DE102017103697A1

DE102017103697A1 - Motorsteuersystem zur Reduzierung von Partikeln

Info

Publication number: DE102017103697A1
Application number: DE102017103697.0A
Authority: DE
Inventors: Roy James Primus; Thomas Michael Lavertu; Adam Edgar Klingbeil
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Transportation IP Holdings LLC
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2017-09-07
Also published as: CN107152346A; CN107152346B; US20170254286A1; US10774771B2

Abstract

Ein Steuersystem für einen Motor enthält einen oder mehrere Prozessoren, die eingerichtet sind, um eine Änderung eines oder mehrerer von Sauerstoff oder Kraftstoff, die einem Motor zugeführt werden, zu bestimmen. Der eine oder die mehreren Prozessoren sind ferner eingerichtet, um als Reaktion auf eine Bestimmung der Änderung von Sauerstoff und/oder Kraftstoff, die einem Motor zugeführt werden, eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors anzuweisen, mit der Einspritzung von Kraftstoff in einen oder mehrere Zylinder des Motors während sowohl einer ersten Kraftstoffeinspritzung als auch einer zweiten Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus eines Mehrtaktmotorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder zu beginnen.

Description

GEBIET
Der hierin beschriebene Gegenstand betrifft Verbrennungsmotoren und Steuersysteme für die Reduzierung von Partikelemissionen der Motoren.
HINTERGRUND
Motoren enthalten mehrere Zylinder, die Brennräume mit in den Brennräumen angeordneten Kolben aufweisen. Einlassluft wird in die Brennräume durch Luftbehandlungssysteme des Motors eingeleitet und wird in den Brennräumen komprimiert. Es wird Kraftstoff in die Brennräume zum Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt eingespritzt und gezündet. Der gezündete Kraftstoff erzeugt in dem Brennraum einen Druck, der den Kolben bewegt. Die Zündung des Kraftstoffs erzeugt ein gasförmiges Abgas in den Brennräumen, das wenigstens teilweise durch die Luftbehandlungssysteme aus dem Motor heraus befördert wird.
Im Laufe der Zeit nutzen sich die Subsysteme der Motoren ab, und/oder sie verschlechtern sich. Diese Subsysteme enthalten die Luftbehandlungs-, Kühl- und Kraftstoffsysteme, die für die Erfüllung von Emissionsbestimmungen kritisch sind. Mit der Abnutzung der Subsysteme kann es eine Erhöhung von Partikeln (PM, particular matter) geben, die von den Brennräumen des Motors erzeugt und/oder ausgegeben wird. Dies stellt ein Risiko dafür dar, dass die Motoren Emissionsbeschränkungen oder -standards überschreiten werden.
KURZBESCHREIBUNG
In einem Aspekt enthält ein Steuersystem für einen Motor einen oder mehrere Prozessoren, der eingerichtet ist bzw. die eingerichtet sind, um eine Änderung von einem oder mehreren von Sauerstoff oder Kraftstoff, die einem Motor zugeführt werden, zu bestimmen. Der eine oder die mehreren Prozessoren ist bzw. sind auch eingerichtet, um als Reaktion auf die Bestimmung der Änderung des einen oder der mehreren von dem Sauerstoff oder dem Kraftstoff, die einem Motor zugeführt werden, einen oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors anzuweisen, mit der Einspritzung von Kraftstoff in einen oder mehrere Zylinder des Motors während sowohl einer ersten Kraftstoffeinspritzung als auch einer zweiten Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus eines Mehrtaktmotorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder zu beginnen.
In dem zuvor erwähnten Steuersystem kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um die Änderung des einen oder der mehreren von dem Sauerstoff oder dem Kraftstoff, die dem Motor zugeführt werden, als eine Abnahme eines Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnisses (OFR, oxygen-to-fuel ratio) des Motors zu bestimmen.
Außerdem kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um die eine oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen anzuweisen, während sowohl der ersten als auch der zweiten Kraftstoffeinspritzung als Reaktion darauf, dass das OFR des Motors unter wenigstens einen ersten Schwellenwert fällt, mit der Einspritzung des Kraftstoffs zu beginnen.
Weiter zusätzlich kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um als Reaktion auf eine Bestimmung, dass das OFR des Motors unter einen kleineren, zweiten Schwellenwert fällt, die eine oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen anzuweisen, während der ersten Kraftstoffeinspritzung, der zweiten Kraftstoffeinspritzung und wenigstens einer dritten Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus des Mehrtaktmotorzyklus mit der Einspritzung des Kraftstoffs in den einen oder die mehreren Zylinder zu beginnen.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Steuersystems kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren, bevor der eine oder die mehreren Prozessoren die Änderung des einen oder der mehreren von dem Sauerstoff oder dem Kraftstoff, die dem Motor zugeführt werden, bestimmt bzw. bestimmen, eingerichtet sein, um die eine oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors anzuweisen, den Kraftstoff in den einen oder die mehreren Zylinder des Motors während lediglich der ersten Kraftstoffeinspritzung während des Motorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder einzuspritzen.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Steuersystems kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um die Änderung des einen oder der mehreren von dem Sauerstoff oder dem Kraftstoff, die dem Motor zugeführt werden, als Reaktion auf eines oder mehrere von einer Änderung eines Temperaturmesswerts des Motors, einer Abnahme eines Druckmesswerts des Motors, einer Abnahme eines Messwerts einer Menge des Sauerstoffs, der in den Motor eingeführt wird, oder einer Erhöhung eines Messwerts einer Kraftstoffmenge, die in den einen oder die mehreren Zylinder eingespritzt wird, bezüglich eines oder mehrerer von einem früheren Temperaturmesswert, einem früheren Druckmesswert, einem früheren Messwert der Sauerstoffmenge oder einem früheren Messwert der Kraftstoffmenge zu bestimmen, wobei der Motor in einem gemeinsamen Betriebszustand arbeitet, wenn der eine oder die mehreren von dem Temperaturmesswert, dem Druckmesswert, dem Messwert der Sauerstoffmenge oder dem Messwert der Kraftstoffmenge erhalten werden und wenn der eine oder die mehreren von dem früheren Temperaturmesswert, dem früheren Druckmesswert, dem früheren Messwert der Sauerstoffmenge oder dem früheren Messwert der Kraftstoffmenge erhalten werden.
Außerdem kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um wenigstens einen von dem Temperaturmesswert oder dem Druckmesswert von einem oder mehreren von der Luft in einer Einlasssammelleitung des Motors, der Luft in einem Auslass eines Turboladers, der sich stromaufwärts von dem Motor befindet, oder einem von dem Motor rückgeführten Abgas zu erhalten.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Steuersystems kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um eine oder mehrere von einer Zeitdauer zwischen der ersten Kraftstoffeinspritzung und der zweiten Kraftstoffeinspritzung oder einer Dauer der zweiten Kraftstoffeinspritzung während des Mehrtaktmotorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder basierend auf einem Betriebszustand des Motors zu ändern.
Insbesondere kann der Betriebszustand eines oder mehrere von einer an den Motor angelegten Last oder einer Drosseleinstellung des Motors enthalten.
In jedem vorstehend erwähnten Steuersystem kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um die Änderung des einen oder der mehreren von dem Sauerstoff oder dem Kraftstoff, die allen den Zylindern des Motors zugeführt werden, zu bestimmen.
In einem anderen Aspekt enthält ein Verfahren zur Steuerung eines Motors ein Bestimmen, wann ein Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnis (OFR) eines Motors unter wenigstens einen ersten Schwellenwert sinkt, und als Reaktion auf die Bestimmung, dass das OFR des Motors unter wenigstens einen ersten Schwellenwert gesunken ist, Anweisen einer oder mehrerer Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors, während sowohl einer ersten Kraftstoffeinspritzung als auch einer zweiten Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus eines Mehrtaktzyklus eines Zylinders oder mehrerer Zylinder mit einer Einspritzung von Kraftstoff in den einen oder die mehreren Zylinder des Motors zu beginnen.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann ferner ein Berechnen des OFR basierend auf einer gemessenen Sauerstoffmenge, die in den Motor eingelassen wird, und einer gemessenen Kraftstoffmenge, die in den einen oder die mehreren Zylinder eingespritzt wird, umfassen.
Jedes vorstehend beschriebene Verfahren kann ferner vor der Bestimmung, dass das OFR des Motors unter den wenigstens einen ersten Schwellenwert gesunken ist, ein Anweisen der einen Kraftstoffeinspritzvorrichtung oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors zum Einspritzen von Kraftstoff in den einen oder die mehreren Zylinder des Motors während lediglich der ersten Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus des einen oder der mehreren Zylinder umfassen.
In einigen Ausführungsformen jedes vorstehend erwähnten Verfahrens kann die Bestimmung, wann das OFR des Motors unter den wenigstens einen ersten Schwellenwert sinkt, die Bestimmung einer oder mehrerer von einer Änderung eines Temperaturmesswerts des Motors, einer Abnahme eines Druckmesswerts des Motors, einer Abnahme eines Messwerts einer Sauerstoffmenge, die in den Motor eingelassen wird, oder eines Messwerts einer Kraftstoffmenge, die in den einen oder die mehreren Zylinder eingespritzt wird, enthalten.
Außerdem kann der eine oder können die mehreren von dem Temperaturmesswert, dem Druckmesswert, dem Messwert der Sauerstoffmenge oder dem Messwert der Kraftstoffmenge die Abnahme des OFR des Motors als Reaktion auf die eine oder mehreren von der Änderung des Temperaturmesswerts, der Abnahme des Druckmesswerts, der Abnahme des Messwerts der Sauerstoffmenge oder der Zunahme des Messwerts der Kraftstoffmenge im Vergleich zu einem oder mehreren von einem früheren Temperaturmesswert, einem früheren Druckmesswert, einem früheren Messwert der Sauerstoffmenge oder einem früheren Messwert der Kraftstoffmenge anzeigen, wobei der Motor in einem gemeinsamen Betriebszustand arbeitet, wenn der eine oder die mehreren von dem Temperaturmesswert, dem Druckmesswert, dem Messwert der Sauerstoffmenge oder dem Messwert der Kraftstoffmenge erhalten werden und wenn einer oder mehrere von einem früheren Temperaturmesswert, einem früheren Druckmesswert, dem früheren Messwert der Sauerstoffmenge oder dem früheren Messwert der Kraftstoffmenge erhalten werden.
