, 91, 80) Frischluft in einem Frischluftmassenstrom (ṁL) zugeführt wird, wobei das Kraftstoffsystem ein Tankentlüftungssystem (20, 30) umfasst, welches eine Tankentlüftungsleitung (30; 30A, 30B) mit einem Tankentlüftungsventil (TE) aufweist, die mit dem zwischengeschalteten Tankentlüftungsventil (TE) über mindestens eine Einleitstelle (S1, S2) mit mindestens einem Leitungsabschnitt (90A, 90B) des Frischluftsystems (40, 90, 91, 80) unter Ausbildung mindestens eines Entlüftungspfades (i, ii) in Verbindung steht, wobei durch einen an der mindestens einen Einleitstelle (S1, S2) gegenüber der Tankentlüftungsleitung (30; 30A, 30B) lastpunktabhängig herrschenden Unterdruck eine Entlüftung eines Kraftstoffbehälters (10) des Tankentlüftungssystems (20, 30) über den mindestens einen Entlüftungspfad (i, ii) vorgenommen wird, bei der den Zylindern (ZN) ein Kraftstoff beinhaltender Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;max; ṁKS;TE;maxt) aus dem Tankentlüftungssystem (20, 30) entnommen und den Zylindern (ZN) als Teilmenge des Frischluftmassenstroms (ṁL) zugeführt wird, sodass den Zylindern (ZN) ein Gesamt-Kraftstoffmassenstrom (ṁKS) direkt über die Injektoren (INJ) des Kraftstoffsystems (10, 20, 30) und indirekt über den Frischluftmassenstrom (ṁL) zugeführt wird, wobei die direkte Zuführung von Kraftstoff über den Injektor (INJ) mindestens eines Zylinders (ZN) zumindest zeitweise ausgeblendet wird, wodurch dem oder den weiter indirekt mit Kraftstoff versorgten Zylinder/n (ZN) unter Beibehaltung des vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine (100) über den mindestens einen Entlüftungspfad (i, ii) an der mindestens einen Einleitstelle (S1, S2) ein durch die Vollausblendung des mindestens einen Zylinders (ZN) fehlendes Kraftstoffmengenäquivalent, das im Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;max; ṁKS;TE;maxt) enthalten ist, aus der Tankentlüftungsleitung (30; 30A, 30B) entnommen und als Teilmenge des Frischluftmassenstroms (ṁL) dem oder den weiter indirekt mit Kraftstoff versorgten Zylinder/n (ZN) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die direkte Zuführung von Kraftstoff über den Injektor (INJ) mindestens eines der vorhandenen Zylinder (ZN), jedoch nicht über die Injektoren (INJ) aller (N > n) Zylinder (ZN), unter Aktivierung eines ersten Lambda-Regelkreises zur Regelung des vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnisses über die geregelte Kraftstoffzuführung der Injektoren (INJ) und die Frischluftzuführung eines geregelten Drosselelementes (91) im Frischluftsystem (40, 90, 91, 80) ausgeblendet wird, wodurch mit dem Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;maxt) ersatzweise ein Kraftstoffmengenäquivalent zugeführt wird, welches der Kraftstoffmenge der ausgeblendeten Zylinder (ZN) entspricht, wobei der Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;max) bei Vollausblendung nicht aller Zylinder (ZN; N > n) innerhalb des Frischluftmassenstroms (ṁL) unter den Bedingungen des aktiven ersten Regelkreises maximiert ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die direkte Zuführung von Kraftstoff über die Injektoren (INJ) aller (N = n) Zylinder (ZN) unter Aufhebung des ersten Lambda-Regelkreises zur Regelung des vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnisses über die geregelte Kraftstoffzuführung der Injektoren (INJ) und die Frischluftzuführung eines geregelten Drosselelementes (91) im Frischluftsystem (40, 90, 91, 80) ausgeblendet wird, wodurch mit dem Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;max) ersatzweise ein Kraftstoffmengenäquivalent zugeführt wird, welches der Kraftstoffmenge aller ausgeblendeten Zylinder (ZN) entspricht, wobei der Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;max) bei Vollausblendung aller Zylinder (ZN; N = n) innerhalb des Frischluftmassenstroms (ṁL) maximal ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Vollausblendung der direkten Zuführung von Kraftstoff über die Injektoren (INJ) aller Zylinder (ZN) ein zweiter Lambda-Regelkreis aktiviert wird, der zur Regelung des vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnisses eine Kraftstoffzuführung über den das Kraftstoffmengenäquivalent des Kraftstoff beinhaltenden Spülluftmassenstroms (ṁKS;TE;max) durch ein geregeltes Tankentlüftungsventil (TE) im Tankentlüftungssystem (20, 30) und wahlweise die zusätzliche Regelung des Frischluftmassenstroms (ṁL) durch das geregelte Drosselelement (91) im Frischluftsystem (40, 90, 91, 80) übernimmt.
  4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der das Kraftstoffmengenäquivalent beinhaltende maximierte Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;maxt) oder maximale Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;max) in einem nicht-aufgeladenen Betrieb a) der Verbrennungskraftmaschine (100) aus einem von der Tankentlüftungsleitung (30) abgehenden ersten Leitungsabschnitt (30A) entnommen und an einer ersten Einleitstelle (S1) einem Leitungsabschnitt (90A) eines Saugrohrs (90) stromab der Drosselklappe (91) zugeführt wird.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der das Kraftstoffmengenäquivalent beinhaltende maximierte Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;maxt) oder der maximale Spülluftmassenstrom (ṁKS;TE;max) in einem aufgeladenen Betrieb b) der Verbrennungskraftmaschine (100) aus einem von der Tankentlüftungsleitung (30) abgehenden zweiten Leitungsabschnitt (30B) entnommen und an einer zweiten Einleitstelle (S2) einem Leitungsabschnitt (90B) eines Ansaugrohrs (90) stromaufwärts eines Verdichters (60) eines Abgasturboladers (70) zugeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Verbrennungsluftverhältnis Lambda (λ) = 1 ist.
  7. Verbrennungskraftmaschine (100) mit einem Kraftstoffsystem (10, 20, 30) und einem Abgassystem, eingerichtet, das Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (100) eine Steuereinrichtung umfasst, in der ein computerlesbarer Programmalgorithmus zur Ausführung des Verfahrens und gegebenenfalls erforderliche Kennfelder gespeichert sind.
  8. Verbrennungskraftmaschine (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (100) ein Otto-Motor ist.
  9. Verbrennungskraftmaschine (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (100) einen Abgasturbolader (70) aufweist.
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