Weiter zusätzlich oder als eine Alternative dazu kann der eine oder können die mehreren von dem Temperaturmesswert oder dem Druckmesswert in einem oder mehreren von der Luft in einer Einlasssammelleitung des Motors, der Luft, die aus einem Auslass eines Turbolader-Verdichters, der stromaufwärts von dem Motor angeordnet ist, austritt oder in einem Abgas von dem Motor gemessen werden.
Jedes vorstehend erwähnte Verfahren kann ferner eine Änderung einer oder mehrerer von einer Zeitdauer zwischen der ersten Kraftstoffeinspritzung und der zweiten Kraftstoffeinspritzung oder einer Dauer der zweiten Kraftstoffeinspritzung während des Mehrtaktmotorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder basierend auf einem Betriebszustand des Motors umfassen.
In einem noch weiteren Aspekt enthält ein Steuersystem für einen Motor einen Temperatursensor, der eingerichtet ist, um Temperaturmesswerte in einer oder mehreren von einer Einlasssammelleitung des Motors oder in der Luft, die aus einem Verdichter ausgegeben wird, der stromaufwärts von dem Motor angeordnet ist, zu erhalten, einen Drucksensor, der eingerichtet ist, um Druckmesswerte in der einen oder den mehreren von der Einlasssammelleitung des Motors oder der Luft, die aus dem Verdichter, der stromaufwärts von dem Motor angeordnet ist, ausgegeben wird, zu erhalten, und einen oder mehrere Prozessoren, die eingerichtet sind, um die Temperaturmesswerte und die Druckmesswerte zu untersuchen, um eine Abnahme des Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnisses (OFR) des Motors zu identifizieren. Der eine oder die mehreren Prozessoren sind auch eingerichtet, um als Reaktion auf die Identifizierung der Abnahme des OFR des Motors Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors anzuweisen, mit der Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder des Motors während sowohl einer primären Kraftstoffeinspritzung als auch einer Kraftstoffnacheinspritzung während jedes Motorzyklus der Zylinder zu beginnen.
In dem vorstehend erwähnten Steuersystem des dritten Aspekts kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um, bevor der eine Prozessor oder die mehreren Prozessoren die Abnahme des OFR des Motors identifiziert bzw. identifizieren, die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors zum Einspritzen des Kraftstoffs in den einen oder die mehreren Zylinder des Motors während lediglich der primären Kraftstoffeinspritzung während jedes Arbeitstaktes des Motorzyklus der Zylinder anzuweisen.
In einigen Ausführungsformen jedes vorstehend erwähnten Steuersystems des dritten Aspekts kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um als Reaktion auf eine oder mehrere von der Erhöhung der Temperaturmesswerte oder der Abnahme der Druckmesswerte die Abnahme des OFR des Motors zu identifizieren.
Außerdem kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um als Reaktion auf das eine oder die mehreren von der Erhöhung der Temperaturmesswerte oder die Abnahme der Druckmesswerte während Zeiträume, in denen der Motor in einem gemeinsamen Betriebszustand arbeitet, die Abnahme des OFR zu identifizieren.
In einigen Ausführungsformen jedes vorstehend erwähnten Steuersystems des dritten Aspekts kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um eine Zeitdauer zwischen der primären Kraftstoffeinspritzung und der Kraftstoffnacheinspritzung während des Motorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder basierend auf einem Betriebszustand des Motors zu ändern.
Insbesondere kann der Betriebszustand eine oder mehrere von einer an den Motor angelegten Last oder einer Drosseleinstellung des Motors enthalten.
In jedem vorstehend erwähnten Steuersystem des dritten Aspekts kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen anzuweisen, während sowohl der primären Kraftstoffeinspritzung als auch der Kraftstoffnacheinspritzung während jedes Motorzyklus der Zylinder als Reaktion auf eine oder mehrere von einer Abnahme einer Sauerstoffmenge, die dem Motor zugeführt wird, einer Änderung der Umgebungstemperatur, einer Änderung des Umgebungsdrucks, einer Änderung des Umgebungssauerstoffs, einer Bewegung des Motors zu einem Ort mit gegenüber dem früheren Ort reduzierten Grenzen für erlaubte Emissionen aus dem Motor, und/oder dem Motorverbrauch von mehr Kraftstoff, während der Motor immer noch bei einer gemeinsamen Drosseleinstellung im Vergleich zu einem früheren Zeitpunkt arbeitet, mit der Einspritzung des Kraftstoffs in die Zylinder des Motors zu beginnen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines Motorsystems und eines Motorsteuersystems gemäß einer Ausführungsform;
2 veranschaulicht einen Viertaktmotorzyklus für einen Zylinder gemäß einem Beispiel;
3 veranschaulicht ein Zeitsteuerdiagramm des Viertaktmotorzyklus für den in 2 gezeigten Zylinder; und
4 veranschaulicht ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung eines Betriebs eines Motorsystems.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es ist ein Motorsteuersystem geschaffen, das in einem Motor gebildete Partikel durch Änderung der Einspritzung von Kraftstoff in die Brennräume des Zylinders in dem Motor reduziert. Das Steuersystem erfasst ein Altern oder eine Verschlechterung eines Motorsubsystems des Motors basierend auf Änderungen eines Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnisses (OFR) der Luft, die in eine Einlasssammelleitung bzw. ein Ansaugrohr des Motors aufgenommen wird. Das OFR kann als eine Masse des Einlasssauerstoffs (z.B. Sauerstoff, der in die Einlasssammelleitung aufgenommen wird) geteilt durch eine Masse der Kraftstoffströmung in einen oder mehrere Zylinder ausgedrückt werden. Als Reaktion auf die Erfassung, dass der Motor das OFR den Zylindern in dem Motor gemäß dem früheren oder anfänglichen Betrieb des Motors bei einer gegebenen Betriebsbedingung nicht liefert, kann das Steuersystem beginnen, wenigstens ein zweites Mal während eines Mehrtaktmotorzyklus der Zylinder einen Kraftstoff in die Brennräume des Zylinders einzuspritzen. Jeder Motorzyklus eines Zylinders kann beispielsweise einen Einlasstakt enthalten, in dem dem Brennraum Luft zugeführt wird, einen darauffolgenden Verdichtungstakt, in dem Kraftstoff in den Brennraum eingelassen wird, um diesen mit der Luft zu vermischen, und in dem ein Kolben in einem Brennraum bewegt wird, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Brennraum zu verdichten, einen Arbeitstakt, in dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird und der Reaktionsmischung Energie entzogen wird, und einen Auslasstakt, in dem verbrauchtes Luft-Kraftstoff-Gemisch aus dem Brennraum ausgestoßen wird. Das Steuersystem kann Kraftstoffeinspritzvorrichtungen anweisen, während einer zusätzlichen Einspritzung oder Nacheinspritzung, die auf die primäre Einspritzung als Reaktion auf die Erfassung folgt, dass das OFR der Zylinder in dem Motor für den früheren oder anfänglichen Betrieb des Motors sinkt, Kraftstoff einzuspritzen. Diese sekundäre Kraftstoffeinspritzung kann als eine Nacheinspritzung bezeichnet werden. Die Nacheinspritzung kann eine viel kleinere Kraftstoffmenge als die primäre Kraftstoffeinspritzung (z.B. weniger als 33%, weniger als 15%, weniger als 10%, usw. als die primäre Kraftstoffeinspritzung) einspritzen und kann die Erzeugung von Partikeln in dem Motor und dem Luftbehandlungssystem reduzieren.
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, eine Äquivalenz zum OFR zu berechnen, einschließlich eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (AFR), Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (FAR), eines Äquivalenzverhältnisses, eines Überschussluftverhältnisses, eines Mischungsanteils und dergleichen.
Wenn sich Ablagerungen von Partikeln auf Luftbehandlungkomponenten des Luftbehandlungssystems des Motors (z.B. Turbinenschaufeln, Abgasrückführungsventilen, Wärmetauschern, Sammelrohren, usw.) bilden und wenn diese Komponenten verschleißen, gibt es einen Gesamtverlust an Luftbehandlungseffizienz. Kleine Leckagen können sich auch in dem Luftbehandlungssystem entwickeln, wobei sie Luft aus dem System entfernen und den Luftstrom in die Zylinder hinein reduzieren. Für eine gegebene Motorbetriebsbedingung hat dies einen Luftstromabfall zur Folge. Die Abnahme des Luftstroms bedeutet ein niedrigeres OFR für den Motorzylinder während des Motorzyklus. Wenn das OFR fällt, wird die erzeugte Partikelmenge ansteigen. Die Verwendung der Nacheinspritzung reduziert die Partikelemission durch Oxidation der Partikel, der innerhalb der Brennräume erzeugt worden sind, wodurch sie das gesamte Motor- und Luftbehandlungssystem für die Erfüllung von Emissionsbeschränkungen robuster macht. Die Verwendung der Kraftstoffnacheinspritzung reduziert die Erzeugung von Partikeln, die auch die Nutzungsdauer von Komponenten des Motors und/oder des Luftbehandlungssystems verlängern kann und die Zeitdauern zwischen Wartungen des Motors und/oder des Luftbehandlungssystems verlängern kann.
Wenn Komponenten des Kraftstoffsystems verschleißen, kann sich das Einspritzprofil verändern, was eine Leistungsverschlechterung, einen Motoreffizienzverlust und verringertes OFR zur Folge haben kann. Wenn andere Komponenten des Motors verschleißen, kann sich der Kraftstoffverbrauch verschlechtern, was ein verringertes OFR zur Folge hat.
1 ist ein schematisches Diagramm eines Motorsystems 100 und eines Motorsteuersystems 102 gemäß einer Ausführungsform. Das Motorsystem 100 enthält einen Motor 104 und ein Luftbehandlungssystem 106. Der Motor 104 enthält einige Zylinder 108, 110, die gemäß mehreren Motorzyklen, z.B. dem vorstehend beschriebenen Viertaktmotorzyklus, arbeiten, um Energie zu erzeugen. Alternativ kann der Motor mit einer anderen Anzahl von Takten, z.B. als ein Zweitaktmotor, arbeiten. Die Zylinder 108 können Geberzylinder sein, die das Abgas zurück in die (nachstehend beschriebene) Einlasssammelleitung rückführen. Die Zylinder 110 können Nichtgeber-Zylinder sein, von denen das Abgas nicht rückgeführt wird. Alternativ kann eine andere Anzahl und/oder ein andere Zusammenstellung der Zylinder 108 und/oder 110 geschaffen sein, einschließlich eines Motors, der keine Geberzylinder 108 enthält.
Das Luftbehandlungssystem 106 enthält einige Kanäle 112, die Luft und Abgas durch den Motor 104 leiten. Die Kanäle 112 leiten Luft von außerhalb des Motorsystems 100 in einen primären oder ersten Turbolader 114 des Luftbehandlungssystems 106, durch einen ersten Wärmetauscher 116, der die Luft kühlt, optional durch einen sekundären oder zweiten Turbolader 118, optional durch einen zweiten Wärmetauscher 120, der die Luft kühlt, und in eine Einlasssammelleitung 122 des Luftbehandlungssystems 106 hinein. Die Luft in der Einlasssammelleitung 122 kann Luft von der Außenseite des Motorsystems 100 und/oder rückgeführtes Abgas enthalten. Die Luft in der Einlasssammelleitung wird in die Zylinder 108, 110 (z.B. während der Motorzyklen des Zylinders 110) eingelassen. Einige Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 des Motorsystems 100 nehmen Kraftstoff von einem (nicht gezeigten) Kraftstofftank auf und spritzen den Kraftstoff in den Zylinder 108, 110 ein. In einer Ausführungsform leiten die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 den Kraftstoff direkt in die Zylinder 108, 110 hinein.
Ein Abgas aus den Zylindern 110 wird durch die Kanäle 112 des Luftbehandlungssystems 106 in eine Abgassammelleitung 126 des Luftbehandlungssystems 106 geleitet. Das Abgas aus dem Zylinder 108 wird in eine Abgasrückführungs(AGR)-Sammelleitung 128 des Luftbehandlungssystems 106 geleitet und wird dann durch die Kanäle 112 und ein optionales Ventil 130 in einen dritten Wärmetauscher 132 geleitet, um das Abgas zu kühlen. Das abgekühlte Abgas wird durch die Kanäle 112 zurück in die Einlasssammelleitung 122 als rückgeführtes Gas geleitet, wo sich das rückgeführte Gas mit Luft von außerhalb des Motors 104 vermischt. Optional kann ein weiteres Ventil 134 einiges an Abgas zurück in die Abgassammelleitung 126 leiten. Das Abgas in der Abgassammelleitung 126 kann durch die Kanäle 112 zurück in den zweiten Turbolader 118, dann in den ersten Turbolader 114 und dann aus dem Motorsystem 100 hinaus geleitet werden. Alternativ kann ein weiteres Ventil 142 verwendet werden, um zu bewirken, dass das Abgas den zweiten Turbolader 118 umgeht. Optional kann der Motor keine AGR-Sammelleitung 128 enthalten und/oder das Abgas von den Zylindern 108 kann nicht zurückgeführt werden.
Das Steuersystem 102 enthält eine Steuervorrichtung 136 und Sensoren 138, 140, die mit der Steuervorrichtung 136 wirkverbunden sind. Die Steuervorrichtung 136 kann beispielsweise mit den Sensoren 138, 140 über einen oder mehrere verdrahtete und/oder drahtlose Verbindungen kommunizieren. Die Steuervorrichtung 136 kann Hardwareschaltungen darstellen, die einen oder mehrere Prozessoren (z.B. einen oder mehrere Mikroprozessoren, im Feld programmierbare Gatter-Anordnungen, integrierte Schaltkreise, usw.), die die hierin beschriebenen Funktionen durchführen, enthalten und/oder ist mit diesem bzw. diesen verbunden. In einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 136 speziell programmiert, um die hierin beschriebenen Funktionen durchzuführen, z.B. gemäß einem Ablaufdiagramm einer oder mehrerer Ausführungsformen hierin beschriebener Verfahren.
Die Sensoren 138, 140 können innerhalb der Einlasssammelleitung 122 des Luftbehandlungssystems 106 angeordnet sein, um Eigenschaften der Luft (z.B. der Luft von außerhalb des Motorsystems und/oder eines rückgeführten Abgases) zu messen, die in die Einlasssammelleitung 122 strömt, um in die Zylinder 108, 110 geleitet zu werden. Optional können ein oder mehrere der Sensoren 138, 140 außerhalb der Einlasssammelleitung 122, z.B. an einem Einlass zu der Einlasssammelleitung 122, in dem Kanal 112, der in die Einlasssammelleitung 122 führt, oder an einem anderen Ort, angeordnet sein. In einer Ausführungsform ist der Sensor 138 ein Temperatursensor, der Temperaturen der Luft in der oder zu der Einlasssammelleitung 122 misst, und der Sensor 140 ist ein Drucksensor, der Drücke der in der oder zu der Einlasssammelleitung 122 hinein strömenden Luft misst. Optional können ein oder mehrere der Sensoren 138, 140 anderswo angeordnet sein, z.B. an dem oder innerhalb des Auslasses des Verdichters des zweiten Turboladers 118, in einem oder mehreren Kanälen, durch die das Abgas der Zylinder 108, 110 strömt, in einer oder mehreren Komponenten des Abgasrückführungssystems, usw. In einer Ausführungsform sind die Sensoren 138, 140 sowohl in der Einlasssammelleitung 122 als auch in dem Auslass des Verdichters des Turboladers 118 angeordnet.
Der Sensor 138 kann Thermoelemente, die Potentiale erzeugen, welche Temperaturen oder Temperaturänderungen der Luft entsprechen, einen Thermometer oder eine weitere Vorrichtung enthalten, die eine Temperatur erfassen und ein Ausgabesignal an die Steuervorrichtung 136 erzeugen kann, welches die Temperatur angibt. Der Sensor 140 kann ein piezoelektrischer Dehnungsmesser, ein kapazitiver Drucksensor, ein elektromagnetischer Drucksensor oder eine andere Vorrichtung sein, die einen Druck der Luft erfassen und ein Ausgabesignal an die Steuervorrichtung 136, das den Druck angibt, erzeugen kann. In einer Ausführungsform kann einer der Sensoren 138, 140 oder ein zusätzlicher Sensor ein Sauerstoffsensor sein, der die Sauerstoffmenge in der Einlasssammelleitung 122 misst. Die Steuervorrichtung 136 kann die Raten der Kraftstoffströmung von den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 von den Massenstromsensoren überwachen, die mit den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 gekoppelt oder in diesen enthalten sind. Alternativ können die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 die Raten, mit denen Kraftstoff von den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 strömt, an die Steuervorrichtung 136 kommunizieren.
In einer Ausführungsform kann die Steuervorrichtung 136 sowohl Druck- als auch Temperaturmesswerte von den Sensoren 138, 140 empfangen. Alternativ kann die Steuervorrichtung 136 lediglich Druckmesswerte oder lediglich Temperaturmesswerte, aber nicht sowohl Druck- als auch Temperaturmesswerte empfangen. Die Steuervorrichtung 136 untersucht die Druck- und/oder Temperaturmesswerte, um Änderungen des OFR des Zylinders 108, 110 zu erfassen. Optional kann die Steuervorrichtung 136 Werte und/oder Änderungen der Werte des OFR basierend auf gemessenen Sauerstoffkonzentrationen in der Einlassluft, der AGR oder den Abgasströmen und der Rate oder Menge an Kraftstoff, der von den Einspritzvorrichtungen 124 strömt, berechnen und überwachen. Die Steuervorrichtung 136 kann bestimmen, ob sich die Druck- und/oder Temperaturmesswerte für denselben Betriebszustand des Motors 104 ändern. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 136 Druckmesswerte vergleichen, die während verschiedener Zeitdauern erhalten werden, in denen der Motor 104 bei derselben Leistungseinstellung (z.B. Rasten- oder Drosseleinstellung) arbeitet, um zu bestimmen, ob sich die Druckmesswerte ändern oder ob sie sich wenigstens um einen Schwellenwert (z.B. wenigstens 5%, wenigstens 10%, usw.) ändern. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuervorrichtung 136 Temperaturmesswerte vergleichen, die während verschiedener Zeitdauern erhalten werden, in denen der Motor 104 bei derselben Leistungseinstellung arbeitet, um zu bestimmen, ob sich die Temperaturmesswerte ändern oder ob sie sich wenigstens um einen Schwellenwert (z.B. wenigstens 5%, wenigstens 10%, usw.) oder unter den Schwellenwert verändern. Der Schwellenwert kann sich für verschiedene Kombinationen von Motordrehzahl und -drehmoment ändern. Als ein weiteres Beispiel kann die Steuervorrichtung 136 Temperaturmesswerte vergleichen, die während verschiedener Zeitdauern erhalten werden, in denen der Motor 104 bei derselben Leistungseinstellung arbeitet, und Druckmesswerte vergleichen, die während verschiedener Zeitdauern erhalten werden, in denen der Motor 104 bei derselben Leistungseinstellung arbeitet, um zu bestimmen, ob sich die Temperaturmesswerte ändern oder sich wenigstens um den Schwellenwert ändern und sich die Druckmesswerte wenigstens um den Schwellenwert oder sich unter einen Schwellenwert ändern.
Die Steuervorrichtung 136 kann die Druck- und/oder Temperaturmesswerte untersuchen, um zu bestimmen, ob sich die Druckmesswerte und/oder die Temperaturmesswerte auf eine Weise ändern, die anzeigt, dass das OFR des Motors sinkt. Sinkende Drücke können anzeigen, dass der Luftstrom in die Einlasssammelleitung 122 des Luftbehandlungssystems 106 sinkt und folglich das OFR des Motors auch sinkt. Ein sinkender Luftstrom in der Einlasssammelleitung 122 kann anzeigen, dass die von dem Motor 104 emittierte Partikelmenge zunimmt. Änderungen der Temperaturmesswerte können Abnahmen des OFR anzeigen. Eine Abnahme des Ausstoßes aus dem Verdichter kann beispielsweise eine Abnahme des Luftstroms (und deshalb eine Abnahme des OFR) anzeigen. Als ein weiteres Beispiel kann eine zunehmende Ausgabetemperatur aus dem Verdichter auftreten, wenn die Verdichtereffizienz sinkt und mehr Kraftstoff benötigt wird, was ein sinkendes OFR zur Folge hat.
Optional kann die Steuervorrichtung 136 das OFR basierend auf den gemessenen Werten von Sauerstoff in der Einlasssammelleitung, in dem Abgas, und/oder in der Luft, die aus dem Auslass des Verdichters des Turboladers 118, der stromaufwärts von dem Motor angeordnet ist, austritt und basierend auf der Menge oder Rate von Kraftstoff, der in einen oder mehrere Zylinder 108 und/oder 110 durch die Einspritzvorrichtungen 124 eingespritzt wird, berechnen. Die Steuervorrichtung 136 kann das OFR wiederholt berechnen, um zu bestimmen, ob das OFR abnimmt.
In einer Ausführungsform kann das Motorsystem 100 einen Rußsensor enthalten, der das Vorhandensein von Ruß (z.B. welcher wenigstens einen Teil der Partikel bildet) in dem Abgasstrom des Motors 104 erfasst. Der Rußsensor kann ein oder mehrere von den Sensoren 138, 140 sein. Die durch solch einen Rußsensor an die Steuervorrichtung 136 gelieferten Informationen können durch die Steuervorrichtung 136 verwendet werden, um zu bestimmen, wann die mehrfachen Kraftstoffeinspritzungen in die Zylinder 108, 110 beginnen (oder enden) sollen.
Als Reaktion auf die Bestimmung, dass sich die Druck- und/oder Temperaturmesswerte auf eine Weise ändern, die anzeigt, dass die Partikelerzeugung durch den Motor ansteigt, und/oder als Reaktion auf die Bestimmung, dass das OFR sinkt, kann die Steuervorrichtung 136 die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 anweisen, eine ergänzende Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum der Zylinder 108, 110 zu liefern. Beispielsweise können die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 nachfolgend auf die primäre Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder 108, 110, die während des Verdichtungstaktes der Zylinder 108, 110 erfolgt, während einer ergänzenden oder einer Kraftstoffnacheinspritzung eine zusätzliche Kraftstoffmenge einspritzen. Diese ergänzende Kraftstoffeinspritzung kann nach der primären Kraftstoffeinspritzung durch dieselben Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 erfolgen. Beispielsweise können die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 nach der Beendigung der primären Kraftstoffeinspritzung für wenigstens eine Zeitdauer (z.B. zwei bis neun Millisekunden) das Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder 108, 110 beenden und dann mit dem Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder 108, 110 ein zweites Mal beginnen.
Optional kann die Steuervorrichtung 136 basierend auf einer Änderung der Betriebsbedingungen des Motors von einer Anweisung der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124, eine einzige primäre Einspritzung von Kraftstoff zu liefern, zu einer Anweisung zu einer Lieferung mehrfacher Kraftstoffeinspritzungen während jedes Viertaktzyklus des Motors wechseln. Die Änderung der Betriebsbedingungen kann zu einer Änderung der Sauerstoffmenge im Vergleich zu dem Kraftstoff, der dem Motor zugeführt wird, führen, was eine Erhöhung an durch den Motor erzeugten Partikeln zur Folge hat. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 136 als Reaktion auf die Abnahme der Sauerstoffmenge, die dem Motor zugeführt wird, aufgrund der Bewegung des Motors zu einem Ort, der in Höhenmetern höher als ein früherer Ort ist, aufgrund der Bewegung des Motors zu einem Ort, der in einem Tal oder Tunnel ist, der weniger Sauerstoff als ein früherer Ort aufweist, aufgrund der Bewegung des Motors zu einem Ort mit schärferen Standards oder Grenzwerten (z.B. niedrigeren Grenzwerten) für erlaubte Emissionsmengen von dem Motor im Vergleich mit einem früheren Ort, aufgrund dessen, dass die Umgebungstemperatur wärmer oder heißer im Vergleich mit einem früheren Zeitpunkt und/oder Ort wird, aufgrund einer Änderung des Umgebungsdrucks (z.B. Abnahme bei höheren Höhenmetern) und/oder aufgrund dessen, dass der Motor mehr Kraftstoff verbraucht, während er immer noch mit derselben Drosseleinstellung arbeitet, die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 anweisen, wenigstens zwei Mal während jedes Viertaktzyklus des Motors für jeden Zylinder 108, 110 mit einer Einspritzung von Kraftstoff zu beginnen.
In einer Ausführungsform weist die Steuervorrichtung 136 die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 an, während der primären und der Kraftstoffnacheinspritzungen, die durch eine festgelegte Zeitdauer, welche sich basierend auf einem betrieblichen oder Betriebszustand des Motors 106 ändert, getrennt sind, Kraftstoff in die Zylinder 108, 110 einzuspritzen. Der Betriebszustand des Motors 106 kann die an den Motor angelegte Last 106, bspw. eine Leistungseinstellung (z.B. eine Drossel- oder Rasteneinstellung) des Motors 106 darstellen. Für größere Lasten oder Leistungseinstellungen kann die Verzögerung zwischen der primären Kraftstoffeinspritzung und der Kraftstoffnacheinspritzungen länger als für kleinere Lasten oder Leistungseinstellungen sein. Beispielsweise können die primäre Kraftstoffeinspritzung und die Kraftstoffnacheinspritzung für kleinere Lasten oder Leistungseinstellungen durch zwei bis drei Millisekunden zeitlich getrennt sein, aber können für größere Lasten oder Leistungseinstellungen durch eine bis zwei Millisekunden (z.B. 1,5 Millisekunden) zeitlich getrennt sein. Alternativ können die Einspritzungen durch verschiedene Zeitdauern getrennt sein. Die Nacheinspritzung kann eine kürzere Zeitdauer als die primäre Kraftstoffeinspritzung dauern. Die Nacheinspritzung kann Beispielsweise 50%, 30%, 10% oder einen anderen Anteil oder Prozentsatz der Zeitdauer dauern, die die primäre Einspritzung dauert. Die Nacheinspritzung kann folglich weniger Kraftstoff als die primäre Einspritzung einspritzen, z.B. indem sie 50%, 30%, 10% oder einen anderen Anteil oder Prozentsatz des Kraftstoffs einspritzt, der während der primären Einspritzung eingespritzt wird.
Während sich die Beschreibung hierin auf eine einzige zusätzliche Kraftstoffeinspritzung für die Zylinder 108, 110 konzentriert, können alternativ mehrere zusätzliche Kraftstoffeinspritzungen verwendet werden. Anstatt beispielsweise während der primären und der Kraftstoffnacheinspritzung, einer dritten, vierten, usw. Kraftstoffeinspritzung Kraftstoff einzuspritzen, kann auch eine Kraftstoffeinspritzung erfolgen, um von dem Motor erzeugte Partikel zu reduzieren. Die zusätzlichen Kraftstoffeinspritzungen über die primäre Kraftstoffeinspritzung hinaus reduzieren die von dem Motor erzeugten Partikel durch Oxidation des Rußes oder anderer Bestandteile der Partikel, die erzeugt werden.
2 veranschaulicht einen Viertaktmotorzyklus für einen Zylinder 220 gemäß einem Beispiel. Der Zylinder 220 kann einen oder mehrere der in 1 gezeigten Zylinder 108, 110 darstellen. Während eines Einlasstaktes 200 des Viertaktmotorzyklus bewegt sich ein Kolben 202 in einem Brennraum 206 des Zylinders 220 nach unten in Richtung einer unteren Totpunkt(BDC)-Stelle oder -Position 204 innerhalb des Brennraum 206. Luft 208 wird auch in dem Brennraum 206 während des Einlasstaktes 200 aufgenommen.
Während eines Verdichtungstaktes 210 des Viertaktmotorzyklus bewegt sich der Kolben 202 von der BDC-Stelle oder -Position 204 in dem Brennraum 206 in Richtung einer oberen Totpunkt(TDC)-Stelle oder -Position 212 in dem Brennraum 206 nach oben. Die Luft 208 wird innerhalb des Brennraums 206 durch diese Bewegung des Kolbens 202 verdichtet. Spät während des Verdichtungstaktes 210 wird der Kraftstoff 222 in den Brennraum 206 oberhalb des Kolbens 202 eingespritzt. Dieser Kraftstoff 222 kann, wie hierin beschrieben, sowohl während der primären Einspritzung als auch während wenigstens einer Nacheinspritzung eingespritzt werden. Der Kraftstoff kann während der primären Einspritzung, die spät während des Verdichtungstaktes 210 beginnt und in den Arbeitstakt 214 hineinreicht, oder während lediglich des Arbeitstaktes 214 eingespritzt werden. Der Kraftstoff 222 wird eingespritzt, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb des Brennraums 206 zu erzeugen. Dieses Gemisch wird gezündet, um eine Verbrennung innerhalb des Brennraums 206 des Zylinders 220 zu bewirken. Der Kolben 202 wird von der TDC-Position 212 nach unten in Richtung der BDC-Position 204 bewegt. Während eines Auslasstaktes 216 des Viertaktmotorzyklus bewegt sich der Kolben 202 von der BDC-Position 204 nach oben in Richtung der TDC-Position 212 des Einlasstaktes 200. Während dieser Bewegung wird das Abgas 218 vom Innern des Brennraums 206 durch die nach oben gerichtete Bewegung des Kolbens 202 aus den Zylindern 220 nach außen verdrängt.
Die primären Kraftstoffeinspritzungen und die Kraftstoffnacheinspritzungen können in einer Ausführungsform während des Arbeitstaktes 214 auftreten. 3 veranschaulicht ein Zeitsteuerdiagramm des Viertaktmotorzyklus für den in 2 gezeigten Zylinder 220. Das Steuerdiagramm enthält einige Wellenformen 400, 402, 404, die entlang einer horizontalen Achse 406, welche die Zeit darstellt, veranschaulicht sind. Einige neben den Kennzeichnungen BDC und TDC dargestellte vertikale Linien zeigen die verschiedenen Positionen des Kolbens 202 innerhalb der Brennraum 206, wobei BDC die Zeitpunkte anzeigt, in denen der Kolben 202 sich an der BDC-Stelle 204 befindet, und TDC die Zeitpunkte anzeigt, in denen der Kolben 202 sich an der TDC-Stelle 212 befindet.
Die Wellenform 400 stellt die Luft 208 dar, die während des in 2 gezeigten Einlasstaktes 200 in die Brennraum 206 einströmt. Die Wellenform 402 stellt die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches während des in 2 gezeigten Arbeitstaktes 214 dar. Die Wellenform 404 stellt das Abgas 218 dar, das während des in 2 gezeigten Auslasstaktes 216 aus dem Brennraum 206 herausgedrängt wird. Die in 3 gezeigten Wellenformen veranschaulichen einen der Viertaktmotorzyklen, wobei die Verbrennungswellenform 402 während des Arbeitstaktes 214 auftritt, der in zwei Teile geteilt ist. Der in 3 gezeigte zeitliche Verlauf kann ein oder mehrere zusätzliche Male wiederholt werden, um zusätzliche Viertaktmotorzyklen zu veranschaulichen.
Eine primäre Kraftstoffeinspritzung 408 und eine Kraftstoffnacheinspritzung 410 sind in 3 auch gezeigt. Die Einspritzungen 408, 410 erfolgen während der Verdichtungs- und Arbeitstakte 210, 214. Die primäre Einspritzung 408 erfolgt vor der Verbrennung, und die Kraftstoffnacheinspritzung 410 kann nach der primären Einspritzung 408, z.B. bevor oder nachdem der Kolben 202 die TDC-Stelle erreicht, erfolgen. In einem Beispiel erfolgt die Kraftstoffnacheinspritzung 410 innerhalb von fünfzehn Grad bezüglich der TDC-Stelle.
Die Einspritzungen 408, 410 sind durch eine Zeitverzögerung 412 zeitlich getrennt. Die Zeitverzögerung 412 kann sich basierend auf einem Betriebszustand des Motors ändern. Die Zeitverzögerung 412 kann beispielsweise kürzer sein, wenn der Motor 106 bei einer niedrigeren Rasten- oder Drosseleinstellung arbeitet, die weniger Leistung als eine höhere Rasten- oder Drosseleinstellung erzeugt, die mehr Leistung erzeugt. Die Zeitverzögerung 412 kann beispielsweise länger sein, wenn der Motor 106 bei einer höheren Rasten- oder Drosseleinstellung arbeitet, die mehr Leistung als eine niedrigere Rasten- oder Drosseleinstellung erzeugt, die weniger Leistung erzeugt. Die Zeitverzögerung 412 erstreckt sich von dem rechten Rand der primären Einspritzung 408 auf der rechten Seite der 3 bis zu dem linken Rand der Nacheinspritzung 410 auf der linken Seite der 3.
Zusätzlich oder alternativ dazu erfolgen die Einspritzungen 408, 410 über verschiedene Zeitdauern 414, 416. Die Zeitdauern 414, 416 stellen dar, wann die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 während der jeweiligen Einspritzungen 408, 410 Kraftstoff in den Zylinder 220 einspritzen. In der veranschaulichten Ausführungsform, spritzt die Nacheinspritzung 410 Kraftstoff über eine kürzere Zeitdauer als die primäre Einspritzung 408 ein. Die Zeitdauer 416, in der die Nacheinspritzung 410 Kraftstoff in den Zylinder 220 einspritzt, kann basierend auf dem Betriebszustand des Motors variieren. Beispielsweise kann die Zeitdauer 416 kürzer sein, wenn der Motor 106 bei einer niedrigeren Rasten- oder Drosseleinstellung arbeitet, die weniger Leistung als eine höhere Rasten- oder Drosseleinstellung erzeugt, die mehr Leistung erzeugt. Die Zeitdauer 416 kann länger sein, wenn der Motor 106 bei einer höheren Rasten- oder Drosseleinstellung arbeitet, die mehr Leistung als eine niedrigere Rasten- oder Drosseleinstellung erzeugt, die weniger Leistung erzeugt. Als ein weiteres Beispiel kann die Zeitdauer 416 kürzer sein, wenn die Kraftstoffeinspritzdrücke höher sind, und kann länger sein, wenn die Kraftstoffeinspritzungsdrücke niedriger sind.
Die Einspritzungen 408, 410 sind als auf gegenüber liegenden Seiten des Zeitpunkts auftretend gezeigt, zu dem der Kolben 202 an der TDC-Position 212 in 3 ist. Die primäre Einspritzung 408 kann beispielsweise erfolgen, bevor der Kolben 202 während einer nach oben gerichteten Bewegung des Kolbens 202 während des Verdichtungstaktes 210 die TDC-Position 212 erreicht, und die Nacheinspritzung 410 kann erfolgen, nachdem der Kolben 202 die TDC-Position 212 verlässt und sich während des Arbeitstaktes 214 nach unten in Richtung der BDC-Position 204 bewegt. Alternativ können die beiden Einspritzungen 408, 410 während des Arbeitstaktes 214 und, bevor der Kolben 202 die TDC-Position 212 erreicht, während des Arbeitstaktes 214 erfolgen.
Die Kraftstoffnacheinspritzung in die Zylinder 108, 110 kann die Menge oder Rate, mit der Partikel innerhalb des Motors 104 erzeugt werden, reduzieren. Während des anfänglichen Betriebs des Motors 104 können wenig bis keine Partikel erzeugt werden. Im Laufe der Zeit können mit wachsender Verwendung des Motors 104, während die Komponenten verschleißen, steigende Partikelmengen erzeugt werden. Wenn die Partikelmenge beginnt zuzunehmen, kann die Steuervorrichtung 136 die sich ändernden Temperaturen und/oder Drücke in der Einlasssammelleitung 122 erfassen und beginnen, die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 anzuweisen, die Kraftstoffnacheinspritzungen zu liefern. Optional kann die Steuervorrichtung 136 basierend auf den gemessenen Sauerstoffkonzentrationen der Luft, die an einem Auslass des Verdichters des Turboladers 118, der stromaufwärts des Motors angeordnet ist, austritt, und/oder in der Einlasssammelleitung, und basierend auf der Rate oder Kraftstoffmenge, die aus den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 ausströmt, das OFR berechnen. Wenn die Temperaturen und/oder Drücke zu den Niveaus vor den durch die Partikel verursachten Änderungen zurückkehren, kann die Steuervorrichtung 136 die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 anweisen, die Lieferung der ergänzenden Kraftstoffeinspritzungen zu stoppen.
Während das Anweisen der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124, eine Kraftstoffnacheinspritzung oder eine ergänzende Kraftstoffeinspritzung zu liefern, eine Verkürzung der Nutzungsdauer oder der Lebensdauer der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 aufgrund der erhöhten Nutzung der Einspritzvorrichtungen 124 bewirken kann, kann diese Verkürzung der Lebensdauer der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 124 durch die Erhöhung der Nutzungsdauer oder Lebensdauer des Motorsystems 100 aufgrund der Verringerung von Partikeln kompensiert werden. Eine Reduktion der Partikel kann beispielsweise eine verbesserte Motorleistung zur Folge haben, die es dem Motorsystem 100 ermöglicht, zwischen erforderlicher Instandhaltung, Wartung oder Reparatur länger zu arbeiten.
4 veranschaulicht ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens 300 zur Steuerung des Betriebs eines Motorsystems. Das Verfahren 300 kann verwendet werden, um ein OFR in dem Motor 104 zu überwachen und die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder 108, 110 des Motors 106 zu steuern, um von dem Motorsystem 100 erzeugte Partikel zu reduzieren. Das Flussdiagramm kann eine Programmierung der Steuervorrichtung 136 darstellen oder kann verwendet werden, um die Steuervorrichtung zu programmieren, um die hierin beschriebenen Aktivitäten in einer Ausführungsform durchzuführen.
In 302 wird in jeden Zylinder des Motors während jedes Verdichtungstaktes der Motorzyklen der Zylinder einmal Kraftstoff eingespritzt. Diese Kraftstoffeinspritzung kann, wie vorstehend beschrieben, als die primäre Kraftstoffeinspritzung bezeichnet werden. In 304 wird das OFR des Motors bestimmt. Beispielsweise werden Temperatur und/oder Druck der Luft (z.B. Luft und/oder Abgas) gemessenen, die in der oder in die Einlasssammelleitung des Motors hinein strömt. Die Temperatur und/oder der Druck können wiederholt gemessenen werden, um Änderungen der Temperatur und/oder des Drucks dieser Luft zu identifizieren. Optional können ein oder mehrere Sauerstoffsensoren und/oder die Rate, mit der Kraftstoff in die Zylinder hineinströmt, überwacht werden. Einige oder alle diese Informationen können untersucht werden, um das OFR zu bestimmen oder um zu bestimmen, ob sich das OFR ändert (z.B. sinkt).
In 306 wird das OFR mit einem ersten Schwellenwert verglichen, um zu bestimmen, ob das OFR niedriger als der Schwellenwert ist. Wenn das OFR des Motors niedriger als der erste Schwellenwert ist, dann kann die von dem Motor erzeugte Partikelmenge ansteigen. Der Ablauf des Verfahrens 300 kann in Richtung 308 voranschreiten, um zu bestimmen, wie viele Nacheinspritzungen während jedes Motorzyklus durchzuführen sind, um zu versuchen und zu schaffen, Partikel zu reduzieren. Auf der anderen Seite kann, wenn das OFR nicht niedriger als der erste Schwellenwert ist, die durch den Motor erzeugte Partikelmenge nicht ansteigen. Der Ablauf des Verfahrens 300 kann zu 302 hin zurückkehren, so dass der Motor die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder einmal während jedes Zyklus des Zylinders fortsetzen kann.
In 308 wird das OFR mit einem kleineren zweiten Schwellenwert verglichen, um zu bestimmen, ob das OFR niedriger als der zweite Schwellenwert ist. Wenn das OFR des Motors niedriger als sowohl der erste als auch der zweite Schwellenwert ist, dann kann die von dem Motor erzeugte Partikelmenge ansteigen, und es kann mehr als einer einzigen Nacheinspritzung bedürfen, um die Erzeugung von Partikeln aus dem Motor zu reduzieren. Infolgedessen kann der Ablauf des Verfahrens 300 zu 312 hin voranschreiten. Auf der anderen Seite, wenn das OFR geringer als der erste Schwellenwert aber nicht geringer als der zweite Schwellenwert ist, dann kann lediglich eine einzige Nacheinspritzung verwendet werden, um den Partikel zu reduzieren. Demzufolge kann der Ablauf des Verfahrens 300 in Richtung 310 voranschreiten. Die Schwellenwerte können basierend auf empirischen Studien verschiedener Motoren zur Bestimmung, welche Schwellenwerte verwendet werden können, bestimmt werden, um zu erkennen, wann eine oder mehrere Nacheinspritzungen die Erzeugung von Partikeln in dem Motor reduzieren.
In 310 wird während einer einzigen Kraftstoffnacheinspritzung Kraftstoff einmal während jedes Zyklus der Zylinder in die Zylinder eingespritzt. Beispielsweise können die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen nach der Bestimmung, dass das OFR unter den ersten Schwellenwert gesunken ist, mit dem Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder zwei Mal während jedes Zyklus der Zylinder (z.B. einmal während einer primären Einspritzung und einmal während einer einzigen Nacheinspritzung) beginnen. Wie vorstehend beschrieben, kann dies unterstützen, durch den Motor erzeugte Partikel zu reduzieren.
In 312 wird während zweier oder mehrerer Kraftstoffnacheinspritzungen, einmal während jedes Zyklus des Zylinders Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt. Beispielsweise können nach einer Bestimmung, dass das OFR unter den zweiten Schwellenwert gefallen ist, die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen beginnen, wenigstens drei Mal während jedes Zyklus des Zylinders (z.B. einmal während einer primären Einspritzung und wenigstens zwei Mal während mehrerer Nacheinspritzungen) Kraftstoff in die Zylinder einzuspritzen. Wie vorstehend beschrieben, kann dies bei der Reduktion von durch den Motor erzeugten Partikeln unterstützen.
In einer Ausführungsform enthält ein Steuersystem für einen Motor einen oder mehrere Prozessoren, die eingerichtet sind, um zu bestimmen, wann ein Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnis (OFR) eines Motors sinkt. Der eine oder die mehreren Prozessoren sind auch eingerichtet, um als Reaktion auf eine Bestimmung, dass das OFR des Motors unter wenigstens einen ersten Schwellenwert fällt, einen oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors anzuweisen, mit einer Einspritzung von Kraftstoff in einen oder mehrere Zylinder des Motors sowohl während einer ersten Kraftstoffeinspritzung als auch während einer zweiten Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus eines Mehrtaktmotorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder zu beginnen.
Bevor der eine oder die mehreren Prozessoren bestimmen, dass das OFR des Motors unter wenigstens einen ersten Schwellenwert fällt, kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um die eine oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors anzuweisen, den Kraftstoff in den einen oder die mehreren Zylinder des Motors während lediglich der ersten Kraftstoffeinspritzung während des Motorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder einzuspritzen. Der eine oder die mehreren Prozessoren können eingerichtet sein, um zu bestimmen, dass als Reaktion auf eine oder mehrere von einer Änderung des Temperaturmesswerts des Motors, einer Abnahme des Druckmesswerts des Motors, einer Abnahme des Messwerts einer Sauerstoffmenge, die in den Motor eingelassen wird, und/oder einer Zunahme eines Messwerts einer Kraftstoffmenge, die in den einen oder die mehreren Zylinder eingespritzt wird, im Vergleich zu dem einen oder den mehreren von einem früheren Temperaturmesswert, einem früheren Druckmesswert, einem früheren Messwert der Sauerstoffmenge und/oder einem früheren Messwert der Kraftstoffmenge, das OFR des Motors sinkt, wobei der Motor in einem gemeinsamen Betriebszustand arbeitet, wenn der eine oder die mehreren von dem Temperaturmesswert, dem Druckmesswert, dem Messwert der Sauerstoffmenge und/oder dem Messwert der Kraftstoffmenge erhalten werden und wenn der eine oder die mehreren von dem früheren Temperaturmesswert, dem früheren Druckmesswert, dem früheren Messwert der Sauerstoffmenge und/oder dem früheren Messwert der Kraftstoffmenge erhalten werden.
Der eine oder die mehreren Prozessoren können eingerichtet sein, um wenigstens einen von dem Temperaturmesswert und/oder dem Druckmesswert einer oder mehrerer von der Luft in einer Einlasssammelleitung des Motors, der Luft in einem Auslass eines Turboladers, der sich stromaufwärts des Motors befindet, und/oder dem Abgas aus dem Motor zu erhalten. Der eine oder die mehreren Prozessoren können eingerichtet sein, um eine oder mehrere von einer Zeitdauer zwischen der ersten Kraftstoffeinspritzung und der zweiten Kraftstoffeinspritzung und/oder einer Dauer der zweiten Kraftstoffeinspritzung während des Mehrtaktmotorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder basierend auf einem Betriebszustand des Motors zu ändern. Dieser Betriebszustand kann einen oder mehrere von einer an den Motor angelegten Last und/oder einer Drosseleinstellung des Motors enthalten.
Der eine oder die mehreren Prozessoren können eingerichtet sein, um als Reaktion auf eine Bestimmung, dass das OFR des Motors unter einen kleineren, zweiten Schwellenwert fällte, die eine oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen anzuweisen, mit der Einspritzung des Kraftstoffs in den einen oder die mehreren Zylinder während der ersten Kraftstoffeinspritzung, der zweiten Kraftstoffeinspritzung und wenigstens einer dritten Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus des Mehrtaktmotorzyklus zu beginnen.
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zur Steuerung eines Motors ein Bestimmen, wann ein Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnis (OFR) eines Motors unter wenigstens einen ersten Schwellenwert sinkt, und als Reaktion auf die Bestimmung, dass das OFR des Motors unter wenigstens einen ersten Schwellenwert gesunken ist, Anweisen einer oder mehrerer Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors, während sowohl einer ersten Kraftstoffeinspritzung als auch einer zweiten Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus eines Mehrtaktzyklus des einen Zylinders oder der mehreren Zylinder mit einer Einspritzung von Kraftstoffs in einen oder mehrere Zylinder des Motors zu beginnen.
Das Verfahren kann auch ein Berechnen des OFR basierend auf einer gemessenen Sauerstoffmenge, die in den Motor eingelassen wird, und einer gemessenen Kraftstoffmenge, die in den einen oder in die mehreren Zylinder eingespritzt wird, enthalten. Das Verfahren kann vor der Bestimmung, dass das OFR des Motors unter wenigstens einen ersten Schwellenwert gefallen ist, ein Anweisen der einen Kraftstoffeinspritzvorrichtung oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors zum Einspritzen von Kraftstoff in den einen oder in die mehreren Zylinder des Motors während lediglich der ersten Kraftstoff-einspritzung während jedes Zyklus des einen oder der mehreren Zylinder enthalten.
Die Bestimmung, wann das OFR des Motors unter wenigstens einen ersten Schwellenwert sinkt, kann die Bestimmung eines oder mehrerer von einer Änderung eines Temperaturmesswerts des Motors, einer Abnahme eines Druckmesswerts des Motors, einer Abnahme eines Messwerts einer Sauerstoffmenge, die in den Motor eingelassen wird, und/oder eines Messwerts einer Kraftstoffmenge, die in den einen oder die mehreren Zylinder eingespritzt wird, enthalten.
Der eine oder die mehreren von dem Temperaturmesswert, dem Druckmesswert, dem Messwert der Sauerstoffmenge oder dem Messwert der Kraftstoffmenge kann bzw. können als Reaktion auf eine oder mehrere von der Änderung des Temperaturmesswerts, der Abnahme eines Druckmesswerts, der Abnahme des Messwerts der Sauerstoffmenge oder der Zunahme des Messwerts der Kraftstoffmenge bezüglich des einen oder der mehreren von einem früheren Temperaturmesswert, einem früheren Druckmesswert, einem früheren Messwert der Sauerstoffmenge oder einem früheren Messwert der Kraftstoffmenge die Abnahme des OFR des Motors anzeigen, wobei der Motor in einem gemeinsamen Betriebszustand arbeitet, wenn der eine oder die mehreren von dem Temperaturmesswert, dem Druckmesswert, dem Messwert der Sauerstoffmenge oder dem Messwert der Kraftstoffmenge erhalten werden und wenn der eine oder die mehreren von dem früheren Temperaturmesswert, dem früheren Druckmesswert, dem früheren Messwert der Sauerstoffmenge oder dem früheren Messwert der Kraftstoffmenge erhalten werden.
Es kann einer oder können mehrere von dem Temperaturmesswert oder dem Druckmesswert in eine oder mehreren von der Luft in einer Einlasssammelleitung des Motors, der Luft, die aus einem Auslass eines Turbolader-Verdichters, der stromaufwärts des Motors angeordnet ist, austritt oder in einem Abgas von dem Motor gemessen werden.
Das Verfahren kann optional ein Ändern eine oder mehrerer von einer Zeitdauer zwischen der ersten Kraftstoff-einspritzung und der zweiten Kraftstoffeinspritzung und/oder einer Dauer der zweiten Kraftstoffeinspritzung während des Mehrtaktmotorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder basierend auf einem Betriebszustand des Motors enthalten.
In einer Ausführungsform enthält ein Steuersystem für einen Motor einen Temperatursensor, der eingerichtet ist, um Temperaturmesswerte in einer oder mehreren von einer Einlasssammelleitung des Motors oder in der Luft, die von einem Verdichter ausgegeben wird, der sich stromaufwärts von dem Motor befindet, zu erhalten, einen Drucksensor, der eingerichtet ist, um Druckmesswerte in einer oder mehreren von der Einlasssammelleitung des Motors oder in der Luft, die von dem Verdichter, ausgegeben wird, zu erhalten, und einen oder mehrere Prozessoren, die eingerichtet sind, um die Temperaturmesswerte und die Druckmesswerte zu untersuchen, um eine Abnahme des Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnisses (OFR) des Motors zu identifizieren. Der eine oder die mehreren Prozessoren sind auch eingerichtet, um als Antwort auf die Identifizierung der Abnahme des OFR des Motors die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors anzuweisen, mit der Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder des Motors während sowohl einer primären Kraftstoffeinspritzung als auch einer Kraftstoffnacheinspritzung während jedes Motorzyklus des Zylinders zu beginnen.
Bevor der eine oder die mehreren Prozessoren eine Abnahme des OFR des Motors identifiziert bzw. identifizieren, kann der eine Prozessor oder können die mehreren Prozessoren eingerichtet sein, um die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors anzuweisen, den Kraftstoff in den einen oder die mehreren Zylinder des Motors während jedes Arbeitstaktes des Motorzyklus der Zylinder einzuspritzen. Der eine Prozessor kann oder die mehreren Prozessoren können eingerichtet sein, um die Abnahme des OFR des Motors als Reaktion auf eine oder mehrere von einer Änderung des Temperaturmesswerts und/oder einer Abnahme des Druckmesswerts zu identifizieren.
Der eine Prozessor kann oder die mehreren Prozessoren können eingerichtet sein, um die Abnahme des OFR als Reaktion auf eine oder mehrere von der Änderung des Temperaturmesswerts und/oder der Abnahme der Druckmesswerte während Zeitdauern, in denen der Motor in einem gemeinsamen Betriebszustand arbeitet, zu identifizieren. Der eine Prozessor kann oder die mehreren Prozessoren können eingerichtet sein, um eine Zeitdauer zwischen der primären Kraftstoffeinspritzung und der Kraftstoffnacheinspritzung während des Motorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder basierend auf einem Betriebszustand des Motors zu ändern. Der Betriebszustand kann eine oder mehrere von einer an den Motor angelegten Last oder einer Drosseleinstellung des Motors enthalten.
Der eine Prozessor kann oder die mehreren Prozessoren können eingerichtet sein, um die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen anzuweisen, mit der Einspritzung des Kraftstoffs in die Zylinder des Motors während sowohl der primären Kraftstoffeinspritzung als auch der Kraftstoffnacheinspritzung während jedes Motorzyklus des Zylinders als Reaktion auf eine oder mehrere von einer Abnahme einer Sauerstoffmenge, die dem Motor zugeführt wird, der Bewegung des Motors zu einem ersten Ort, der in Höhenmetern höher als ein früherer Ort des Motors ist, der Bewegung des Motors zu einem zweiten Ort, der in einem oder mehreren von einem Tal oder einem Tunnel mit weniger Sauerstoff als der frühere Ort liegt, der Bewegung des Motors zu einer dritten Stelle mit im Vergleich zu dem früheren Ort reduzierten Grenzwerten für erlaubte Emissionen aus dem Motor, der Bewegung des Motors zu einem vierten Ort mit im Vergleich zu dem früheren Ort erhöhten Umgebungstemperaturen, und/oder dem Verbrauch des Motors von mehreren Kraftstoffen, während er immer noch mit einer im Vergleich zu einer früheren Zeit gemeinsamen Drosseleinstellung arbeitet, zu beginnen.
In dem hier verwendeten Sinne sollte ein Element oder Schritt, der in der Einzahl angegeben und dem das Wort „ein" oder „eine" vorangestellt ist, derart verstanden werden, dass es nicht mehrere derartige Elemente oder Schritte ausschließt, sofern ein derartiger Ausschluss nicht explizit angegeben ist. Außerdem sollen Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform" der vorliegenden Erfindung nicht derart interpretiert werden, als würden sie die Existenz weiterer Ausführungsformen, die die angegebenen Merkmale ebenfalls enthalten, ausschließen. Darüber hinaus, sofern nicht ausdrücklich gegenteilig angegeben, können Ausführungsformen, die ein Element oder mehrere Elemente mit einer bestimmten Eigenschaft „umfassen“ oder „aufweisen“, zusätzlich solche Elemente enthalten, die jene Eigenschaft nicht aufweisen.
Es ist zu verstehen, dass die obige Beschreibung vorgesehen ist, um veranschaulichend und nicht beschränkend zu sein. Beispielsweise können die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (und/oder ihre Aspekte) in Verbindung miteinander eingesetzt werden. Zusätzlich können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder einen bestimmten Werkstoff an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von deren Rahmen abzuweichen. Während die Abmessungen und Materialarten, wie sie hier beschrieben sind, dazu dienen, die Parameter gemäß dem offenbarten Gegenstand zu definieren, sind sie in keiner Weise beschränkend und stellen lediglich beispielhafte Ausführungsformen dar. Für einen Fachmann erschließen sich viele weitere Ausführungsformen bei der Durchsicht der obigen Beschreibung. Der Schutzumfang des hierin beschriebenen Gegenstands sollte deshalb unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche gemeinsam mit dem vollen Umfang von Äquivalenten bestimmt werden, die derartige Ansprüche mit umfassen. In den beigefügten Ansprüchen werden die Ausdrücke „enthalten" und „in dem/der/denen" als voll gleichwertig zu den jeweiligen Ausdrücken „umfassen" und „worin" bzw. „wobei" verwendet. Außerdem werden in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „erste(r, s)", „zweite(r, s)" und „dritte(r, s)" etc. lediglich als Bezeichnungen verwendet und sollen nicht irgendwelche zahlenmäßigen Anforderungen an ihre Objekte stellen. Außerdem sind die Beschränkungen der nachfolgenden Ansprüche nicht im Mittel-Plus-Funktion-Format geschrieben und sind nicht dazu bestimmt, basierend auf 35 U.S.C. § 112(f) interpretiert zu werden, solange und bis solche Anspruchsbeschränkungen ausdrücklich den Ausdruck „Mittel zum“ gefolgt durch eine Angabe einer Funktion ohne weitere Struktur verwendet.
Diese Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsform, zu offenbaren und um jeden Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen, wozu auch die Herstellung und Verwendung entsprechender Vorrichtungen und Systeme und die Durchführung entsprechender enthaltener Verfahren gehören. Der Schutzumfang des offenbarten Gegenstands ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die einem Fachmann einfallen. Solche weiteren Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortlaut bzw. Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden oder wenn sie äquivalente Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden zu dem Wortlaut bzw. Wortsinn der Ansprüche enthalten.
Ein Steuersystem für einen Motor enthält einen oder mehrere Prozessoren, die eingerichtet sind, um eine Änderung eines oder mehrerer von Sauerstoff oder Kraftstoff, die einem Motor zugeführt werden, zu bestimmen. Der eine oder die mehreren Prozessoren sind ferner eingerichtet, um als Reaktion auf eine Bestimmung der Änderung von Sauerstoff und/oder Kraftstoff, die einem Motor zugeführt werden, eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors anzuweisen, mit der Einspritzung von Kraftstoff in einen oder mehrere Zylinder des Motors während sowohl einer ersten Kraftstoffeinspritzung als auch einer zweiten Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus eines Mehrtaktmotorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder zu beginnen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

35 U.S.C. § 112(f) [0081]

Claims

Steuersystem für einen Motor, wobei das Steuersystem umfasst: einen oder mehrere Prozessoren, der eingerichtet ist bzw. die eingerichtet sind, um eine Änderung eines oder mehrerer von Sauerstoff oder Kraftstoff, die einem oder mehreren Zylindern eines Motors zugeführt werden, zu bestimmen, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren auch eingerichtet ist bzw. sind, um als Reaktion auf eine Bestimmung der Änderung des einen oder der mehreren von dem Sauerstoff oder dem Kraftstoff, die einem oder mehreren Zylindern eines Motors zugeführt werden, eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors anzuweisen, mit der Einspritzung von Kraftstoff in den einen oder die mehreren Zylinder des Motors während sowohl einer ersten Kraftstoffeinspritzung als auch einer zweiten Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus eines Mehrtaktmotorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder zu beginnen.
Steuersystem gemäß Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren eingerichtet ist bzw. sind, um die Änderung des einen oder der mehreren von dem Sauerstoff oder dem Kraftstoff, die dem Motor zugeführt werden, als eine Abnahme eines Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnisses (OFR) des Motors zu bestimmen.
Steuersystem gemäß Anspruch 2, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren eingerichtet ist bzw. sind, um die eine oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen anzuweisen, mit der Einspritzung des Kraftstoffs während sowohl der ersten als auch der zweiten Kraftstoffeinspritzung als Reaktion auf das Fallen des OFR des Motors unter wenigstens einen ersten Schwellenwert zu beginnen; wobei der eine oder die mehreren Prozessoren eingerichtet ist bzw. sind, um als Reaktion auf eine Bestimmung, dass das OFR des Motors unter einen kleineren, zweiten Schwellenwert fällt, die eine oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen anzuweisen, mit der Einspritzung des Kraftstoffs in den einen oder die mehreren Zylinder während der ersten Kraftstoffeinspritzung, der zweiten Kraftstoffeinspritzung und wenigstens einer dritten Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus des Mehrtaktmotorzyklus zu beginnen.
Steuersystem gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei, bevor der eine oder die mehreren Prozessoren die Änderung des einen oder der mehreren von dem Sauerstoff oder dem Kraftstoff, die dem Motor zugeführt werden, bestimmt bzw. bestimmen, der eine oder die mehreren Prozessoren eingerichtet ist bzw. sind, um die eine oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors anzuweisen, den Kraftstoff in den einen oder die mehreren Zylinder des Motors während lediglich der ersten Kraftstoffeinspritzung während des Motorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder einzuspritzen.
Steuersystem gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren eingerichtet ist bzw. sind, um die Änderung des einen oder der mehreren von dem Sauerstoff oder dem Kraftstoff, die dem Motor zugeführt werden, als Reaktion auf eine oder mehrere von einer Änderung eines Temperaturmesswerts des Motors, einer Abnahme eines Druckmesswerts des Motors, einer Abnahme eines Messwerts einer Sauerstoffmenge, die in den Motor eingeführt wird, oder einer Zunahme eines Messwerts einer Kraftstoffmenge, die in den einen oder die mehreren Zylinder eingespritzt wird, im Vergleich zu einem oder mehreren von einem früheren Temperaturmesswert, einem früheren Druckmesswert, einem früheren Messwert der Sauerstoffmenge oder einem früheren Messwert der Kraftstoffmenge zu bestimmen, wobei der Motor in einem gemeinsamen Betriebszustand arbeitet, wenn der eine oder die mehreren von dem Temperaturmesswert, dem Druckmesswert, dem Messwert der Sauerstoffmenge oder dem Messwert der Kraftstoffmenge erhalten werden und wenn der eine oder die mehreren von dem früheren Temperaturmesswert, dem früheren Druckmesswert, dem früheren Messwert der Sauerstoffmenge oder dem früheren Messwert der Kraftstoffmenge erhalten werden; wobei der eine oder die mehreren Prozessoren vorzugsweise eingerichtet ist bzw. sind, um wenigstens einen von dem Temperaturmesswert oder dem Druckmesswert von einer/einem oder mehreren von einer Luft in einer Einlasssammelleitung des Motors, einer Luft in einem Auslass eines Turboladers, der sich stromaufwärts von dem Motor befindet, oder einem von dem Motor rückgeführten Abgas zu erhalten.
Steuersystem gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren eingerichtet ist bzw. sind, um eine oder mehrere von einer Zeitdauer zwischen der ersten Kraftstoffeinspritzung und der zweiten Kraftstoffeinspritzung oder einer Dauer der zweiten Kraftstoffeinspritzung während des Mehrtaktmotorzyklus des einen oder der mehreren Zylinder basierend auf einem Betriebszustand des Motors zu ändern; wobei der Betriebszustand vorzugsweise eine oder mehrere von einer an den Motor angelegten Last oder einer Drosseleinstellung des Motors enthält.
Steuersystem gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren eingerichtet ist bzw. sind, um die Änderung des einen oder der mehreren von dem Sauerstoff oder dem Kraftstoff, die allen Zylindern des Motors zugeführt werden, zu bestimmen.
Verfahren zur Steuerung eines Motors, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmen, wann ein Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnis (OFR) eines Motors unter wenigstens einen ersten Schwellenwert fällt; und als Reaktion auf die Bestimmung, dass das OFR des Motors unter wenigstens den ersten Schwellenwert gefallen ist, Anweisen einer oder mehrerer Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors, mit einer Einspritzung von Kraftstoff in einen oder mehrere Zylinder des Motors während sowohl einer ersten Kraftstoffeinspritzung als auch einer zweiten Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus eines Mehrtaktzyklus des einen oder der mehreren Zylinder zu beginnen.
Verfahren gemäß Anspruch 8, das ferner ein Berechnen des OFR basierend auf einer gemessenen Sauerstoffmenge, die in den Motor eingelassen wird, und einer gemessenen Kraftstoffmenge, die in den einen oder in die mehreren Zylinder eingespritzt wird, aufweist; und/oder das ferner vor der Bestimmung, dass das OFR des Motors unter den wenigstens einen ersten Schwellenwert gefallen ist, ein Anweisen des einen oder der mehrerer Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors aufweist, Kraftstoff in den einen oder in die mehreren Zylinder des Motors während lediglich der ersten Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus des einen oder der mehreren Zylinder einzuspritzen.
Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Bestimmung, wann das OFR des Motors unter wenigstens einen ersten Schwellenwert fällt, ein Bestimmen einer oder mehrerer von einer Änderung eines Temperaturmesswerts des Motors, einer Abnahme eines Druckmesswerts des Motors, einer Abnahme eines Messwerts einer Sauerstoffmenge, die in den Motor eingelassen wird, oder eines Messwerts einer Kraftstoffmenge, die in den einen oder die mehreren Zylinder eingespritzt wird, enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der eine oder die mehreren von dem Temperaturmesswert, dem Druckmesswert, dem Messwert der Sauerstoffmenge oder dem Messwert der Kraftstoffmenge die Abnahme des OFR des Motors als Reaktion auf eine oder mehrere von der Änderung des Temperaturmesswerts, der Abnahme des Druckmesswerts, der Abnahme des Messwerts der Sauerstoffmenge oder der Abnahme des Messwerts der Kraftstoffmenge im Vergleich zu einem oder mehreren von einem früheren Temperaturmesswert, einem früheren Druckmesswert, einem früheren Messwert der Sauerstoffmenge oder einem früheren Messwert der Kraftstoffmenge anzeigen, wobei der Motor in einem gemeinsamen Betriebszustand arbeitet, wenn der eine oder die mehreren von dem Temperaturmesswert, dem Druckmesswert, dem Messwert der Sauerstoffmenge oder dem Messwert der Kraftstoffmenge erhalten werden und wenn der eine oder die mehreren von dem früheren Temperaturmesswert, dem früheren Druckmesswert, dem früheren Messwert der Sauerstoffmenge oder dem früheren Messwert der Kraftstoffmenge erhalten werden; und/oder wobei der eine oder die mehreren von dem Temperaturmesswert oder dem Druckmesswert in einer/einem oder mehreren von einer Luft in einer Einlasssammelleitung des Motors, einer Luft, die aus einem Auslass eines Turbolader-Verdichters, der sich stromaufwärts des Motors befindet, austritt, oder einem Abgas von dem Motor gemessen werden.
Steuersystem für einen Motor, wobei das Steuersystem aufweist: einen Temperatursensor, der eingerichtet ist, um Temperaturmesswerte in einer oder mehreren von einer Einlasssammelleitung des Motors oder in einer Luft zu erhalten, die von einem Verdichter ausgegeben wird, der sich stromaufwärts von dem Motor befindet; einen Drucksensor, der eingerichtet ist, um Druckmesswerte in dem einen oder den mehreren von der Einlasssammelleitung des Motors oder der Luft, die von dem Verdichter ausgegeben wird, zu erhalten; und einen oder mehrere Prozessoren, die eingerichtet sind, um die Temperaturmesswerte und die Druckmesswerte zu untersuchen, um eine Abnahme eines Sauerstoff-Kraftstoff-Verhältnisses (OFR) des Motors zu identifizieren, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner eingerichtet ist bzw. sind, um als Reaktion auf eine Identifizierung der Abnahme des OFR des Motors die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors anzuweisen, mit einer Einspritzung von Kraftstoff in Zylinder des Motors während sowohl einer primären Kraftstoffeinspritzung als auch einer Kraftstoffnacheinspritzung während jedes Motorzyklus der Zylinder zu beginnen.
Steuersystem gemäß Anspruch 12, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren eingerichtet ist bzw. sind, um, bevor der eine oder die mehreren Prozessoren die Abnahme des OFR des Motors identifiziert bzw. identifizieren, die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen des Motors anzuweisen, den Kraftstoff in den einen oder die mehreren Zylinder des Motors während lediglich der primären Kraftstoffeinspritzung während jedes Arbeitstaktes des Motorzyklus der Zylinders einzuspritzen.
Steuersystem gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren eingerichtet ist bzw. sind, um die Abnahme des OFR des Motors als Reaktion auf eine oder mehrere von einer Zunahme der Temperaturmesswerte oder einer Abnahme der Druckmesswerte zu identifizieren; wobei der eine oder die mehreren Prozessoren vorzugsweise eingerichtet ist bzw. sind, um die Abnahme des OFR als Reaktion auf die eine oder mehreren von der Zunahme der Temperaturmesswerte oder der Abnahme der Druckmesswerte während Zeitdauern, in denen der Motor in einem gemeinsamen Betriebszustand arbeitet, zu identifizieren.
Steuersystem gemäß einem beliebigen der Ansprüche 12–14, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren eingerichtet ist bzw. sind, um die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen anzuweisen, mit einer Einspritzung des Kraftstoffs in Zylinder des Motors während sowohl der primären Kraftstoffeinspritzung als auch der Kraftstoffnacheinspritzung während jedes Motorzyklus der Zylinder als Reaktion auf eine oder mehrere der folgenden zu beginnen: eine Abnahme einer Sauerstoffmenge, die dem Motor zugeführt wird, eine Änderung der Umgebungstemperatur, eine Änderung des Umgebungsdrucks, eine Änderung des Umgebungssauerstoffs, eine Bewegung des Motors zu einem Ort mit reduzierten Grenzwerten für erlaubte Emissionen aus dem Motor im Vergleich zu dem früheren Ort, und/oder einen höheren Kraftstoffverbrauch des Motors, während der Motor weiterhin bei einer gemeinsamen Drosseleinstellung im Vergleich zu einem früheren Zeitpunkt arbeitet.